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    問(wèn)澤杭?。?963－）
男，江蘇寶應(yīng)人，高級(jí)工程師，現(xiàn)就職于江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處，主要從事泵站管理、技術(shù)改造、自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)等工作。

摘要：針對(duì)泵站電氣設(shè)備功能分配和結(jié)構(gòu)形式，從簡(jiǎn)單、安全、快速、可靠等方面入手，重點(diǎn)闡述了基于UR系列管理繼電器構(gòu)建泵站監(jiān)控系統(tǒng)單元的劃分、各單元功能分配方案。沙集泵站變壓器保護(hù)選擇T60繼電器，實(shí)現(xiàn)了主變的測(cè)、控、保一體化。不但節(jié)約投資、而且大大提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：通用電氣；UR繼電器；泵站；監(jiān)控；設(shè)計(jì)

Abstract：This paper introduces the technical features of GE UR Relay. Aiming at the function distribution and architecture of electric equipment in pumping station, highlighting the features of simpleness, safety, speediness, reliability and so on, it elaborates on the division of pumping station supervision control system unit and the function distribution plan of each unit based on UR series management relay. At Shaji pumping station, T60 relay is used for transformer protection and the measurement, control and protection integration of master transformer comes true. Not only is investment reduced, but also system safety and reliability are enhanced.

Key Words: GE；UR Relay；Pumping Station；Supervision Control；Design

1  UR系列管理繼電器簡(jiǎn)介

    美國(guó)通用電氣公司的UR系列繼電器是建立在通用平臺(tái)上的新一代模塊式管理繼電器，它的設(shè)計(jì)使其成為變配電設(shè)備自動(dòng)化的“引擎”。該系列產(chǎn)品具有高速開放標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)等通訊能力的高性能保護(hù)功能。UR系列管理繼電器是面向目標(biāo)技術(shù)設(shè)計(jì)，所謂目標(biāo)技術(shù)設(shè)計(jì)涉及到“目標(biāo)”和“類別”的使用。一個(gè)“目標(biāo)”被定義為“一個(gè)包含了數(shù)據(jù)和操作碼的實(shí)體”，一個(gè)“類別”與類似的目標(biāo)相比沒(méi)有明顯的差別。通過(guò)這一概念?？梢詣?chuàng)建一個(gè)以保護(hù)元件為目標(biāo)的保護(hù)類別，如包含了延時(shí)過(guò)流，速斷過(guò)流、電流差動(dòng)、低電壓、過(guò)電壓、低頻和距離等保護(hù)元件目標(biāo)的保護(hù)類別，而每個(gè)目標(biāo)都是完整的獨(dú)立的軟件模塊。同樣的目標(biāo)、類別概念可用于測(cè)量、I/O控制、人機(jī)界面（HMI）、通訊、或系統(tǒng)中的任何功能實(shí)體。

    UR 系列繼電器使用一種高技術(shù)型公共平臺(tái)，可在同一種平臺(tái)上分別實(shí)現(xiàn)發(fā)電、母線、線路距離、線路差動(dòng)、線路相補(bǔ)償、變壓器、饋線、電動(dòng)機(jī)、斷路器、控制器和網(wǎng)絡(luò)等多種保護(hù)。UR 繼電器的模塊化設(shè)計(jì)使該平臺(tái)的技術(shù)水平能夠與時(shí)代發(fā)展同步，其優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)或升級(jí)更換單獨(dú)的模塊實(shí)現(xiàn)技術(shù)更新，也可以通過(guò)增加新的模塊和增加需要的新功能實(shí)現(xiàn)UR 繼電器能力的擴(kuò)展與提升。更為突出的是與之相配套的軟件也實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)，新功能可以實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的配備。

    UR 系列繼電器通常可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行模塊化配置，如電源模塊、通訊模塊、語(yǔ)言模塊、顯示模塊、CT/VT模塊、I/O模塊、變送器模塊等，可以很方便可靠地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地設(shè)備測(cè)、控、保一體化管理。對(duì)于泵站來(lái)說(shuō)，根椐電氣設(shè)備的不同功能配置，分別有饋線管理繼電器、變壓器管理繼電器、電動(dòng)機(jī)管理繼電器等。

2  監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

    2.1管理繼電器及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇

    泵站為典型終端用戶，變電采用直配變形式。按照電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置原則，通常設(shè)置線路保護(hù)、主變保護(hù)、進(jìn)線保護(hù)、主機(jī)保護(hù)、站變保護(hù)等。主變保護(hù)可以根據(jù)變壓器繞組數(shù)相應(yīng)地選用T60、T35，饋線保護(hù)和進(jìn)線保護(hù)選用F60或F650。主機(jī)保護(hù)選用M60。站變保護(hù)選用F650。鑒于UR 繼電器可以配置10/100Base-T或100Base-FX高速以太網(wǎng)接口，因此非常容易實(shí)現(xiàn)完全以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。

