Thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính đóng vai trò gì trong thiết bị đóng cắt điện áp cao và cách chọn nó như thế nào
Vai trò và lựa chọn thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính trong tủ điện cao áp
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính trong các dự án hệ thống phân phối điện trung và cao áp đã tăng đáng kể. Các thiết bị này dễ sử dụng và khắc phục được nhược điểm của bảo vệ rơle truyền thống như dây nối phức tạp, độ tin cậy thấp và quy trình cài đặt và hiệu chỉnh khó khăn. Thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính có chức năng tự chẩn đoán toàn diện, làm cho việc phát hiện và đưa vào hoạt động trở nên rất tiện lợi.
Khi phát hiện bất thường, bộ xử lý trung tâm (CPU) sẽ chỉ thị cho bộ tạo tín hiệu phát ra các tín hiệu báo động âm thanh và hình ảnh tương ứng. Ngoài ra, các chức năng phụ trợ khác cũng dễ dàng thực hiện, chẳng hạn như in thông tin lỗi và ghi lại thời gian tác động bảo vệ sau khi xảy ra sự cố. Có nhiều nhà sản xuất chế tạo các thiết bị này, mỗi nhà sản xuất cung cấp các sản phẩm với chức năng và cấu hình phần cứng khác nhau, khiến việc chọn lựa thiết bị bảo vệ tích hợp phù hợp trở nên thách thức.
I. Lựa chọn thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính
Để đảm bảo rằng thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính hoàn thành chính xác và chính xác nhiệm vụ bảo vệ rơle, việc lựa chọn trong giai đoạn thiết kế nên dựa trên đánh giá toàn diện về độ tin cậy, thời gian phản hồi, dễ dàng bảo dưỡng và đưa vào hoạt động, và các chức năng bổ sung.
1.1 Độ tin cậy của thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính
Tín hiệu đầu vào cho thiết bị bảo vệ tích hợp vi tính giống như bảo vệ rơle truyền thống: các tín hiệu điện áp và dòng điện được lấy từ biến áp đo điện áp (VTs) và biến áp đo dòng điện (CTs), chuyển đổi bởi các transducer thành tín hiệu chuẩn yêu cầu bởi thiết bị bảo vệ, và lọc để loại bỏ các谐波和其他干扰信号。模数转换器（A/D转换器）随后将这些模拟信号转换为数字信号。CPU对数字输入进行计算，与预设值进行比较，做出判断，并决定是否触发警报或跳闸。
为了满足可靠性要求，测量和保护输入信号由设备内的独立处理单元处理和输出。这确保了高测量精度，并在严重故障时提供了足够的裕度。当故障信号电流达到正常值的20倍时，设备不应出现A/D溢出或饱和，这通常能满足典型工程应用的可靠性要求。
