微机保护系统在泵站综合自动化中的发展及应用

微机保护系统在泵站综合自动化中的发展及应用陈靳微机保护在电力系统中的应用已十分普遍，主要用于大型发电机组、变电所及线路保护中。而对于电网终端用户，如水利、化工和机械等行业的大型高压电动机组，大部分仍使用传统的电磁型保护或晶体管型保护。而在传统的保护装置中，电磁型保护存在着元件数量多、连线较复杂、可动部分易磨损、触点怕振动、簧片易变形、体积较大、功率消耗大、动作速度慢和灵敏度低等缺陷。而晶体管保护，分立元器件多，元器件参数受温度影响产生漂移，且易受大电流高电压干扰等缺点。总的来说，它们都不能很好地满足选择性、灵敏性、速动性和可靠性的要求，尤其不能适应自动化控制的需要。随着各行业对自动化运行的要求越来越高，保护微机自动化已成为必然趋势。本文以LFP—900系列为例来介绍微机保护装置。1组成及原理(1)硬件结构(如图1所示)输入信号经隔离互感器传至二次侧，成为小信号电压，经低通滤波器输入至A/D模数转换器，CPU经过采样数字并处理后，组成各种保护功能。(2)程序结构(如图2所示)主程序进行通信及装置内部硬件电路自检等工作。主程图2序按12点/周的采样周期接受采样中断，进入采样及计算程序，将采样值进行数字滤波及预处理，形成保护判别所需的各量。当保护起动时，进入故障测量程序，进行各种故障的测量计算，发出跳闸命令。当保护未起动时，执行正常运行程序，例如检查PT断线等。程序采用实时数据计算，在每个采样周期完成全部计算。2主要技术性能由于采用数字化的单片机系统，与传统的电磁型、晶体管型保护相比，具有许多显著特点及功能。(1)保护功能十分完备由于微机保护的保护功能是由软件程序实现的，故一套硬件可完成多种保护功能，且保护原理更加先进。以LFP—983A为例，除了传统的速断、过流和过负荷等保护外，还增加了采用异步阻抗原理的失磁保护，检测功率因数角的失步保护等。且可根据需要，由控制字的投入或退出来选择采用哪些保护。另外，本装置具备断路器操作回路，有“防跳”功能，并提供适量的位置接点，具有闭锁跳闸和合闸操作功能。(2)灵活性大、可靠性高在保护构成原理上，微机保护的软件程序可实现传统的电磁型保护不能完成的功能。例如传统的失磁失步保护采用GL型反时限继电器兼作失步保护。当电动机失励失步时，GL继电器动作时间较长，容易造成电动机的内部暗伤，主要引起电动机转子绕组，尤其是起动绕组的过热和变形，甚至波及到定子绕组的端部。当电动机带励失步时，GL继电器甚至可能拒动，严重损伤电动机。而微机保护采用异步阻抗原理的失磁保护和检测功率因数角的失步保护，具有很高的灵敏性和可靠性。(3)实时参数显示、故障记忆报警LFP—983A装置采用高亮度的4×16点阵式液晶显示器(LCD)，用以显示正常运行状态、跳闸报告、自检信息以及命令菜单。并可通过3×3键盘选择命令菜单，进行定值修改，状态查询，为现场人员的调试与维护提供了极大的方便。(4)微机通信、远程监控微机保护通过CM—90通信管理机实现与上位机(PC监控管理计算机)系统的通信。保护装置与CM—90通信管理机之间通过RS—232或RS—422标准通信接口完成通信转接和规约转换功能。如图3所示。正常运行时，CM—90管理机向各套微机保护装置查询，当有保护动作时，将保护跳闸事件、跳闸报告、预告信号以及自检报告等信息立即上传给上位机。实现由CM—90管理机将微机保护装置与自动化监控管理整个系统联网运行，同时监控管理机通过标准RS—485串行口经CM—90对各路微机保护装置进行数据传输，实现保护定值远传整定和信号远方复归，软压板(控制字)远方投切等传统保护所不具备的各项功能。3应用实例江都水利枢纽共有四座大型泵站，运行30多年来，经过多次改造，既有电磁型保护，也有集成电路型保护。其中四站共有7台3000kW同步电动机组，均采用电磁型继电保护，保护功能较少。为推进自动化技术改造的应用，水利部率先对江都四站进行了综合自动化改造，采用了南京自动化研究所研制的LFP—983A/984A系列微机保护。通过改造，泵站实现了全自动化控制，可在控制室进行定值修改、查询运行参数和打印故障报告。经过两年多的开机运行，微机保护装置运行稳定，大大减少了维修和调试工作量。