微机型继电保护装置在铝电解供电系统中的应用

内容提要：本文简要介绍了微机型继电保护装置在铝电解供电系统中的应用，并对该装置的系统构成、系统技术参数、系统特点等做了简要说明。

关键词：110kv供电，微机型继电保护

作　者：汪丹华　黄　腾　童兆勇

    近年来，新建铝厂的110KV供电系统通常采用的还是常规继电器型继电保护装置，该类型保护装置接线简单，对运行人员的专业水平要求不太高，系统的工程造价低，便于维护和检修。但是，由于在安装调试时必须对构成系统的各个电流型和电压型继电器进行校验和有关参数的整定，要花费大量的时间，使得工程建设周期延长，影响经济效益；另外常规继电器型继电保护装置存在着一系列问题，如动作速度慢、灵敏度低、消耗功率大、带有机械可动部分因而存在着磨损及怕震动等问题。尤其是在110KV以上供电系统要求继电保护动作时间低于0.03 秒以下，这样高的动作速度常规继电器型继电保护装置十分勉强或无法达到。为了解决以上问题，我公司在引进德国联合铝业公司（VAW）三万吨电解铝项目配套建设整流所110KV供电系统时，采用了国家电力公司南京南瑞公司先进的LFP-900系列微机型保护装置，该套装置仅用了15天时间即调试完毕送电运行，近一年的情况表明，保护动作正确率100%，无一例误动和拒动。据了解，国产微机型保护装置应用于我国大型铝厂供电系统建设这还是首次。本文对此做一简介，希望能对提高我国铝冶炼装备技术水平有所裨益。

1、系统构成

　　丹江铝业公司肖家沟开关站是一座新建110KV站，采用双母线户内布置，规模为二进线六出线一母联九个配电间隔，共有四台25500KVA整流变压器和二台6300KVA动力变压器。110KV系统微机保护装置采用集中组屏方式放在动力车间主控室内。

　　根据保护对象的不同，主控室设有保护屏八面，分别对应110KV的1#、2#进线，1#-4#整流变压器（含四台整流柜），1#、2#动力变压器，110KV母联，6KV总馈出线两回的保护，组屏情况如下：

　　整流变压器：LFP-973A 调变过流保护

　　LFP-974A 非电量保护

　　LFP-961 整变过流保护

　　动力变压器：LFP-971A 差动保护

　　LFP-973A 过流保护

　　LFP-974 非电量保护

　　进线：LFP-942A 过流保护

　　母联：LFP-923C 充电保护

　　LFP-961 过流保护

　　厂房内另设有6KV全厂动力开关站一座，6KV系统微机保护装置采用分散分布安装方式，每台6KV开关柜上设有一台LFP-955C系列保护装置。

　　所有的保护装置均通过通讯管理机CM-90和监控系统连接，一台CM-90可直接与32台LFP-900系列保护装置建立通讯，本身有较大的数据缓冲区，占用监控系统的串行口最少。正常运行时CM-90轮流向各个保护装置查询，当有保护动作时，将保护跳闸事件、报告等信息立即上传给监控系统，以图形和文字的方式表现出来。

2、系统技术参数

　　2、1 额定数据：

　　（1）直流电源：220V 110V

　　（2）交流电压：100/√3（相电压）， 100V（线电压）

　　（3）交流电流：5A 1A

　　2、2 功耗：

　　（1）直流回路：小于25W

　　（2）交流电压回路：小于0.5VA

　　（3）交流电流回路：小于1VA/相（IN=5A）　　小于0.5VA/相（IN=1A）

　　2、3 定值误差

　　（1）电流电压定值误差：小于正负5%整定值

　　（2）频率定值误差：小于0.01HZ

　　（3）时间定值误差：小于正负1% 整定时间+25ms

　　2、4 动作时间：

　　（1）元件固有动作时间 小于30ms

　　（2）延时段时间误差 小于10ms+1% 整定时间

3、系统特点
   
    3、1  LFP-900系列保护装置均具有标准数据通讯接口，通过CM-90通讯管理机，可与微机监控系统一起构成各种变电站综合自动化。当与监控系统构成综合自动化时，所有微机保护功能相对独立，它不依赖通讯网，通讯网络瘫痪与否不影响保护的正常运行。

    3、2  LFP-900系统保护装置采用单元式密封结构，既可集中组屏，又可分散安装。（开关柜式）对于象整流变压器、备用电源自投装置，这些设备所采集的量多、杂、分散，控制对象也多，各设备之间联线也多，维护相对复杂，如我厂110KV开关站保护设备，即采用集中组屏方式。对于那些控制对象较少，重复性较强的设备，可采用分散安装方式，一个间隔（元件），一套装置直接安装在高压一关柜上，各间隔功能独立，仅通过网络互联，任一故障只影响到局部，减少了施工和维护工作量，节约大量人力、物力，我厂6KV开关站内27台高压开关柜，均采用此种安装方式。

    3、3 具有友好的人机界面：

         3、3、1装置采用大屏幕液晶显示，其树形菜单、跳闸报告、告警报告、遥讯、遥测、定值整定，控制定整定等都在液晶屏幕上有明确标识，不需对照任何技术资料，给调试、实验带来很大方便。

         3、3、2 保护内部任何变化都可在液晶上反映，另外还可将故障、事故时的信号时间、电压、电流幅值大小，波形存储备，以备打印机打印分析。

    3、4保护装置功能完善，性能安全可靠，原理技术先进
LFP-900保护装置选用16位加强型单片机80C196，18个测量元件并行独立工作，装置采用整板结构，导电膜全密封设计，加上精心设计的抗扰组件，使抗振、防磁干扰能力很强。

    3、5  安全、可靠、动作速度特快，现场故障报告表明，出口短路约3-10ms，中点短路小于15ms，全线不大于25m，这是当今世界上，动作速度最快的微机保护。

    3、6  保护装置配有自动调试接口，可方便地与配套的自动调试仪连接，自动进行定值校验、整组试验及输入输出接点检查。

    3、7  软件程序结构统一，保护中的各功能软件模块统一，管理软件格式、内容统一，通讯协议统一。

    3、8  模块化设计，本系列保护采用统一的硬件结构，插件品种少，各种装置之间插件可以互换，方便生产现场的运行维护。
4、结束语

    我公司的这套微机保护装置从投运一年多时间来看，取得的效果是好的，至今未发生误动、拒动现象。但由于此套微机保护装置选用通用组件，不是直接针对现场实际需求设计制造，尚有许多保护功能未能用上，造成资源浪费。我厂另投资开发了微机监控装置。这两套系统如果能在硬件上统一考虑设计，两套系统合二为一，成为一套微机监控保护系统，将会大大节约工程重复投资，同时也会使产品的技术含量再上一个台阶。