摘要：某冶鋼動(dòng)力廠原有6kV兩段母線,，現(xiàn)新增III段母線，通過(guò)對(duì)新增母線從設(shè)備選型,、控制回路原理設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行改造,，尤其配置的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置的應(yīng)用，集控制,、保護(hù),、測(cè)量、開(kāi)關(guān)量采集,、通訊功能于一體,，提高了設(shè)備的可靠性、先進(jìn)性和自動(dòng)化水平,。
關(guān)鍵詞：冶鋼動(dòng)力廠,；微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置,；可靠性；先進(jìn)性,；自動(dòng)化
0 引言
某冶鋼動(dòng)力廠二總降原有2條6kV母線,，擔(dān)負(fù)著水泵站、軋鋼站,、電爐等負(fù)載的主要供電任務(wù),，原出線柜均采用傳統(tǒng)繼電保護(hù)方式，并且有獨(dú)立的直流供電系統(tǒng)和計(jì)量系統(tǒng),。在10000m3/h制氧設(shè)備增容改造中,，與此配套的二總降新增了1臺(tái)31500kVA變壓器及III段6kV母線，采用安科瑞AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置,，并增設(shè)Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)廠區(qū)10kV變電站的用電監(jiān)控與管理，提高自動(dòng)化管理水平,。
1 AM5SE系列裝置簡(jiǎn)介
AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置采用主頻為168MHz的處理器,，16位同步采樣A/D，每周波48點(diǎn)采樣實(shí)時(shí)并行計(jì)算,；配置512K字節(jié)Flash,、（192+4）K字節(jié)Sram、外置4M字節(jié)NorFlash,、外置512K字節(jié)Sram,，硬件資源充足，可靠性高,。裝置硬件包括電源模塊,、CPU 模塊、開(kāi)入開(kāi)出模塊,、控制回路模塊,、模擬量采集、通訊模塊等采用模塊化設(shè)計(jì),，通用性強(qiáng),。同時(shí)，裝置具有上電自檢功能,，可對(duì)MCU內(nèi)核時(shí)鐘,、ADC芯片及外設(shè)、液晶模塊,、開(kāi)入采集,、繼電器輸出、SRAM/FLASH/鐵電、以太網(wǎng)芯片及外設(shè),、串口通信外設(shè),、USB通信外設(shè)等電路上電自檢，若有異?？砷]鎖繼電器出口防止保護(hù)誤動(dòng)并發(fā)出告警信號(hào),。
2 具體應(yīng)用
該冶鋼動(dòng)力廠新增的1臺(tái)31500kVA變壓器容量較大，故針對(duì)該變壓器,，配置AM5SE-D2差動(dòng)保護(hù)裝置,、AM5SE-TB后備保護(hù)測(cè)控裝置，兩臺(tái)保護(hù)裝置搭配使用,，實(shí)現(xiàn)變壓器的差動(dòng)保護(hù),、高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)、變壓器的非電量保護(hù),；使用AM5SE-F線路保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行線路保護(hù),，主要設(shè)置電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)流保護(hù),；使用AM5SE-C電容器保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)電容器進(jìn)行保護(hù),，主要設(shè)置電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)流保護(hù),、欠電壓保護(hù),、過(guò)電壓保護(hù),、不平衡電壓保護(hù),；使用AM5SE-B母聯(lián)保護(hù)及備自投裝置，實(shí)現(xiàn)母聯(lián)備自投功能,，同時(shí)設(shè)置在進(jìn)線出現(xiàn)故障或者手動(dòng)分閘情況下,，閉鎖備自投的功能。
2.1 操作回路控制原理
上述AM5SE系列各型號(hào)雖然在功能上有所區(qū)別,，但操作回路控制原理基本一致,。對(duì)比改造前后的二次操作回路，取消了原防跳繼電器電流起動(dòng)電路,，原因在于傳統(tǒng)防跳操作電路一般采用電流起動(dòng),、電壓保持實(shí)現(xiàn)電氣防跳，需要根據(jù)斷路器跳,、合閘回路通過(guò)的電流值選擇防跳繼電器,，通用性差，特別對(duì)于跳合閘電流較小的斷路器往往難以實(shí)現(xiàn),。
圖1 控制回路二次原理圖
改造后的操作回路控制原理如圖1所示,，可自適應(yīng)0.25~5A斷路器跳合閘電流。根據(jù)圖1,，無(wú)論是就地控制還是遠(yuǎn)方控制,，如此時(shí)回路發(fā)生故障,，當(dāng)斷路器出現(xiàn)手動(dòng)合閘或保護(hù)合閘粘連時(shí)，TBJ繼電器線圈得電,，對(duì)應(yīng)防跳回路的TBJ常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,，F(xiàn)TJ繼電器線圈得電，合閘回路的FTJ常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),，盡管此時(shí)仍有合閘信號(hào)輸入,，但合閘回路已被斷開(kāi)，所以不會(huì)再次合閘,，從而可有效防止發(fā)生斷路器跳躍現(xiàn)象,，同樣的，若出現(xiàn)分閘粘連,，也可觸發(fā)防跳繼電器,，實(shí)現(xiàn)防止斷路器跳躍功能。此外,，針對(duì)該操作回路,，增加了跳保持繼電器TBJ和合保持繼電器HBJ，確保無(wú)論是瞬時(shí)還是常保持的分合閘命令,，斷路器都可以有效分合閘,，在斷路器完成分合閘后，再釋放TBJ繼電器和HBJ繼電器,。