<居中> 保护功能：瞬时过流跳闸，延时过流跳闸。 测量功能：三相电流，三相电压，有功和无功功率，有功和无功电能。 监测功能：断路器开/闭位置。 控制功能：手动开/闭（机柜上），远程控制开/闭。 报警功能：故障跳闸，警告信号，开/闭，装置故障，故障记录等。 保护功能：瞬时过流跳闸，延时过流跳闸，反时限过载，单相接地故障，重瓦斯跳闸。 测量、监测和控制功能：与进线柜相同。 报警功能：故障跳闸，轻瓦斯，温度报警，警告信号，开/闭，装置故障，故障记录等。 保护、监测和控制功能：与进线柜相同。 报警功能：故障跳闸，装置故障，故障记录等。 保护功能：瞬时过流跳闸，延时过流跳闸，过载，单相接地故障，低电压，过热。 测量功能：三相电流，三相电压，有功和无功功率，有功和无功电能。 监测功能：断路器开/闭位置。 控制功能：手动开/闭（机柜上），远程控制开/闭。 报警功能：故障跳闸，警告信号，开/闭，装置故障，故障记录等。 使用密封、加固的机箱，抗强振动和干扰，紧凑的安装尺寸适合恶劣环境和机柜安装。 采用工业级双CPU结构，每台设备包含一个主CPU和一个通信CPU。两个CPU以互检模式工作，提高了设备的响应时间和准确性，防止误操作或不操作，增强了稳定性和可靠性。 全范围温度自动补偿，使设备能在-20°C至+60°C的环境中长期运行。 设备内部单独处理测量和保护信号，既满足精度要求，又满足保护范围和可靠性要求。 使用专用频率采样电路精确跟踪电网频率，使电量计算更准确。 数字输入和输出信号采用光电隔离，机柜内部布线采用屏蔽电缆，有效防止外部干扰信号，提高设备的抗干扰能力。 使用大屏幕LCD显示器和软键盘，数值显示更清晰，操作更方便。 调试和运行后，各种保护模式的设定值以数字形式存储在EPROM中，便于调试或电路故障修复后的调用。 包含全面的断路器控制电路，适用于控制各种类型的断路器，便于变电站升级。 具备全面的事故分析能力，包括保护动作事件记录、电量信号越限记录和故障录波。
1.2 微机综合保护装置的响应时间
在设计和选择过程中，只能根据三个指标来判断保护装置的质量：计算精度、响应时间和计算负荷。这三个因素是相互矛盾的：较低的计算精度和较小的计算负荷会导致更快的响应时间，而较高的精度和较大的负荷则会导致较慢的响应时间。一般来说，对于电网的最终用户，计算负荷应大于3倍，计算精度应高于0.2%，最大响应时间应小于30毫秒，以满足典型的工程响应时间要求。
1.3 微机综合保护装置其他功能的选择
综合保护装置包含许多集成芯片，需要高水平的技术知识来进行维护。在选择时，应优先考虑模块化和通用硬件的设备，这样可以通过简单地更换模块来解决硬件故障，从而提高工作效率。
此外，保护装置应内置EPROM模块，使所有设置值能够以数字形式存储。现场人员可以方便地调用这些设置进行设备调试，而无需重新写入数据。为了与整个项目的自动化监控系统集成，保护装置应具有通信能力，通过数据总线轻松组网，并能够将动作信息传输到上级自动化监控系统。
2. 综合保护装置与全厂自动化控制系统的关系
基于工厂自动化控制系统的配置和通信要求，微机综合保护装置的自动化系统通常分为三层：开关柜层、变电站层和中央控制室。
2.1 开关柜层
开关柜层由各种类型的微机综合保护装置组成，直接安装在开关柜上。每个装置直接处理其各自机柜的测量、保护信号和控制功能。具体功能如下：
(1) 进线柜
(2) 变压器柜
(3) 母线柜
(4) 电动机柜
在各自的开关柜内采集数据后，保护装置通过总线将数据传输到变电站层的监控计算机。该系统大大减少了控制电缆，缩短了现场调试时间，提高了工作效率。
2.2 变电站层
许多来自变电站的信号需要通过工厂的工业以太网传输到中央控制室，变电站接收来自中央控制室的信号并向保护装置发出控制命令。变电站层通常由工业控制计算机、打印机和显示器组成。其主要功能包括配置和管理开关柜综合保护装置，监控系统运行，建立和管理变电站数据库，以及与中央控制室通信。
由于制造商对其保护装置软件和电气计算方法保密，变电站层还必须处理通信协议转换，以便于中央控制室与保护装置之间的信号传输和接收。
2.3 通信网络
开关柜与变电站之间的通信可以使用支持多达64个从站的MODbus总线网络。通信网络与设备之间采用光隔离，以防止外部干扰。变电站与中央控制室之间的通信使用光纤介质的工业以太网，通信速率大于1 Mbps。
2.4 软件
系统软件可以使用国际标准架构的主流平台，如Windows NT。软件模块应包括：主控软件、图形软件、数据库管理软件、报表生成软件和通信软件。
在选择软件时，主控软件应具有高度模块化。高模块化允许现场人员根据现场条件方便地调用软件，而无需额外编程，从而大大减少了调度员和维护人员的操作和维护工作量，提高了工作效率。
3. 选择微机综合保护装置硬件时应注意的问题
此外，在选择微机综合保护装置硬件时，还应注意以下问题：
4. 微机综合保护装置在高压开关柜中的作用
微机保护装置用于保护电路免受异常情况的影响。它们在高压开关柜中的作用如下：
微机保护装置具有强大的数据处理、逻辑运算和信息存储能力，具有先进的内部架构。它们提供了传统继电保护的全部保护功能。通过接收来自电流互感器和电压互感器等测量组件的信号，设备可以监测、控制和保护电路状态。这包括短路、过载、单相接地故障等保护。没有保护装置，这些功能在高压开关柜中是通过继电器实现的。有了微机保护，还可以提供额外的功能，如易于接受遥控，与上级系统通信以传输电路的电流、电压、功率和能量信号，以及方便调整保护设置。
