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AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測控裝置在某冶鋼動(dòng)力廠供電增容改造中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2022-10-24 點(diǎn)擊次數(shù): 796次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800
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)測控裝置的應(yīng)用,集控制、保護(hù)、測量、開關(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、開入開出模塊、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,若有異常可閉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)過流保護(hù)、變壓器的非電量保護(hù);使用AM5SE-F線路保護(hù)測控裝置進(jìn)行線路保護(hù),主要設(shè)置電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過流保護(hù);使用AM5SE-C電容器保護(hù)測控裝置對(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)限過流保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(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,盡管此時(shí)仍有合閘信號(hào)輸入,但合閘回路已被斷開,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)備自投裝置由于沒有過流失壓閉鎖裝置,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,若1號(hào)進(jìn)線或2號(hào)進(jìn)線失電(無壓無流)則備自投跳開對(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開入二次原理圖
       2)AM5SE-B備自投保護(hù)裝置的開入原理圖如圖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入,同時(shí),裝置的備自投功能被閉鎖,無法實(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
       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潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(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。可以按時(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)穩(wěn)定運(yùn)行,系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(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)庫修改等)??梢远x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)、管理提供可靠的保障。
3.7電能質(zhì)量在線監(jiān)測
       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。
       實(shí)時(shí)監(jiān)測總進(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、暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測和故障錄波分析。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,并以柱狀圖進(jìn)行諧波分析。
       監(jiān)測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、后過程的各種電氣量的變化情況,通過對(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)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,包括開關(guān)位置、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等,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??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
       該冶鋼動(dòng)力廠供電增容改造項(xiàng)目微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置自2020年投運(yùn)以來,目前裝置運(yùn)行良好。改造后的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測控裝置配置,記憶功能強(qiáng)大,為今后事故準(zhǔn)確分析,正確解決問題提供了依據(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、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:
       劉細(xì)鳳,女,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。


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