微機綜合保護裝置的應(yīng)用分析

劉建剛

一、前言

（一）微機綜合保護概述

環(huán)網(wǎng)柜在電力行業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用越來越廣泛，針對目前環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)緊湊的特點，宏瑞公司采用先進的嵌入式數(shù)字信號處理器（DSP），并總結(jié)了10KV/6KV配電站微機保護與測控裝置的成功運行經(jīng)驗推出了NR-2000系列微機綜合保護裝置，可應(yīng)用于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)智能箱變、智能戶外開關(guān)、智能環(huán)網(wǎng)柜、智能戶外分支箱、智能戶外計量控電裝置。

它集最新的數(shù)字控制技術(shù)、抗強干擾技術(shù)和故障自診斷軟件修復(fù)技術(shù)于一體，以其極小的維護保養(yǎng)工作量為高壓電力系統(tǒng)的繼電保護、故障定位、監(jiān)視監(jiān)測電力質(zhì)量和通訊等提供了先進的管理能力。

（二）電力系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的10kV配電系統(tǒng)是以放射式為主，放射式與樹干式相結(jié)合為輔的接線方式，成套開關(guān)柜的受電、饋電柜幾乎都采用斷路器。這種10kV配電方式不僅占地面積大、投資高，而且可靠性也低。

目前，我國使用最多的環(huán)網(wǎng)柜主要為負荷開關(guān)+熔斷器柜、空氣絕緣負荷開關(guān)柜，它不僅可減少高壓配電室的面積并降低層高，而且環(huán)網(wǎng)柜不需操作電源，不需專門的控制室，可進一步減少占用面積，這對于高層建筑物內(nèi)的配電所更具優(yōu)越性。環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜安裝、調(diào)試方便，維護簡單，易于實現(xiàn)電網(wǎng)自動化管理。

二、微機綜合保護裝置的特點、原理及參數(shù)

（一）主要特點

高性能：由于繼承了10KV/6KV和110KV/35KV裝置的核心技術(shù)，所以在國內(nèi)外同類產(chǎn)品中有明顯的性能優(yōu)勢。

體積小：由于采用了SMT表面貼裝工藝和專利的結(jié)構(gòu)設(shè)計使此系列微機綜合保護裝置目前在同類產(chǎn)品中體積最小，非常適合于安裝在開關(guān)柜上。

功能強：有各種保護的軟件庫可供用戶訂貨選擇，除具備常規(guī)的功能外，裝置內(nèi)有自適應(yīng)跳合閘電流的操作回路、磁保持信號繼電器、硬時鐘功能、取自保護電流的測量功能（P，Q，U，I，F(xiàn)，COS（φ）），數(shù)據(jù)掉電保持及良好的液晶顯示界面。

硬件穩(wěn)定：在硬件設(shè)計上追求“電磁繼電器”的抗惡劣環(huán)境的能力，比如優(yōu)越的抗干擾能力（抗Ⅳ級快速瞬變干擾試驗和抗Ⅳ級靜電放電干擾試驗）、寬工作溫度范圍（-25℃—+55℃），強抗震動能力等。

良好的人機界面：通過NR系列產(chǎn)品通用液晶界面可以方便的調(diào)試維護裝置、查詢裝置的工作狀態(tài)、分析事故的原因。

系統(tǒng)的解決方案：有相應(yīng)的軟件平臺，所以很方便的組成系統(tǒng)以發(fā)揮數(shù)字保護的通訊優(yōu)勢，達到遠方的監(jiān)控。

