摘要：供配電系統(tǒng)是礦山建設(shè)的重要組成部分，變電站安全運行對礦山安全生產(chǎn)至關(guān)重要，微機保護測控裝置可為變電站安全運行提供保障。介紹了微機保護測控裝置特點和系統(tǒng)設(shè)計選型及整定值分析。某銅鉬礦變電站運營實踐表明:采用微機保護測電系統(tǒng)簡化，管理方便，運行可靠性提高，運營成本降低;類似工程可以采用微機保護測控裝置，對于系統(tǒng)較為復(fù)雜的變配電站還可以增加自動化保護系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：變電站;高壓設(shè)備;微機保護測控裝置;礦山建設(shè)

隨著礦山規(guī)模的擴大，生產(chǎn)設(shè)備用電負荷也隨之 增加，為保證安全生產(chǎn)、降低電力損耗，使中高壓配電深入負荷，這就增加了礦區(qū)內(nèi)的高壓配電室數(shù)量，也使供配電系統(tǒng)的故障幾率增加，同時也增加了維護的工作量。為了克服這些問題，變電站采用微機保護測控裝置成了當今礦山配電的必然選擇。

中國黃金集團內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司某銅鉬礦一期工程規(guī)模日處理礦石30000t，于2008年12月25日實現(xiàn)無負荷聯(lián)動試車車，2009年9月16日投料試車。某銅鉬礦區(qū)(包括中轉(zhuǎn)站、儲礦堆和頑石破碎工段)電力負荷約4500kV·A，高壓設(shè)備有2臺圓錐破碎機和2臺膠帶輸送機，其中1臺膠帶輸送機為3臺電動機驅(qū)動。某銅鉬礦變電站采用了RD600系列微機線路保護裝置微機變壓器保護裝置、微機 、換裝置及微機電動機保護裝置，裝置分散安裝在開關(guān) 柜。采用微機保護測控裝置使得碎礦變電站系統(tǒng)簡單，維護方便，可靠性高，大大節(jié)約了人力、物力，保障了礦山生產(chǎn)正常進行。

1  微機保護測控裝置及特點

微機保護測控裝置是由利用集成電路技術(shù)制成的芯片組成，融入了先進的軟件二次設(shè)計思想集保 護、測量、監(jiān)視、控制、通信等功能于一體的保護控制單元。該裝置針對開關(guān)柜進行單元化設(shè)計，簡化了開關(guān)柜的二次設(shè)計與施工，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的利用各種常 規(guī)繼電器和測量儀表實現(xiàn)的繼電保護功能，節(jié)省了安裝空間和控制電纜用量。該裝置具有以下特點: 

1)微機控制使設(shè)備更加智能化，保護裝置的軟件對復(fù)雜故障有很強的綜合分析和判斷能力，加之裝置的自檢和巡檢功能，使其具有較高的可靠性和工況可知性。

2)微機保護的采樣、計算、比較都是通過軟件實 現(xiàn)，實時性很好，能在故障暫態(tài)期內(nèi)及時地判斷故障， 經(jīng)過反復(fù)比對校核，對故障進行判斷和自糾，使保護的動作正確率大為提高。 

3)由于軟件具有易于修改和增加的特點，通過 軟件就可以將新的保護原理添加到保護中，也可以在 不增加硬件的條件下通過修改或增加軟件實現(xiàn)一些 附加的功能，如低頻減載、故障錄波等。

4)微機保護測控裝置中文顯示，人機界面友好， 信息查詢、改變運行方式及修改整定值都十分方便。 

5)裝置安裝靈活方便，可以分散安裝于開關(guān)柜， 也可以集中組屏安裝。 

6)微機保護測控裝置的串行通信功能，配以相 應(yīng)的軟件可實現(xiàn)在遠方變電站對裝置的監(jiān)控，也可將 其納入變電站綜合自動化系統(tǒng)。 變電站綜合自動化是指利用先進的計算機、現(xiàn)代 電子、通信和數(shù)字信號處理(DSP) 等技術(shù)，實現(xiàn)對變 電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調(diào)度通信等綜合性自動化功能。它綜合了變電站內(nèi)除交直流電源以外的全部二次設(shè)備功能，典型的變電站綜合自動化系統(tǒng)拓撲圖如圖 1 所示。 

