微機繼電保護在化工企業(yè)的綜合利用和研究
一、概述
隨著公司生產規(guī)模的擴大和生產自動化水平的提高, 生產工藝對電氣系統(tǒng)自動化程度的要求也越來越高，促使微機繼電保護裝置在我公司電力系統(tǒng)中大規(guī)模投入使用。電力系統(tǒng)上各種智能設備采集的模擬量、開關量、一次設備狀態(tài)量大大增加，運行人員可以從中獲取更多的一、二次設備的實時信息。但是，由于目前的微機型二次設備考慮較多的是對以往設備功能的替代，導致這些設備基本上是立運行，致使它們采集的大量信息白白流失，未能得到充分利用。
公司的電力系統(tǒng)是一個不可分割的整體，對整個系統(tǒng)的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證安全供電具有重大的意義。近幾年，計算機和網絡技術的飛速發(fā)展，使綜合利用整個電力系統(tǒng)的一、二次設備信息成為可能。綜合利用整個電力系統(tǒng)智能設備所采集的信息，人為或自動對信息進行計算分析，并調整繼電保護的工作狀態(tài)，有利于工作人員分析處理事故、調整運行方式和進行設備的技術管理工作。能實現以下主要功能：
1、對各個6KV主要變電所的運行情況進行實時監(jiān)控，科學調度管理；
2、實現對各類復雜的系統(tǒng)事故進行快速準確定位和處理；
3、使用各類裝置的故障錄波和故障信息記錄，快速準確查找分析故障原因；
4、通過對給類裝置的編程功能、開入量的綜合利用實現電氣設備本身的連鎖和配合儀表DCS控制系統(tǒng)；
5、遠距離對繼電保護裝置進行調整、切換；
6、對系統(tǒng)中運行的繼電保護裝置的可靠性進行分析研究。
二、系統(tǒng)構成
各個變電所現場的微機繼電保護裝置、智能信號采集裝置和各類自動調控裝置根據各自不同的特點，利用不同的通訊方式組成本變電所的綜合自動化調度管理系統(tǒng)：01＃、02＃、05＃變電所采用RS232和RS485串口通訊方式，把現場的西門子微機保護裝置、南瑞中德的NSP-7xx系列分散型保護監(jiān)控單元、南瑞電控的微機發(fā)電機勵磁裝置和智能電度表等各類的單個智能設備連接起來，利用NSC2000廠站自動化系統(tǒng)軟件組成各變電所立的綜自調度管理系統(tǒng)；03＃、04#變電所采用工業(yè)以太網和現場總線的通訊方式，把北京德威特德公司的600系列、9000系列的微機繼電保護裝置和現場智能電度表連接起來，利用DVP3000變電站綜合自動化軟件組成03#、04＃變電所的自動化管理系統(tǒng)。
各個變電所通過利用通訊電纜、光纜的通訊介質，組建各變電所之間的電力調度系統(tǒng)局域網，在總降調度室統(tǒng)一組態(tài)，供運行人員使用，監(jiān)控全公司主要變電所的運行情況，并對其進行調度管理。通訊結構如圖1、圖2所示：
三、實際應用情況分析和研討
1、實現對11OKV變電站和各個6KV主要變電所的運行情況進行實時監(jiān)控，以便運行人員能夠及時準確的了解系統(tǒng)的運行狀況，對系統(tǒng)運行方式實現科學調度管理，是公司的整個供電系統(tǒng)處于安全、可靠、經濟的狀態(tài)。同時技術人員可以利用計算機智能軟件和過程能量優(yōu)化技術，對收集的所有信息進行分析、計算，根據供電系統(tǒng)的實際情況及時調整運行方式，降低供電線路和變電設備的用電損耗，且促進供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定長周期運行，實現節(jié)能減排，降低企業(yè)的生產成本，增強企業(yè)產品的市場競爭力。
2、實現對各類復雜的系統(tǒng)事故進行快速準確定位和處理，目前的保護和故障錄波器的故障測距算法，一般分為故障分析法和行波法兩類。其中行波法由于存在行波信號的提取和故障產生行波的不確定性等問題而難以在生產中得到較好的運用。而故障分析法如果想要準確進行故障定位，必須得到故障前線路兩端綜合阻抗、相鄰線運行方式、與相鄰線的互感等信息，很顯然，僅利用保護或故障錄波器自己采集的數據，很難實現準確的故障定位。另外，對于比較復雜的故障，單端分析手段已經無法正確判斷故障性質和故障距離。我們知道，得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確，因此，通過對調度端數據庫中已經儲備了所有一次設備參數，通過共享EMS系統(tǒng)的數據，可以獲得故障前系統(tǒng)一次設備的運行狀態(tài)。故障發(fā)生后，線路兩端變電站的客戶機可以從保護和故障錄波器搜集故障報告，上送到服務器。調度端服務器將以上信息綜合利用，通過比較簡單的故障計算，就可確定故障性質并實現準確的故障定位。