（二）工作原理

當(dāng)微機綜合保護裝置的負荷側(cè)發(fā)生故障時，故障電流信號被裝在開關(guān)本體內(nèi)的電流互感器感知后送入電子控制單元中的電流監(jiān)測電路，控制單元對此電流信號進行處理和識別，當(dāng)斷定電流信號大于預(yù)先整定的最小啟動電流時，微機模塊便自動啟動，并按預(yù)定的動作程序，通過執(zhí)行電路自動地向操動機構(gòu)的分、合閘線圈發(fā)出動作信號，操動機構(gòu)便帶動輸出軸和轉(zhuǎn)動機構(gòu)，使開關(guān)本體內(nèi)的主回路動觸頭完成相應(yīng)的開斷、關(guān)合動作。在操作順序進行的過程中，若故障已經(jīng)消除（即瞬時性故障），控制單元將不再發(fā)分閘信號，直到預(yù)定的復(fù)位時間到來時自動復(fù)位，恢復(fù)到初始狀態(tài)；若故障持續(xù)存在（即永久性故障），控制單元將完全按預(yù)先整定的操作順序完成動作次數(shù)后閉鎖。直到命令合閘時，控制單元才能解除閉鎖并恢復(fù)到初始狀態(tài)。

（三）技術(shù)參數(shù)

1.模擬量輸入：8路交流輸入。采集3路電流量，3路電壓量（可根據(jù)用戶要求增加）額定交流電流輸入：1A/5A；額定交流電壓輸入：100V；

額定交流信號輸入過載能力：400%連續(xù)，3200%連續(xù)4S。

2.A/D轉(zhuǎn)換分辨率：12位。采樣方式：交流采樣，每周波64點，采樣精度優(yōu)于1%。

3.開關(guān)量輸入、輸出：4路開關(guān)量輸入（可增加到12路）。可以是開關(guān)位置信號、電源告警、遠動分合閘的控制信號等；2路繼電器接點輸出，用于分、合閘電源控制等。接點容量：12.5A，48VDC或16A，220VAC（空接點）；合閘脈沖電壓范圍為38V-72V，額定電流10A-20A，脈沖持續(xù)時間40-60ms；（可根據(jù)開關(guān)類型調(diào)節(jié)）。

4.可面板或遠方整定：整定值、操作順序、重合間隔、安一秒特性曲線、復(fù)位時間等參數(shù)能在面板或遠端設(shè)定。反時限、定時限過流保護（0.1-64秒連續(xù)可調(diào)，可使用符合ANSI/IEC標準的內(nèi)部固化的17條曲線，也可加載用戶自行編制的自定義曲線。

操作順序（可調(diào)）：O—t1—CO—t2—CO—t3—CO—t3—CO—閉鎖。

5.通信功能（可根據(jù)用戶要求增加）。通過RS-485總線通信可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控以及遠方參數(shù)設(shè)定操作。通訊規(guī)約符合IEC870-5-103標準。

6.工作條件：環(huán)境溫度：-25℃∽55℃；相對濕度：0∽95%；大氣壓力：86∽106kpa（相當(dāng)于海拔高度2km及以下）。

7.可記錄1000次系統(tǒng)質(zhì)量信息和分合閘動作狀態(tài)信息（時間、過流值、相序、整定值、電池電壓等）。允許在電網(wǎng)連續(xù)失電30天內(nèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠恢復(fù)。

8.控制單元的抗電磁干擾能力達到以下要求：振蕩波抗擾能力、快速瞬態(tài)/脈沖群抗擾能力、沖擊抗擾能力、靜電放電抗擾能力等按GB/T17626-1998規(guī)定第四級要求。

9.系統(tǒng)工作采用以電網(wǎng)電流或電壓供電為主、以蓄電池為后備。采用電源泵技術(shù)，即使電池電壓下降到50%時也可以進行可靠的分合閘切換。電池組系統(tǒng)采用先進的線路電流控制充電技術(shù)和數(shù)控定期自動完全放電活化處理技術(shù)，大大延長電池使用壽命。

10.可在系統(tǒng)進行軟件升級和數(shù)據(jù)更新。

三、結(jié)束語

由于電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，對供電的可靠性要求更高，環(huán)網(wǎng)供電方式已成為一種必然趨勢，結(jié)合環(huán)網(wǎng)供電以及環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)的特點推出的微機綜合保護裝置廣泛應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)柜、配電所、開閉所、箱變中替代常規(guī)的繼電器組合方案，不僅功能完善，抗干擾能力強，安裝使用方便，與目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比具有明顯的性能優(yōu)勢。

（作者單位：寶豐縣電業(yè)局）