2  微機保護測控裝置的應(yīng)用

2.1 設(shè)計選型及整定值分析

1）系統(tǒng)的兩路進線及下設(shè)的中轉(zhuǎn)站配電室的饋 出回路選用了 RD 600F 型微機線路保護測控裝置。設(shè)計中選用了速斷保護、過負荷保護、零序保護和低電壓保護

圖 1 典型變電站綜合自動化系統(tǒng)拓撲圖

速斷保護的動作電流應(yīng)躲過線路末端短路時三相短路電流。

式中: Iop·K———保護裝置動作電流(A) ; 

Krel———可靠系數(shù); 

Kjx———接線系數(shù); 

nTA———電流互感器變比; 

I″2k3·max———運行方式下線路末端三相短 路超瞬態(tài)電流(A) 。 

式中: Iop———保護裝置一次動作電流(A) 。 

保護裝置速斷保護的靈敏系數(shù)按運行方式 下線路始端兩相短路電流校驗。

式中: Ksen———保護裝置的靈敏系數(shù); 

I″1k2·min———運行方式下線路始端兩相短 路超瞬態(tài)電流(A) 。 

過負荷保護的動作電流應(yīng)躲過線路過負荷電流， 即當三相電流中任一相電流大于整定值并超過設(shè)定 

延時時間后，保護裝置動作。

式中: Kr———繼電器返回系數(shù); 

Igh———線路過負荷電流(A) 。 

保護裝置過負荷保護的靈敏系數(shù)按運行方式下線路末端兩相短路電流校驗。

式中: I″2k2·min———運行方式下線路末端兩相短 路穩(wěn)態(tài)電流(A) 。 

零序保護的一次動作電流應(yīng)按躲過被保護線路外部單相接地故障時，從被保護元件流出的電容電流 

及按靈敏系數(shù) 1.25 整定。 

式中: ICX———被保護線路外部發(fā)生單相接地故障時， 從被保護元件流出的電容電流( A) 。 

式中: ICX———電網(wǎng)的總單相接地電容電流(A) 。 

低電壓保護的工作原理是: 當斷路器處于合位且 3 個線電壓均小于低電壓保護整定值并達到延時后保護即動作。為確保裝置上電時母線三相失壓引起 保護誤動作，裝置低電壓保護只有監(jiān)測到母線電壓正常后才投入。某鉬礦變電站所有的回路都裝設(shè)了低電壓保護。 

2) 系統(tǒng)的 2 臺圓錐破碎機和 1 臺膠帶輸送機的饋電回路選用了 RD 600M1 型微機電動機保護測控裝置。設(shè)計中選用了速斷保護、過負荷保護、零序保護和低電壓保護。

異步電動機速斷保護的動作電流應(yīng)躲過電動機的啟動電流。 

式中: IrM———電動機額定電流( A) ; 

Kst———電動機啟動電流倍數(shù)，當采用降壓電抗器啟動或變壓器 － 電動機組時，啟動電流倍數(shù)為 K'st。 

式中: Uk———電抗器或變壓器的阻抗電壓相對值; 

SrM———電動機額定容量( kV·A) ; 

SrT———電抗器或變壓器額定容量( kV·A) 。 

保護裝置速斷保護的靈敏系數(shù)按運行方式下電動機接線端兩相短路時，流過保護安裝處的短路電流校驗。

式中: I″2k2·min———運行方式下，電動機接線端兩相短路時，流過保護安裝處的超瞬態(tài)電流( A) 。

保護裝置的動作時限需躲過電動機啟動及自啟動 的時間 top ＞ tst，對于一般電動機，top = ( 1． 1 ～1． 2) tst，其中，top為保護裝置動作時間( s) ; tst為電動機啟動或自啟動時間( s) 

