微机型保护装置在泵站综合自动化中的配置和选用

发表时间：2008-10-31T13:52:08.920Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿 作者： 夏海亚 许锋 陈琳

[导读] 摘要：根据大中型泵站的运行管理需要，分析了各型泵站对继电保护装置的配置和功能要求，并收集比较了目前几种常见的微机型保护装置性能特点，提出了适合泵站特点的保护装置配置选用原则和方法。

摘要：根据大中型泵站的运行管理需要，分析了各型泵站对继电保护装置的配置和功能要求，并收集比较了目前几种常见的微机型保护装置性能特点，提出了适合泵站特点的保护装置配置选用原则和方法。 关键词：自动化 控制 微机 保护装置 泵站

随着科学技术的迅速发展，泵站综合自动化技术得到了广泛的应用，为提高工程管理水平，充分发挥工程效能起到了积极的推进作用。 泵站综合自动化主要包含4方面的内容：1监测控制：变原来的人工监视、手动操作为计算机自动监视和控制；2继电保护：故障时迅速将设备退出运行，保护电气设备不受损坏，同时自动纪录故障发生的时间和状态，供事后分析；3视频图像监视：采用数字技术将现场设备场景传输至控制中心供值班人员观察查看；4网络通道：为各种数据、指令的传输提供可靠的通道；具体结构如下图所示：

其中：继电保护装置的选用合适与否，直接关系到泵站主设备运行的安全，同时与测控系统的配合情况也是影响自动化系统性能的关键所在。因此，本文结合江苏省淮安抽水一站加固改造过程进行了一些资料的收集、整理与分析，从功能、价格等方面进行了比较，探讨继电保护装置在泵站综合自动化中的合理选用。

1．继电保护的发展 大型电动机的继电保护与其他电力系统的保护一样，经历了从简单到复杂、从落后到先进的演变过程，第一代为电磁式保护，特点是结构简单，动作可靠，但动作的速度、精度和灵敏度较低、元件数量多、连线较复杂；第二代为晶体管保护：与电磁式保护比较，提高了动作的速度、精度和灵敏度，但易受大电流高电压干扰等缺点，增加了保护系统的复杂性，对环境的要求苛刻，故障率较高；第三代为集成电路保护，在晶体管保护的基础上，采用集成电路代替晶体管电路，进一步提高了动作的速度和精度；为微机型保护，在保护中采用了微处理芯片及数字处理技术，大幅提高了保护动作的速度、精度和可靠性，由于微处理芯片的固有优势，相对而言，降低了保护装置对环境的要求，同时，提供了与其他装置连接的数字化接口，大大方便了自动化系统间的互连。

2.大中型泵站电动机的保护配置 对电器设备而言，保护装置的功能越全、保护的精度越高当然越好，但同时也造成装置的复杂程度和成本的大幅提高。在大中型泵站中，一般采用同步电动机作为动力装置，通常根据泵站的特点，有选择地进行配置：对2000KW以下电动机通常配置速断、过流、过负荷、低电压、失磁及非电量保护；对2000KW以上同步电动机通常配置差动、速断、过流、过负荷，低电压、失磁、温度以及非电量保护等；对于同步电动机常见的失步保护，通常由失磁和低电压保护共同替代完成。

3.综合自动化对继电保护的要求：随着技术的进步和管理要求的不断提高，自动化系统在泵站中得到了日益广泛的应用，同时也对保护装置提出了新的要求。在可靠性方面：由于自动化程度的提高，使得现场运行值班人员减少，要求保护装置具有更高的可靠性和灵敏度；确保在系统出现异常情况时，能够可靠、迅速切除故障回路，保证系统安全。在功能方面：保护装置除需具有正常的保护功能外，还要能够反映故障的性质，发生的时间，并能同时将这些数据上传给监控系统。这就要求保护装置具备自己的时间系统、存储系统用于通信的数据接口，

4.调试系统对保护装置的要求:严格来说，自动化系统还应该包括调试分析系统。其作用是在运行前自动测试系统的有关参数，判断系统是否具备运行条件。在发生故障后，能根据故障时的现象和数据帮助运行管理人员分析定位故障的位置、性质。提示检修人员如何进行处理，加快故障的处理速度。因而，这里涉及三个问题：1、故障时数据的采集与测量；2、数据存储与传送；3、数据的处理分析。而这些都对继电保护装置提出了新的要求。因而，作为泵站自动化系统的保护装置除需具备常规的保护功能外，还必须具有测量显示，数据存储、数据通信、故障录波等功能。而传统的电磁式，集成电路、晶体管等保护都已不可能具备这些条件，因而必须选用微机型保护。

