自动化保护系统在110kV变电站的运用

南昌轨道交通集团有限公司地铁项目管理分公司 夏祖辉

1 自动化保护系统的结构研究

自动化系统。通常自动化系统主要可分为间隔层、网络层及变电站层：间隔层。在恶劣环境下可直接安装并进行良好的简化设计，安装工作有着较强的便捷性，监控系统与保护系统均有着较强的独立特征，所有保护单元都可同一时间开展控制、保护、测量、计量等工作；网络层。网络通信主要无节点控制总线与CAN 网络总线，使用常见屏蔽双绞线和各个厂家设备进行相互连接，GPS 对时具有精准、方便等特征。当前多数变电站都安装了GPS 卫星对时设备，可确保系统的微机保护设备和GPS 卫星进行良好的对时；变电站。具有远动通信功能，利用各种原则确保两个调度端实现良好的信息传送，后台的监控系统也具有较强的性能，界面较为简洁，兼具遥控、摇调功能之外还具有摇信、遥测等能力。

硬件结构。DVP-600自动化系统属于保护控制单元组屏的一种，通常安装在总控室中，所有控制单元通过现场总线与系统总机进行科学的连接，现场总线主要为工业现场控制总线、即CAN 总线，后台主机使用一主一副模式，若主机出现问题辅机将替代主机开展相应的工作。DVP-600自动化系统的控制保护单元主要为DVP-606变压器及压力、温度释放保护控制单元，可从基础上提高对变压器的保护力度；DVP-611三相电压、电流检测可针对输电线路进行科学的检测；DVP-621保护控制单元可为保护变压器创造良好的条件[1]。

软件结构。监控系统主要使用开放式模块，确保软件与应用程序、用户间具有良好的连接。以面向对象设计原理为基础，监控系统使用了面向组件的模块开发，这从一定程度上强化了监控系统的通用特征[2]，同时系统运行也较为稳定。监控系统还具有对讲及故障自动诊断功能；操作模拟功能。软件可通过分析实时的数据信息，在模拟主接线图上进行显示，模拟出图形符号的操作，同时还具有记录功能。

2 自动化保护系统中微机保护控制单元

110kV 变电站的运行安全关系着变电站运行效率与社会价值的发挥。智能化建设步伐下，自动化保护系统的建立与不断完善不仅提高了110kV 变电站运行安全性，同时也提高了系统运行效率，对110kV 变电站中设备运行的控制与保护。整体来讲，自动化保护系统对110kV 变电站来讲至关重要。

2.1 硬件统一化与标准化

110kV 变电站自动化保护系统的运行主要由微机系统支持下完成，微机保护控制单元作为自动化保护系统的重要组成，其在实施应用中有着硬件统一化与标准化的应用特点。微机保护控制单元及时对自动化保护系统运行进行控制，其中保护控制地实现以单元机箱为基础，具体涉及到小插件为4块，连接电路并不复杂，不仅可以轻松控制，同时可实现插件硬件均可使用的模式[3]。虽然系统进行了调整，但并不会对微机保护控制单元功能造成任何影响，尤其是测量精度方面。仅是单纯地将保护程序进行更改便可实现，为110kV 变电站自动化保护系统的安全运行、自动修复与安全检测等提供方便。

2.2 保护监控系统兼具统一性与独立性

对于自动化保护系统中的微机保护控制单元，其中保护监控系统的运行不仅具有统一性优势，同时在运行中不同单元间不会互相干扰，可独立完成测量、统计、保护以及通信等任务。以CPU 芯片为载体处理不同控制单元的运行数据，CPU 芯片应用基础上还需保护插件与监控插件，为保证信息传输及时、安全还需安装通信插件。不同插件间不会相互干扰，能自主完成插件任务，但彼此间也存在必然联系。以串行通讯的方式保证不同插件间的联系，保护插件的同时还能确保插件运行正常[4]。插件运行有单独电力提供支持，不仅如此，跳合闸出口继电保护器也是独立设置。这样就可将CPU 运行效率提高，减轻对插件应用监测的负担并完善监控系统功能，进一步提高自动化保护系统的可靠性，监控系统的安全性与功能性。

2.3 220V电压输入保证开关功能

结合110kV 变电站自动化保护系统基本结构，微机保护单元中开关量均选择220V 电压持续提供电量。改变传统微机保护单元中微机开关量为24V、不能保证开关量的稳定且极易受到变电站强磁场干扰信号的影响而出现误报的情况，将原有装置升级为220V 电压输入形式，减少冗余的接线处理环节并有效改善信号误报的情况。

2.4 实现保护信号的单独出口设计

110kV 变电站自动化保护系统中，微机保护控制单元所有保护模块都实施单独出口设计，这样就能实现继电器接电可独立运行与输出，并能做到信号接点随时保持独立状态。在单独出口的设计下，以独立压板投退的方式实现所有单元的有效控制。所有信号输出端口或出口位置，单独出口出现故障并不会对其他出口造成影响，且方便不同模块的功能运行，更好地适应变电站常规运行需要，若出现信号故障或其他问题会及时作出明确的事故指示。

在保护信号的单独出口设计下，实现了常规设备接口与出口等的相互兼容。在实际操作中，为有效预防微机保护系统的安全，避免因错误操作而造成微机保护系统出现问题、或自动化保护系统出现硬件损伤等，需在基本系统运行基础上增设多线系统模式，及时对自动化保护系统中的所有运行予以实时监控，这样就可帮助110kV 变电站随时对自动化保护系统中所有软件运行全面了解，并确保软件运行安全，及时排除自动化保护系统运行风险。

2.5 随时了解变电系统负荷情况

微机保护单元功能中，还能做到随时随地统计电力系统运行信息，及时统计归类处理后存储到数据库中。管理人员能随时查阅或了解变电站运行数据，及时对系统运行负荷有更准确、清晰的认识。及时对110kV 变电站运行期间的输入信号详细掌握，具体涉及到变电站系统的脉冲量、模拟量及开关量。

利用滤波的方式对系统运行状态进行检查，统计检查相关参数，对模拟量及变位信号等进行统计，及时对数据库进行更新，及时掌握与了解变电站自动化保护系统运行情况与相关数据处理。对于变电系统负荷状况的了解主要通过屏幕显示的方式，其中涉及到电网管口图、变电所电气接线图及变电站运行过程中的曲线棒图。此外还包括实时动态的数据表格及接线图，注意分接线图主要按照电压等级变化得来。在线查询变电站相关信息、尤其是各种数据图等，真正实现对变电系统实时动态的监督与控制。

3 自动化保护系统的综合设计配置

对于自动化保护系统来讲，为提高智能化运行效率、发挥自动化保护系统功能，必须对整个系统进行综合设计配置。继电保护配置方面，结合110kV 变电站运行要求，需要保护的设备须做好前期准备工作，提前对数量、性质详细确定。综合保护内容涉及到很多，如110kV 母线与分线的保护、主变压器保护以及电力电容器保护、出线间隔保护等。对于母线、分线等方面的保护，划分为高频闭锁保护、过电流保护、零序保护及母线差动保护等。变压器间隔配置保护方面涉及到非电量保护、侧后备保护等。通过对自动化保护系统的综合设计配置，进一步提高110kV 自动化保护系统运行效率。