零序保護的一次動作電流應(yīng)按被保護元件發(fā)生 單相接地故障時，靈敏系數(shù) 1． 25 整定。

3) 某銅鉬礦變電站安裝 1 臺1000 kV·A 變壓器，設(shè)計選用了 RD 600T 型微機變壓器保護裝置，選用了其中的定時限過流保護、零序保護、低電壓保護和本體保護。過電流保護的動作電流應(yīng)躲過可能出現(xiàn)的過負荷電流。

式中: Kgh———過負荷系數(shù); 

I1rT———變壓器高壓側(cè)額定電流( A) 。 保護裝置過電流保護的靈敏系數(shù)按電力系統(tǒng)運行方式下，低壓側(cè)兩相短路時流過高壓側(cè)保護安裝處的短路電流校驗。

式中: I″2k2·min———運行方式下變壓器低壓側(cè)兩 相短路時，流過高壓側(cè)保護安裝處 的穩(wěn)態(tài)電流( A) 。 

保護裝置的動作時限應(yīng)與下級保護動作時限相配合。 

零序保護的一次動作電流應(yīng)按被保護元件發(fā)生 單相接地故障時，靈敏系數(shù) 1． 25 整定

變壓器本體保護的動作接點輸入保護裝置的本體保護接口，可以實現(xiàn)高溫報警、超溫跳閘保護。 

4)某銅鉬礦供配電系統(tǒng)采用雙電源單母線分段方式供電，設(shè)計采用 PT 自動切換保護裝置，對 PT 進行自動切換、低電壓保護及絕緣監(jiān)察。

2.2微機保護測控裝置與傳統(tǒng)繼電保護裝置的比較

傳統(tǒng)的繼電保護是利用各種性能的繼電器和測量儀表及各繼電器之間的聯(lián)鎖實現(xiàn)對系統(tǒng)的各種保護。而微機保護測控裝置是通過軟件實現(xiàn)保護功能。傳統(tǒng)繼電保護的優(yōu)點是直觀明了，缺點是使用的繼電器數(shù)量多，占用空間大，接線繁瑣，故障點多，由于保護的構(gòu)成是依靠硬接點連接，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，查找故障點困難大，增加了維護的工作量，浪費時間，浪費人力，并且影響礦山正常生產(chǎn)。微機護測控裝置是將各項功能集成于裝置內(nèi)部，通過軟件編程實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護。裝置具有自檢功能，對系統(tǒng)的運行情況進行實時監(jiān)測前及時地報告系統(tǒng)存在的問題及故障類型等信息，便于工作人員排除故障，可以大大縮短維護時間，節(jié)省人力，保證礦山生產(chǎn)正常進行。

另外裝有微機保護測控裝置的系統(tǒng)可以利用保護裝置的通訊功能將系統(tǒng)的運行情況遠傳至其他站，并在遠端實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控，做到本站的無人值守。這樣就在保證系統(tǒng)受控的前提下，減少維護值班人員，節(jié)省礦山生產(chǎn)運營成本。

2.3微機保護測控裝置的應(yīng)用效果 

某銅鉬礦變電站微機保護測控裝置收到 了較好的應(yīng)用效果: 

1) 采用微機保護測控裝置可靠性更高。采用微機保護測控裝置，系統(tǒng)接線簡化，故障點減少，降低了 故障率，系統(tǒng)的可靠性提高，加之裝置的自檢和實時監(jiān)測功能，使排除故障的時間大為縮短，有效地保障了礦山生產(chǎn)的正常進行。 

2) 值班維護人員明顯減少，降低了人員成本。采用微機保護測控裝置后，系統(tǒng)穩(wěn)定，故障率低，這樣就減少了維護人員的數(shù)量，降低了人員的工資成本。 

3  安科瑞微機保護產(chǎn)品介紹和選型

3.1概述 

AM5系列微機保護測控裝置（以下簡稱裝置）集保護、測量、控制于一體，適用于35kV 及以下電壓等級的用戶終端變電站(所)，可實現(xiàn)用戶變電站的保護和測控。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋電 力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。 