2.2 備自投控制回路原理
該冶鋼動(dòng)力廠原有I段,、II段兩段母線，新增加的III段母線需要與原有的兩段母線實(shí)現(xiàn)分段運(yùn)行,，即若I段,、II段母線均失電，則投入3號(hào)進(jìn)線,，由3號(hào)進(jìn)線帶全段母線運(yùn)行,。該廠區(qū)原有的母聯(lián)備自投裝置由于沒(méi)有過(guò)流失壓閉鎖裝置，即使6kV I段母線因短路故障跳閘失壓,，備自投裝置仍然動(dòng)作,。如果是過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘，6kV II段母線電源投入故障母線,，將對(duì)故障點(diǎn)造成再次沖擊,，形成更大破壞，甚至使6kV II段母線跳閘,，全站停電,。在這次改造中，設(shè)置了在進(jìn)線出現(xiàn)故障或者手動(dòng)分閘情況下，閉鎖備自投的功能,，從而確保了母聯(lián)備自投的選擇性,、靈敏性和可靠性。
本次改造后,，停用原有的備自投保護(hù)功能,，根據(jù)該冶鋼動(dòng)力廠三進(jìn)線兩聯(lián)絡(luò)的供電方式，在AM5SE-B上定制對(duì)應(yīng)的備自投邏輯,，根據(jù)輸入的6kV I段,、II段、III段母線電壓信號(hào),、電流信號(hào),、各斷路器的位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)以下功能：
1）正常情況下,，1號(hào)進(jìn)線,、2號(hào)進(jìn)線分列運(yùn)行，母聯(lián)斷開(kāi),，若1號(hào)進(jìn)線或2號(hào)進(jìn)線失電（無(wú)壓無(wú)流）則備自投跳開(kāi)對(duì)應(yīng)的進(jìn)線斷路器,，合母聯(lián)斷路器；若1號(hào)進(jìn)線和2號(hào)進(jìn)線均失電,，則備自投跳開(kāi)1,、2號(hào)進(jìn)線，合3號(hào)進(jìn)線,，最后合上2個(gè)母聯(lián)斷路器,。
圖2 AM5SE-B開(kāi)入二次原理圖
2）AM5SE-B備自投保護(hù)裝置的開(kāi)入原理圖如圖2所示，在X5.7接入1號(hào)進(jìn)線和2號(hào)進(jìn)線的保護(hù)跳閘,、手動(dòng)分閘信號(hào),，在回路出現(xiàn)故障時(shí),，對(duì)應(yīng)的保護(hù)跳閘輸出至閉鎖備自投開(kāi)入,，同時(shí)，裝置的備自投功能被閉鎖,，無(wú)法實(shí)現(xiàn),。
3 6kV電力監(jiān)控系統(tǒng)改造
為實(shí)時(shí)監(jiān)視該冶鋼動(dòng)力廠整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，針對(duì)該廠配置一套Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng),，將微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)對(duì)6kV變電站的用電監(jiān)控與管理，提高自動(dòng)化管理水平,。其可實(shí)現(xiàn)的主要功能如下,。
3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
可以直觀顯示變電站一次系統(tǒng)圖，并實(shí)時(shí)顯示各電壓等級(jí)各回路的遙測(cè)量、遙信量和報(bào)警信號(hào)等,。
3.2 電參量查詢
在配電一次圖中,，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量，界面也可用棒圖的形式更直觀的展示三相電流,、三相電壓,、有功功率、無(wú)功功率,、功率因數(shù),、電能等。
3.3曲線查詢
在曲線查詢界面,，可以直接查看各電參量曲線,，包括三相電流、三相電壓,、有功功率,、無(wú)功功率、功率因數(shù),、溫度等曲線,。并統(tǒng)計(jì)該曲線查詢范圍內(nèi)極值、極值發(fā)生時(shí)間,、平均值等,。
3.4實(shí)時(shí)告警
具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開(kāi)關(guān),、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位,，保護(hù)動(dòng)作,、事故跳閘等事件發(fā)出告警，便于及時(shí)的針對(duì)異常情況給用戶預(yù)警,。
3.5歷史事件查詢
能夠?qū)b信變位,，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘,，以及電壓,、電流、功率,、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì),、事故分析,?？梢园磿r(shí)間、類型和設(shè)備進(jìn)行查詢和排序,。
3.6用戶權(quán)限管理
為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,，系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作,，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）,。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名,、密碼及操作權(quán)限,，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù),、管理提供可靠的安全保障,。
