智能電網(wǎng)：淺談微機(jī)綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用

1、引言

1.1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(fù)荷開關(guān)+熔斷器柜、空氣絕緣負(fù)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(jìn)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(hù)簡單，易于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化管理。

1.2微機(jī)綜合保護(hù)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(diǎn)，宏瑞公司采用先進(jìn)的嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，并總結(jié)了10KV/6KV配電站微機(jī)保護(hù)與測控裝置的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)推出了NR-2000系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置，可應(yīng)用于配電網(wǎng)自動(dòng)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(jì)量控電裝置。

它集最新的數(shù)字控制技術(shù)、抗強(qiáng)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(hù)保養(yǎng)工作量為高壓電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)、故障定位、監(jiān)視監(jiān)測電力質(zhì)量和通訊等提供了先進(jìn)的管理能力。

2、微機(jī)綜合保護(hù)裝置的特點(diǎn)、原理及參數(shù)

2.1主要特點(diǎn)

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(jì)使此系列微機(jī)綜合保護(hù)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(qiáng)：有各種保護(hù)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(hào)繼電器、硬時(shí)鐘功能、取自保護(hù)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(jì)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(jí)快速瞬變干擾試驗(yàn)和抗Ⅳ級(jí)靜電放電干擾試驗(yàn))、寬工作溫度范圍(-25℃—+55℃)，強(qiáng)抗震動(dòng)能力等。

良好的人機(jī)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(hù)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(tái)，所以很方便的組成系統(tǒng)以發(fā)揮數(shù)字保護(hù)的通訊優(yōu)勢，達(dá)到遠(yuǎn)方的監(jiān)控。

2.2工作原理

當(dāng)微機(jī)綜合保護(hù)裝置的負(fù)荷側(cè)發(fā)生故障時(shí)，故障電流信號(hào)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(hào)進(jìn)行處理和識(shí)別，當(dāng)斷定電流信號(hào)大于預(yù)先整定的最小啟動(dòng)電流時(shí)，微機(jī)模塊便自動(dòng)啟動(dòng)，并按預(yù)定的動(dòng)作程序，通過執(zhí)行電路自動(dòng)地向操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分、合閘線圈發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)便帶動(dòng)輸出軸和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使開關(guān)本體內(nèi)的主回路動(dòng)觸頭完成相應(yīng)的開斷、關(guān)合動(dòng)作。在操作順序進(jìn)行的過程中，若故障已經(jīng)消除(即瞬時(shí)性故障)，控制單元將不再發(fā)分閘信號(hào)，直到預(yù)定的復(fù)位時(shí)間到來時(shí)自動(dòng)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(dòng)作次數(shù)后閉鎖。直到命令合閘時(shí)，控制單元才能解除閉鎖并恢復(fù)到初始狀態(tài)。

2.3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(hào)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(diǎn),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)?？梢允情_關(guān)位置信號(hào)、電源告警、遠(yuǎn)動(dòng)分合閘的控制信號(hào)等;2路繼電器接點(diǎn)輸出，用于分、合閘電源控制等。接點(diǎn)容量：12.5A，48VDC或16A，220VAC(空接點(diǎn));合閘脈沖電壓范圍為38V-72V，額定電流10A-20A，脈沖持續(xù)時(shí)間40-60ms;(可根據(jù)開關(guān)類型調(diào)節(jié))。

(4)可面板或遠(yuǎn)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(shí)間等參數(shù)能在面板或遠(yuǎn)端設(shè)定。反時(shí)限、定時(shí)限過流保護(hù)(0.1-64秒連續(xù)可調(diào)，可使用符合ANSI/IEC標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控以及遠(yuǎn)方參數(shù)設(shè)定操作。通訊規(guī)約符合IEC870-5-103標(biāo)準(zhǔn)。

(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(dòng)作狀態(tài)信息(時(shí)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(dá)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(jí)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(shí)也可以進(jìn)行可靠的分合閘切換。電池組系統(tǒng)采用先進(jìn)的線路電流控制充電技術(shù)和數(shù)控定期自動(dòng)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(jìn)行軟件升級(jí)和數(shù)據(jù)更新。

3、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(diǎn)推出的微機(jī)綜合保護(hù)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(qiáng)，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。

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