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AM5SE系列微機保護測控裝置在 某冶鋼動力廠供電增容改造中的應(yīng)用

更新時間:2022-08-24  |  點擊率:888

摘要:某冶鋼動力廠原有6kV兩段母線,現(xiàn)新增III段母線,通過對新增母線從設(shè)備選型、控制回路原理設(shè)計等方面進行改造,尤其配置的AM5SE系列微機保護測控裝置的應(yīng)用,集控制、保護、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、性和自動化水平。

關(guān)鍵詞:冶鋼動力廠;微機保護測控裝置;可靠性;性;自動化

0 引言

     某冶鋼動力廠二總降原有2條6kV母線,擔(dān)負著水泵站、軋鋼站、電爐等負載的主要供電任務(wù),原出線柜均采用傳統(tǒng)繼電保護方式,并且有獨立的直流和計量系統(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31500kVA變壓器及III段6kV母線,采用安科瑞AM5SE系列微機保護裝置,并增設(shè)Acrel-2000Z電力系統(tǒng),實現(xiàn)對整個廠區(qū)10kV變電站的用電與管理,提高自動化管理水平。

1 AM5SE系列裝置簡介

AM5SE系列微機保護裝置采用主頻為168MHz的處理器,16位同步采樣A/D,每周波48點采樣實時并行計算;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,通用性強。同時,裝置具有上電自檢功能,可對MCU內(nèi)核時鐘、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??砷]鎖繼電器出口防止保護誤動并發(fā)出告警信號。

2 具體應(yīng)用

該冶鋼動力廠新增的1臺31500kVA變壓器容量較大,故針對該變壓器,配置AM5SE-D2差動保護裝置、AM5SE-TB后備保護測控裝置,兩臺保護裝置搭配使用,實現(xiàn)變壓器的差動保護、高壓側(cè)過流保護、變壓器的非電量保護;使用AM5SE-F線路保護測控裝置進行線路保護,主要設(shè)置電流速斷保護、定時限過流保護;使用AM5SE-C電容器保護測控裝置對電容器進行保護,主要設(shè)置電流速斷保護、定時限過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、不平衡電壓保護;使用AM5SE-B母聯(lián)保護及備自投裝置,實現(xiàn)母聯(lián)備自投功能,同時設(shè)置在進線出現(xiàn)故障或者手動分閘情況下,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電路,原因在于傳統(tǒng)防跳操作電路一般采用電流起動、電壓保持實現(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,特別對于跳合閘電流較小的斷路器往往難以實現(xiàn)。

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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方控制,如此時回路發(fā)生故障,當斷路器出現(xiàn)手動合閘或保護合閘粘連時,TBJ繼電器線圈得電,對應(yīng)防跳回路的TBJ常開觸點閉合,F(xiàn)TJ繼電器線圈得電,合閘回路的FTJ常閉觸點斷開,盡管此時仍有合閘信號輸入,但合閘回路已被斷開,所以不會再次合閘,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,實現(xiàn)防止斷路器跳躍功能。此外,針對該操作回路,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現(xiàn)分段運行,即若I段、II段母線均失電,則投入3號進線,由3號進線帶全段母線運行。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,備自投裝置仍然動作。如果是過流保護動作跳閘,6kV II段母線電源投入故障母線,將對故障點造成再次沖擊,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)置了在進線出現(xiàn)故障或者手動分閘情況下,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功能,根據(jù)該冶鋼動力廠三進線兩聯(lián)絡(luò)的供電方式,在AM5SE-B上定制對應(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、電流信號、各斷路器的位置信號,實現(xiàn)以下功能:

1)正常情況下,1號進線、2號進線分列運行,母聯(lián)斷開,若1號進線或2號進線失電(無壓無流)則備自投跳開對應(yīng)的進線斷路器,合母聯(lián)斷路器;若1號進線和2號進線均失電,則備自投跳開1、2號進線,合3號進線,后合上2個母聯(lián)斷路器。

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圖2 AM5SE-B開入二次原理圖

2)AM5SE-B備自投保護裝置的開入原理圖如圖2所示,在X5.7接入1號進線和2號進線的保護跳閘、手動分閘信號,在回路出現(xiàn)故障時,對應(yīng)的保護跳閘輸出至閉鎖備自投開入,同時,裝置的備自投功能被閉鎖,無法實現(xiàn)。

3 6kV電力系統(tǒng)改造

為實時監(jiān)視該冶鋼動力廠整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集,針對該廠配置一套Acrel-2000Z電力系統(tǒng),將微機保護的數(shù)據(jù)上傳至電力系統(tǒng),實現(xiàn)對6kV變電站的用電與管理,提高自動化管理水平。其可實現(xiàn)的主要功能如下。

3.1 實時監(jiān)測

可以直觀顯示變電站一次系統(tǒng)圖,并實時顯示各電壓等級各回路的遙測量、遙信量和信號等。

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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)計該曲線查詢范圍內(nèi)極值、極值發(fā)生時間、平均值等。

3.4實時告警

具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位,保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警,便于及時的針對異常情況給用戶預(yù)警。

3.5歷史事件查詢

能夠?qū)b信變位,保護動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析??梢园磿r間、類型和設(shè)備進行查詢和排序。

3.6用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,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不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

3.7電能質(zhì)量在線監(jiān)測

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。

實時監(jiān)測總進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、諧波畸變率等實時監(jiān)測,并以柱狀圖進行諧波分析。

監(jiān)測重要回路的電壓波動與閃變、電壓暫升/暫降、短時中斷情況,實時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。

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3.8遙控

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。例如配電系統(tǒng)維護人員可以通過系統(tǒng)的主界面點擊相應(yīng)的斷路器遙信點調(diào)出遙控操作界面,可以及時執(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,自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。

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3.10事故追憶

可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息,包括開關(guān)位置、 保護動作狀態(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

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測??梢圆榭茨硞€設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)報文。

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),包括微機保護、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

可集成配置北斗/GPS授時設(shè)備,對系統(tǒng)主機進行同步授時,以保證整個系統(tǒng)設(shè)備有統(tǒng)一的時間基準,為電力系統(tǒng)故障分析提供準確的時間基準。

該冶鋼動力廠改造后的電力系統(tǒng)拓撲圖如圖3所示。

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圖3 電力系統(tǒng)拓撲圖

4 結(jié)束語

該冶鋼動力廠供電增容改造項目微機綜合保護測控裝置自2020年投運以來,目前裝置運行良好。改造后的AM5SE系列微機保護測控裝置配置全面,記憶功能強大,為今后事故準確分析,正確解決問題提供了依據(jù);新配置的Acrel-2000Z電力系統(tǒng),方便查看保護信息及故障信息管理,保障了該廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。