智能電網：淺談微機綜合保護裝置的應用

1、引言

1.1電力系統現狀及發展趨勢

傳統的10kV配電系統是以放射式為主，放射式與樹干式相結合為輔的接線方式，成套開關柜的受電、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，我國使用最多的環網柜主要為負荷開關+熔斷器柜、空氣絕緣負荷開關柜，它不僅可減少高壓配電室的面積并降低層高，而且環網柜不需操作電源，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的配電所更具優越性。環網開關柜安裝、調試方便，維護簡單，易于實現電網自動化管理。

1.2微機綜合保護概述

環網柜在電力行業發展中的應用越來越廣泛，針對目前環網柜結構緊湊的特點，宏瑞公司采用先進的嵌入式數字信號處理器(DSP)，并總結了10KV/6KV配電站微機保護與測控裝置的成功運行經驗推出了NR-2000系列微機綜合保護裝置，可應用于配電網自動化系統智能箱變、智能戶外開關、智能環網柜、智能戶外分支箱、智能戶外計量控電裝置。

它集最新的數字控制技術、抗強干擾技術和故障自診斷軟件修復技術于一體，以其極小的維護保養工作量為高壓電力系統的繼電保護、故障定位、監視監測電力質量和通訊等提供了先進的管理能力。

2、微機綜合保護裝置的特點、原理及參數

2.1主要特點

高性能：由于繼承了10KV/6KV和110KV/35KV裝置的核心技術，所以在國內外同類產品中有明顯的性能優勢。

體積小：由于采用了SMT表面貼裝工藝和專利的結構設計使此系列微機綜合保護裝置目前在同類產品中體積最小，非常適合于安裝在開關柜上。

功能強：有各種保護的軟件庫可供用戶訂貨選擇，除具備常規的功能外，裝置內有自適應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，COS(φ))，數據掉電保持及良好的液晶顯示界面。

硬件穩定：在硬件設計上追求“電磁繼電器”的抗惡劣環境的能力，比如優越的抗干擾能力(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系列產品通用液晶界面可以方便的調試維護裝置、查詢裝置的工作狀態、分析事故的原因。

系統的解決方案：有相應的軟件平臺，所以很方便的組成系統以發揮數字保護的通訊優勢，達到遠方的監控。

2.2工作原理

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

2.3技術參數

(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，3200%連續4S。

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

(3)開關量輸入、輸出：4路開關量輸入(可增加到12路)。可以是開關位置信號、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，脈沖持續時間40-60ms;(可根據開關類型調節)。

(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、復位時間等參數能在面板或遠端設定。反時限、定時限過流保護(0.1-64秒連續可調，可使用符合ANSI/IEC標準的內部固化的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)：O—t1—CO—t2—CO—t3—CO—t3—CO—閉鎖。

(5)通信功能(可根據用戶要求增加)。通過RS-485總線通信可實現遙測、遙信、遙控以及遠方參數設定操作。通訊規約符合IEC870-5-103標準。

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

(7)可記錄1000次系統質量信息和分合閘動作狀態信息(時間、過流值、相序、整定值、電池電壓等)。允許在電網連續失電30天內系統數據可靠恢復。

(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/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規定第四級要求。

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

(10)可在系統進行軟件升級和數據更新。

3、結束語

由于電網系統的復雜性，對供電的可靠性要求更高，環網供電方式已成為一種必然趨勢，結合環網供電以及環網柜結構的特點推出的微機綜合保護裝置廣泛應用于環網柜、配電所、開閉所、箱變中替代常規的繼電器組合方案，不僅功能完善，抗干擾能力強，安裝使用方便，與目前國內外同類產品相比具有明顯的性能優勢。

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