裝置采用先進成熟可靠的保護原理和算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現(xiàn)方式靈活，通訊采用冗余設(shè)計。裝置具備獨立的高精度電流測量回路，16路開關(guān)量采集和10路繼 電器輸出，能與 Acrel-2000 電力監(jiān)控軟件配合，可以實現(xiàn)無人值班的終端用戶變電站配電自動化系統(tǒng)。 

安科瑞微機保護產(chǎn)品選型表

3.2 特點

成熟完善的保護功能 

裝置針對不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護功能，可以實現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級 

變配電站保護測控功能，適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設(shè)備的保護和自動控制功能。 

高性能硬軟件平臺 

裝置采用高性能的硬件平臺，全部采用工業(yè)級元器件，專業(yè)的 EMC 設(shè)計，配合完善的在 線自檢測試程序，采用高性能處理器作為保護 CPU，配置以大容量的 RAM 和 Flash，使本產(chǎn)品具有較強的數(shù)據(jù)處理、邏輯運算和信息存儲能力。 

人性化 

裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機界面清晰易懂； 

靈活、舒適的按鈕設(shè)計，菜單式操作簡單、便捷； 

配備的計算機界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護簡單方便。

豐富的接口資源

8 路交流電流通道、4 路交流電壓通道； 

16 路開關(guān)量輸入通道（交直流兩用)、10 路開關(guān)量輸出通道； 

2 個 RS485 通訊接口、1 個 RS232 維護口、1 個 IRIG-B 對時口。 

靈活方便的接線方式 

AM5 的交流電壓輸入端口可接相電壓，也可接線電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應(yīng)各 

種 PT 接線方式。保護電流和測量電流通道可分別接三相電流；另外兩個交流電流通道可以 

接零序電流、不平衡電流或者線路電流。 

透明化

實時記錄交流量、開入量、開出量和所有保護模塊的狀態(tài)； 

記錄內(nèi)部各元件動作行為、動作時間和錄波數(shù)據(jù)。 

強大的圖形可編程 

采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據(jù)需要對裝置進行邏輯編程，滿足多數(shù)用戶的要求。如 

果裝置在使用過程中需要更換保護功能，只需通過裝置的維護端口更新內(nèi)置邏輯圖即可，實 現(xiàn)方式簡單靈活。

高可靠性設(shè)計

通過 5 項電磁兼容檢測認證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到 

IV 級標準。 

4 結(jié)束語 

綜上所述，采用微機保護測控裝置對某銅鉬礦變電站系統(tǒng)進行保護后，系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)可靠，故障率明顯下降，生產(chǎn)有序進行，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。 

某銅鉬礦碎電站自 2008 年 12 月投入使用，經(jīng)過 3 年多的運行，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，維護工作量大大減少，充分體現(xiàn)出了采用微機保護測控裝置進行繼電保護的優(yōu)勢，在今后變配電站系統(tǒng)中應(yīng)廣泛應(yīng)用。由于微機保護裝置體積小、接線方便的特點，它也為在現(xiàn)有變電站改造升級中應(yīng)用提供了便利條件。 

某銅鉬礦變電站系統(tǒng)簡單，設(shè)備臺數(shù)少，因此只采用了微機保護測控裝置，而沒有構(gòu)建保護系統(tǒng)。對于供配電系統(tǒng)相對復(fù)雜、變電站或者配電室的數(shù)量較多的企業(yè)則可將企業(yè)總降壓變電所或某個配電室作為主站，與其他各分站依托網(wǎng)絡(luò)建立通訊，構(gòu)建綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場管理現(xiàn)代化，提高系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行水平，從而保障生產(chǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。隨著電控技術(shù)的不斷進步和計算機軟硬件環(huán)境的進一步改善，變電站綜合自動化系統(tǒng)的*性將會進一步地顯現(xiàn)。 

參考文獻

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安科瑞智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產(chǎn)品報價手冊）,2020.01