1.變電站微機保護選型
變電站微機保護配置必須滿足國家頒發繼電保護及安全自動裝置通用技術條件。對于110kV及以下變電站保護監控,宜選用保護、測量、控制、信號為一體“四合一”保護裝置;對于220kV及以上變電站保護監控,宜選用保護、監控獨立裝置,因為220kV及以上變電站設備保護要求雙重化配置。
由于微機保護裝置要下放到間隔層設備附近安裝(如高壓開關柜),要求保護裝置適應現場惡劣環境(如潮濕、溫度、灰塵、有害氣體等),尤其是溫度環境,因保護裝置不適應溫度環境造成微機保護裝置誤跳閘、誤發信號情況時有發生。保護裝置適應環境溫度必須達到-15℃~+55℃。溫度范圍越寬,裝置適應環境能力越強。要求選用全密封結構和背插式結構,以提高裝置抗干擾能力,如輻射電磁場干擾、靜電干擾。具有抗共模、差模、靜電、輻射電磁場、快速瞬變、諧波等干擾能力,不需外加抗干擾端子。保護裝置對變電所接地電阻無特殊要求,滿足變電站小于4Ω。
微機保護裝置電源對保護裝置可靠性十分重要,
電源范圍必須達到-
20%~+10%,紋波系數小于5%,且電源功率足夠。電源范圍越寬,裝置性能越強。因裝置電源范圍不滿足要求,造成保護誤動、拒動、通信掉網等情況實有發生。保護裝置開入電源一般應選用DC220V,以提高抗干擾性能。
微機保護裝置在所有印制板插件均不拔處條件下,具有較高絕緣水平和較高耐壓水平;正常情況下,耐壓性能:交流回路對地2Kv/1min, 直流回路對地1Kv/1min,開入回路對地、通信回路對地0.5Kv/1min,裝置回路對地1.5Kv/1min;濕熱情況下為上述指標75%。絕緣性能:交直流回路選用開路電壓1000V搖表,開入回路選用500V絕緣遙表。一般情況下,裝置耐壓水平和絕緣水平越高,保護裝置性能越好,抗干擾性能越好,保護裝置長期可靠運行越高。
微機保護裝置跳閘出口應為獨立出口、帶獨立信號,具有獨立遙控跳合閘執行繼電器,以提高保護裝置可靠性和符合我國運行習慣,因為保護裝置跳閘出口為一綜合出口時,如果出口繼電器故障,保護原理不論怎樣全面,均無濟于事。
對66kV及以下設備保護監測,選用“四合一”保護裝置,保護監控功能、通信功能應分散到不同CPU去處理,降低負載率,提高可靠性。對110kV及以上電壓等級和發電機、主變壓器保護監控,保護測控應獨立配置,保護應按功能分散配置,獨立保護單元,如一臺110kV主變壓器保護測控,差動保護一個保護單元,后備保護按一側設計為一個保護測控單元,非電量一個保護單元;采此種設計不會出現因一臺裝置故障,變壓器失去保護,降低風險。
一個變電站所有保護裝置硬件必須標準化,且完全可以互換,保護裝置機結構開孔尺寸應當完全統一,以利于用戶運行維護,減少備品備件。
微機保護裝置可靠性取決于軟件判據合理和完整,如備用
電源自投裝置應當具有進線電流做為閉鎖判據,即當母線三相失壓,對應進線有電流,此時應報
PT斷線,閉鎖備自投。
微機保護裝置具有完整型式試驗報告,主設備和高壓超高壓設備還應當有動模試驗報告,如一套完整主變壓器保護必須具有動模試驗報告,因為主變壓器事故情況復雜,受各因素影響較多,且主變壓器價值昂貴,事故時損失太大。
保護裝置選擇時,應當考慮保護定值誤差、測量準確級等。并應當充分利用微機保護裝置軟硬件資源,獲得附加功能,如諧波分析、故障錄波、故障定位、測量等。
對
110kV及以下變電站自動化系統:間隔層,選用“四合一”保護裝置;110kV線路、主變壓器監控組柜安裝,放于控制室或一次設備附近安裝;35kV/10kV/6kV保護裝置安裝于開關柜上。對220kV及以上變電站自動化系統:間隔層,220kV及以上線路、變壓器保護監控選用獨立單元,按間隔進行集中組柜,選用“四合一”保護裝置,放于保護監控小室。
開關柜和保護監控柜必須保留簡易強電控制回路,二次回路中必須具有遠方和就地控制功能,其狀態必須傳向后臺,保護裝置電源和控制回路
電源必須分開;主變壓器本體保護必須獨立重動,不允許利用微機保護開入重動;保護出口必須保護出口壓板;保護裝置必須可靠接地;主變壓主變壓器檔位開關
,直流電源系統等設備必須具有通信接口。
監控主機必須為原裝工控機
/工作站,不允許用普通PC機。選用能實現SCADA/EMS/DMS/變電站自動化系統通用軟件平臺。對于有人值班,要求具有獨立中央系統,不依賴監控主機。對于無人值班,可以不考慮。
2.1通信網絡
微機變電站
自動化系統間隔層通信網絡選用總線型通信網絡,如工業現場控制總線
CAN總線、LON總線及工業以太網絡(TCP/IP),直接構成分布式系統;不建議選用RS-485網絡,因RS-485網絡具有數據瓶頸,網絡安全性差,抗電磁干擾能力差等。
通信網絡具有高可靠性,具有很完整自檢功能。抗強電磁干擾能力強,具有非破壞性總線裁決技術,即當一臺保護裝置通信故障時,不能影響整個通信網絡運行,有故障保護裝置自動切斷同通信網絡聯系
,同時將故障信息送向監控主機或調度;
通信網絡實時性能強,即當現場發生事故時,保證在重載情況下各種數據安全可靠傳輸到監控系統,不死機。
網絡負載率不要太高
,最好小于50%,當網絡負載率超過50%時,最好分網絡,降低負載率,提高網絡安全性。通信電纜通過航空頭或其他接頭直接從保護裝置中引出,以提高抗干擾性能,因弱電數字信號最容易受電磁場干擾。
網絡協議應滿足標準規約,同時考慮開放互聯,考慮各種自糾錯措施,目前,間隔層一般采用IEC-60870-103規約,而隨著IEC-61850規約的逐步推廣以及國內保護及監控廠家的重視,61850規約是未來發展的必然。
:對220KV及以上變電站通信網絡,宜選用光纖做通信介質,對110KV及以下變電站通信網絡,宜選用屏蔽雙絞線做通信介質。
2.2遠動通信
遠動通信介質可以選用電力載波、微波、光纖、電話線等,遠動通信規約POLLING、CDT、DNP3.0、u4F、IEC-60870-101等規約。
自動化系統同遠動通信可通過監控主機或網絡管理單元連接,最好選用網絡管理單元同調度相連,監控主機只做當地監控功能。選用雙通道,以提高系統安全性。
2.3站控監控層
站控監控層分為帶主機模式和不帶監控主機模式,帶主機模式,可建一小控制室;不帶監控主機模式,可以不建主控制室。監控主機或網絡管理單元同保護裝置通過通信網絡聯絡,監控主機只作日常管理和監視工作。站控監控層軟件性能必須滿足國家及行業有關標準
,同時應當具有分散式小電流接地選線功能、電壓無功綜合控制功能(VQC)、智能操作票生成功能、變電站設備管理功能、其他智能設備接口功能,定值修改功能等。軟件監控軟件應全部漢化,必須具有完整密碼功能和操作防誤功能。