5.微机型保护的选用 目前，在市场上，微机型保护有多种功能、品牌、厂家的产品可供选用，那么，如何在众多的品牌和功能的产品中选一款适合自己泵站特点的保护装置呢？下面就谈谈这方面的感受：

5.1当前几种电动机微机型保护特点 知己知彼，百战不殆。要能正确选用保护装置，就有必要知道各种产品的特点，笔者收集的目前国内外几种常见微机型保护产品，具体有南瑞的MDM-BIG(4)，许继的WCB-112，国电南自的NAS-924，GE的369-469，阿尔斯通的KCEG-142，从它们的功能配置及价格情况比较看：

保护配置：国内厂家的大多数产品配置的功能较为简单实用，而国外产品则基本上配齐了所有保护。并且提供了许多其他功能：如频率保护、模拟量输入输出、开关量输入输出、电动机力矩测量、转子线棒断裂检测等等

数据测量：基本上所有的微机型保护同时提供了对电流、电压等相关参数的测量功能，但在互感器的取用上则有所区别，有的选用保护CT(以下简称A型)，有的选用测量CT（以下简称B型）。

时间系统及故障录波：国内微机型保护基本上都提供了GPS校时系统，部分厂家产品具有故障录波功能。而国外产品一般不提供校时系统；但都具备了故障录波功能。

通讯接口：全部微机型保护产品都具备了与其他设备的通讯接口，有的选用通用性强的协议，如：RS-485,RS-422等；有的选用可靠性保密性高的专用网络或协议，如：LonWorks，K-bus。

成本价格：国内产品每套一般在2-5万元之间，国外产品通常在5-8万元之间 5.2选用原则

5.2.1根据泵站的实际情况确定保护的功能：目前在大中型本站中基本上都选用同步电动机作为动力，但功率和台数则相差很大，有的泵站配有10数台机组，单机功率只有几百千瓦，有的只有2-3台机组，单机功率可达7000千瓦以上，他们对保护的要求不尽相同，应尽可能使保护的配置与机组的要求相吻合，达到既满足要求，又没有太大的浪费。

5.2.2根据综合自动化系统对保护的要求确定保护的配置：自动化系统通常都要求保护装置具有较强的通讯、测量及数据存储功能。然而系统的总体配置不同对装置的要求还是有一定的差别：①对于由PLC为核心组成的控制系统，一般采用RS-422、RS-485等通用性接口，则保护也应选择具有相应接口的；对于采专用芯片模块组成的控制系统，具有自己的控制通讯网络，保护选用时应注意配合。②测量装置在自动化系统中有着重要的位置，然而如今的微机型保护大都带有电量的测量功能。特别是电流回路的测量，分别有采用保护CT和测量CT两种形式，结合这一特点综合考虑，可以达到节约经费提高系统性价比的目的：如果自动控制系统配有的测量装置，则在保护装置的选

用时，应优先考虑采用A类保护装置，便于准确掌握故障时实际发生的电流值；若系统没有测量装置，而是利用保护装置的测量功能，则必须考虑采用B类保护装置，以满足测量的精度要求。

5.2.3根据保护装置的价格和特点确定保护的配置：保护装置的功能越全，其价格越高；通常情况下，国外产品的集成度高功能全，而国内产品则采用模块化比国内产品的价格高；知名品牌比一般品牌价格高；因此，对于大型泵站，其台数较少，但机组较大，需要的保护配置较多，以选用功能齐全的国外厂家的综合型保护。对于采用较小机组的泵站，其机组台数较多，保护配置较少，以选用价格较低的国内厂家的产品。

5.2.4根据售后服务情况选用品牌和厂家：相对而言，国外厂家的产品性能稳定，维修维护工作量较小；国内厂家的知名厂家的售后服务好，维修响应时间短；这些在保护的选用中都应统筹考虑。而国内非知名厂家产品，在这两方面都没有保障，通常不应考虑。 6．结语

继电保护既是一个相对装置，也和泵站的综合自动化系统中其他部件有着广泛的联系，在自动化系统中占有极其重要的位置，在继电保护装置的选用过程中，应结合泵站的具体情况和自动控制系统中其他部件的具体要求，以及价格功能等进行综合考虑，最终满足系统要求，实现提高性价比的目的。

我处淮安抽水一站原装有800KW机组8台，2001年立项改造为1000KW机组8台，在加固改造工程的保护装置选择过程中，我们结合现场的具体情况考虑了以上各种要求，最终选定国产MDM-BI(A)微机型电动机保护装置，取得了较好的应用效果。 参考文献：

1、杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，1988。

2、张宇辉，电力系统微型计算机继电保护，北京：中国电力出版社，2000。

3、陈靳，微机保护在泵站综合自动化中的发展和应用，《电气时代》2001年06期。