3.7電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)
可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總進(jìn)線和重要出線回路的供電電源電能質(zhì)量,，包括穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和故障錄波分析。對(duì)供電系統(tǒng)中的電壓偏差,、頻率偏差,、三相電壓不平衡、三相電流不平衡,、2～63次諧波電壓,、2～63次諧波電流、0.5～63.5次間諧波電壓,、0.5～63.5次間諧波電流,、諧波功率、諧波畸變率等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，并以柱狀圖進(jìn)行諧波分析,。
監(jiān)測(cè)重要回路的電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫升/暫降,、短時(shí)中斷情況,，實(shí)時(shí)記錄事件并故障錄波，為電能質(zhì)量分析與治理提供數(shù)據(jù)來(lái)源,。及時(shí)采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性,，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生,。
3.8遙控
可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作,。例如配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點(diǎn)擊相應(yīng)的斷路器遙信點(diǎn)調(diào)出遙控操作界面，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令,。
3.9故障錄波
可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前,、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析,、比較,，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作,、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用,。
3.10事故追憶
可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息，包括開(kāi)關(guān)位置,、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài),、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),。
3.11通信管理
可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理,、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),?？梢圆榭茨硞€(gè)設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)報(bào)文。
可以完成與各種智能電子設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),，包括微機(jī)保護(hù),、電力儀表、智能操控,、直流屏,、模擬屏、五防系統(tǒng)和調(diào)度等,。
3.12 GPS校時(shí)
可集成配置北斗/GPS授時(shí)設(shè)備,，對(duì)系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行同步授時(shí)，以保證整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn),，為電力系統(tǒng)故障分析提供準(zhǔn)確的時(shí)間基準(zhǔn),。
該冶鋼動(dòng)力廠改造后的電力監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3所示。
圖3 電力監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D
4 結(jié)束語(yǔ)
該冶鋼動(dòng)力廠供電增容改造項(xiàng)目微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置自2020年投運(yùn)以來(lái),，目前裝置運(yùn)行良好,。改造后的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置配置全面，記憶功能強(qiáng)大,，為今后事故準(zhǔn)確分析,，正確解決問(wèn)題提供了依據(jù)；新配置的Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng),，方便查看保護(hù)信息及故障信息管理,，保障了該廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn),。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊正軒. MTPR系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置在工廠供電增容改造中的應(yīng)用[J]. 電世界, 2010(11):2.
[2] 安科瑞用戶變電站綜合自動(dòng)化與運(yùn)維解決方案.2021.11月版
作者介紹：
柏為為,，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,，主要研究方向?yàn)槔^電保護(hù)裝置的應(yīng)用。