3、使用各類裝置的故障錄波和故障信息記錄，快速準確查找分析故障原因，系統(tǒng)發(fā)生事故后，往往有可能伴隨著其它保護或相鄰回路保護的誤動作。傳統(tǒng)的事故分析由人到各個保護動作地點收集數據進行分析完成，受個人經驗、水平和老式繼保裝置性能的影響，易出現偏差。由于由微機繼電保護組成綜合自動化系統(tǒng)搜集了故障前后系統(tǒng)一次設備的運行狀態(tài)、運行數據和變電站保護和故障錄波的故障報告，可以綜合線路兩端保護動作信息及同一端的其它保護動作信息進行模糊分析，并依靠保護和故錄的采樣數據精確計算，從而能夠迅速準確的做出判斷。
4、通過對微機繼電保護裝置的編程功能、開入量的綜合利用實現電氣設備本身的連鎖和配合儀表DCS控制系統(tǒng)：可以通過利用西門子公司的第4代微機型保護7UM62裝置內置于名為ANSI66的功能模塊中的熱模型，以高壓異步電動機的定子電流為初始值，間接計算出轉子的實時溫度，當該溫度超過電機的再啟動限值時，就不再允許電機再次啟動，直到溫度降低限值溫度以下；我公司的熱電聯產的兩臺發(fā)電機組（16MW＋30MW）西門子7UM62裝置中的PLC編程模塊對采集到的發(fā)電機的電流、電壓進行分析判斷發(fā)電機是否處于過負荷狀態(tài)，一旦過負荷就送出兩對節(jié)點，一對節(jié)點采集到總降PLC系統(tǒng)解列減載系統(tǒng)做為判據，一對節(jié)點被送到總降后臺信息報警系統(tǒng)，提醒運行人員調整發(fā)電機運行狀態(tài)。
另外我們利用北京德威特公司的DVP9000系列的裝置的12路開入量和12路出口繼電器之間的相互關聯和配合，把速斷、差動保護動作信號關聯閉鎖電動機的合閘回路，防止工藝現場操作人員再次合于故障造成事故擴大；把開關柜的接地刀閘位置、斷路器位置通過開入量接入微機繼電保護裝置，關聯斷路器的分、合閘回路，完善補充高壓開關柜的“五防”措施；把設備現場分、合閘，DCS分、合閘，控制室分、合閘以及DCS工藝連鎖信號引入微機繼電保護裝置，準確記錄動作信息以便事故情況下快速確定具體的動作回路，分析查找原因解決故障。
5、遠距離對繼電保護裝置進行調整、切換，以便快速適應運行方式的調整變換，我公司使用的南瑞中德的NSP-7xx系列保護裝置和北京德威特的9000系列的微機繼電保護裝置都可以設置5套不同運行方式的保護定值且可以實現遠距離切換調整，便于調整運行方式時，及時調整繼電保護定值適應改方式下系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
6、對系統(tǒng)中運行的繼電保護裝置的可靠性進行分析研究，通過與繼電保護管理信息系統(tǒng)交換保護配置、服役時間、各種保護裝置的正動率及異常率等信息，通過計算機軟件可以實現對繼電保護裝置的可靠性進行分析。特別是當某種保護或保護信號傳輸裝置出現問題，并暫時無法解決時，通過將此類裝置的可靠性評價降低，減輕系統(tǒng)對此類保護的依賴，通過遠程調整定值等手段，實現與上下級回路的保護的配合，防止因此類保護的拒動而擴大事故范圍。
四、分析存在的問題，探討解決方法
1、安全性問題：由于電網繼電保護綜合自動化系統(tǒng)的功能強大，并且可以控制運行設備，與電網的安全穩(wěn)定運行息息相關，因此在設計之初，就必須對系統(tǒng)的安全性問題給予足夠重視?？梢哉f，安全性解決的好壞，將是微機繼電保護綜合自動化系統(tǒng)能否運用的關鍵。初步設想，調度端服務器必須采用雙機熱備用方式保證硬件安全；通過遠方修改保護定值時，客戶機必須通過加密的數字簽名核實調度端傳送定值的可信度，并通過校驗碼及數據回送保證定值的可靠性。并且，當客戶機向保護傳送定值時，必須不能影響保護的正常性能。在這方面，還需要做大量的工作。
2、規(guī)約問題，需要將所有微機保護、故障錄波器和現場智能采集設備聯系到了一起，如果能夠解決好信息的組織及傳輸規(guī)約，將對系統(tǒng)實施起到事半功倍的作用。因此，希望參照國外標準，盡快建立國內繼電保護信息組織規(guī)約。
五、結束語
通過以上分析，我們可以看到隨著微機繼電保護在化工企業(yè)的廣泛應用，變電站綜合自動化系統(tǒng)的實現，將給化工企業(yè)的繼電保護工作帶來一次質的飛躍，它將能大大加強繼電保護的效能和可靠性，對保證企業(yè)供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。希望今后科研、運行、設計人員加強對綜合利用微機繼電保護裝置和相關智能設備信息的研究，進一步提高微機繼電保戶綜合利用的科學性、合理性和快捷性。