    2.2系統(tǒng)的特點(diǎn)

    2.2.1系統(tǒng)清晰、單元獨(dú)立

    從網(wǎng)絡(luò)圖中可以看出，設(shè)備功能單元較為清晰。每一個(gè)監(jiān)控對(duì)象均由一臺(tái)UR系列管理設(shè)備完成,在功能分配上,采用盡量下放的原則。具有很強(qiáng)管理獨(dú)立性和系統(tǒng)安全性。

    2.2.2組網(wǎng)簡(jiǎn)單、上層監(jiān)控冗余方便

    UR系列管理設(shè)備均可選用以太網(wǎng)通訊口，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)對(duì)下層進(jìn)行協(xié)調(diào)，不受地理位置影響,可以直接安裝在開關(guān)柜上或設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，且通訊速度快?？梢詫?shí)現(xiàn)多臺(tái)主控計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)以太網(wǎng)，很方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

    2.2.3 功能齊全、管理方便

    UR系列管理設(shè)備實(shí)際上是一個(gè)可編程序控制器和電氣保護(hù)器的結(jié)合體，具有測(cè)量、控制、保護(hù)、信號(hào)功能。采用模塊化結(jié)構(gòu)，根椐不同的用途可以選用不同的模塊。各個(gè)UR系列設(shè)備管理單元可以實(shí)現(xiàn)I/O輸入輸出、編程、手動(dòng)操作。信號(hào)不完全依賴通訊網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)設(shè)備故障時(shí)并不影響其它監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)，UR系列管理繼電器均內(nèi)嵌IE服務(wù)器，可以通過(guò)IE瀏覽器獲取運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3  泵站監(jiān)控系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)選型

    一個(gè)泵站由變電設(shè)備、配電設(shè)備、主機(jī)組、輔機(jī)系統(tǒng)，這些設(shè)備和系統(tǒng)雖然存著聯(lián)系，但功能界限比較清楚。因此泵站監(jiān)控單元可劃分為變電設(shè)備單元、配電設(shè)備單元、主機(jī)組單元、公共單元等。

    3.1 變電單元

    一般泵站安裝一臺(tái)直配主變壓器，按照繼電保護(hù)配置原則，需具有差動(dòng)保護(hù)、差動(dòng)速斷、瓦斯保護(hù)等。可以用UR系統(tǒng)T60作為主變壓器作為監(jiān)控單元。T60在實(shí)現(xiàn)電氣保護(hù)的基礎(chǔ)上，還可以對(duì)主變溫度測(cè)量、主變高低壓側(cè)電量測(cè)量及開關(guān)控制，并可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)斷路器和隔離開關(guān)的聯(lián)鎖。T60具有很強(qiáng)I/O輸入輸出功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的控制。

    3.2 配電設(shè)備管理單元

    配電管理單元主要作為主變監(jiān)控單元保護(hù)的后備保護(hù)功能。實(shí)際是饋線保護(hù)。在泵站一般稱為高低側(cè)進(jìn)線保護(hù)。在直配變的泵站，因主變保護(hù)已采集配電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及管理功能。為節(jié)約投資,一般可用饋線保護(hù)代替。但對(duì)于變電所接線間隔較多的泵站，仍需要該單元。該單元可以選用F650饋線管理繼電器。

    3.3 主機(jī)管理單元

    泵站主機(jī)是泵站管理的中心，一般以主電動(dòng)機(jī)組為主要監(jiān)控對(duì)象。為保證各電機(jī)運(yùn)行管理的獨(dú)立性，通常以一臺(tái)電機(jī)（機(jī)組）作為一個(gè)監(jiān)控單元，監(jiān)控內(nèi)容按照電機(jī)的電氣、機(jī)械保護(hù)、測(cè)量、控制設(shè)置。主機(jī)監(jiān)控單元可選用UR系列M60電動(dòng)機(jī)管理器。M60可以實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的保護(hù)、測(cè)量、控制以及邏輯編程。采用模塊式結(jié)構(gòu)，有四塊插槽供用戶選用，可以選擇具有不同性質(zhì)測(cè)點(diǎn)的輸入輸出插件。

    在配置該單元時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)不足的情況，為解決該問(wèn)題。要對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，例如斷流設(shè)施控制可直接由高壓開關(guān)輔助接點(diǎn)控制，再如供水系統(tǒng)可以采用閉路循環(huán)的方式，減少示流信號(hào)計(jì)測(cè)點(diǎn)的輸入。另還需要說(shuō)明的是，首先是主機(jī)勵(lì)磁的問(wèn)題，目前大部份泵站采用微機(jī)勵(lì)磁，具有恒功率因素、恒勵(lì)磁電流等自動(dòng)化功能。過(guò)去的做法是通過(guò)通訊口傳輸入，而M60沒(méi)有下層通訊功能，如單獨(dú)送入主控計(jì)算機(jī)，勢(shì)必將勵(lì)磁從主機(jī)監(jiān)控管理單元分割出去。因此建議將勵(lì)磁電流、電壓通過(guò)模擬量傳入M60中。第二，關(guān)于葉片角度測(cè)量及控制。隨著泵站的優(yōu)化運(yùn)行列入泵站管理內(nèi)容,泵站優(yōu)化運(yùn)行是根椐上下游水位,通過(guò)葉片角度的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn),因此水位(揚(yáng)程）和葉片角度是一對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，建議可將葉片角度測(cè)量及葉片角度控制放在公共單元中。

    3.4　站用電監(jiān)控單元

    站用監(jiān)控單元主要任務(wù)是對(duì)站用變電壓器實(shí)施保護(hù)和低壓用電各饋線開關(guān)的狀態(tài)采集及控制。一般站用變的容量較小，電氣保護(hù)可用饋線保護(hù)代替。為使全站的保護(hù)具有互換性，站變保護(hù)一般宜選用UR系列F650饋線保護(hù)。F650饋線保護(hù)具有開關(guān)量輸入輸出功能，可用于站用電饋線的各分支回路的開關(guān)合閘和開關(guān)狀態(tài)的采集。

    3.5　公共協(xié)調(diào)監(jiān)控單元

    一個(gè)泵站是一個(gè)有機(jī)整體，是一個(gè)順序操作過(guò)程。這就需要一個(gè)公共單元來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)。公共監(jiān)控單元的任務(wù)是完成一個(gè)泵站從投入變電設(shè)備到完成開機(jī)的全過(guò)程以停機(jī)的全過(guò)程，同時(shí)還要完成泵站優(yōu)化運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度，是泵站的一條控制主線，該單元一般由可編程序控制器去完成。該監(jiān)控單元只負(fù)責(zé)變電的開關(guān)操作、主機(jī)的啟動(dòng)和停止、及站用的投切、輔機(jī)系統(tǒng)的各單元操作、機(jī)組葉片角度的調(diào)整。保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)均由各自監(jiān)控單元處理。

4　UR T60 在沙集泵站中的應(yīng)用

    沙集站主變?yōu)镾F7-10000/35，在進(jìn)行泵站監(jiān)控系統(tǒng)改造時(shí)，選擇了美國(guó)通用電氣公司UR系列T60繼電器，在進(jìn)行模塊配置時(shí)，選擇帶10/100Base-T和100Base-FX以太網(wǎng)口的通訊模塊實(shí)現(xiàn)高速通訊；同時(shí)考慮變電所距離控制中心約180米，距離較遠(yuǎn)，將主變保護(hù)T60安裝到變電所監(jiān)控室,通過(guò)光纖將T60運(yùn)行數(shù)據(jù)送中央控制室。在現(xiàn)場(chǎng)合理配置PT/CT模塊、RTD模塊、開關(guān)量模塊，使T60可以實(shí)現(xiàn)變電所的開入監(jiān)測(cè)、開出控制、溫度量采集、變電所倒閘邏輯控制等功能，實(shí)現(xiàn)測(cè)、控、保一體化。只需上位機(jī)發(fā)一個(gè)指令，T60就可以完成變電所倒閘的自動(dòng)控制，不但節(jié)約了大量的二次電纜，而且安全性、可靠性、通訊速度都有了較大的提高。另外，T60還具有IE遠(yuǎn)程瀏覽功能，即在局域網(wǎng)內(nèi)輸入T60的IP地址，就可以看到設(shè)備的模塊基本配置、保護(hù)信息、監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)等，非常便于工程師遠(yuǎn)程診斷。

5  結(jié)束語(yǔ)

    美國(guó)通用電氣公司UR系列管理繼電器，為泵站監(jiān)控提供了一個(gè)系統(tǒng)化平臺(tái)，能夠大大簡(jiǎn)化監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高監(jiān)控系統(tǒng)集成化程度。因該設(shè)備的價(jià)格略高，對(duì)于機(jī)組較少大型泵站具有較高的性能價(jià)格比，而對(duì)于機(jī)組較多的泵站比常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備投資將增加了許多,在構(gòu)建泵站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)要綜合考慮。

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作者信息：

    問(wèn)澤杭，莫兆祥，吳旭明 （江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處，江蘇  宿遷  223800）