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    問澤杭　（1963－）
男，江蘇寶應人，高級工程師，現就職于江蘇省駱運水利工程管理處，主要從事泵站管理、技術改造、自動化控制設計等工作。

摘要：針對泵站電氣設備功能分配和結構形式，從簡單、安全、快速、可靠等方面入手，重點闡述了基于UR系列管理繼電器構建泵站監控系統單元的劃分、各單元功能分配方案。沙集泵站變壓器保護選擇T60繼電器，實現了主變的測、控、保一體化。不但節約投資、而且大大提高了系統的安全性和可靠性。

關鍵詞：通用電氣；UR繼電器；泵站；監控；設計

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系列管理繼電器簡介

    美國通用電氣公司的UR系列繼電器是建立在通用平臺上的新一代模塊式管理繼電器，它的設計使其成為變配電設備自動化的“引擎”。該系列產品具有高速開放標準、對等通訊能力的高性能保護功能。UR系列管理繼電器是面向目標技術設計，所謂目標技術設計涉及到“目標”和“類別”的使用。一個“目標”被定義為“一個包含了數據和操作碼的實體”，一個“類別”與類似的目標相比沒有明顯的差別。通過這一概念。可以創建一個以保護元件為目標的保護類別，如包含了延時過流，速斷過流、電流差動、低電壓、過電壓、低頻和距離等保護元件目標的保護類別，而每個目標都是完整的獨立的軟件模塊。同樣的目標、類別概念可用于測量、I/O控制、人機界面（HMI）、通訊、或系統中的任何功能實體。

    UR 系列繼電器使用一種高技術型公共平臺，可在同一種平臺上分別實現發電、母線、線路距離、線路差動、線路相補償、變壓器、饋線、電動機、斷路器、控制器和網絡等多種保護。UR 繼電器的模塊化設計使該平臺的技術水平能夠與時代發展同步，其優勢在于可以通過重新設計或升級更換單獨的模塊實現技術更新，也可以通過增加新的模塊和增加需要的新功能實現UR 繼電器能力的擴展與提升。更為突出的是與之相配套的軟件也實現了模塊化設計，新功能可以實現快速穩定的配備。

    UR 系列繼電器通常可以根據用戶需要進行模塊化配置，如電源模塊、通訊模塊、語言模塊、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現現地設備測、控、保一體化管理。對于泵站來說，根椐電氣設備的不同功能配置，分別有饋線管理繼電器、變壓器管理繼電器、電動機管理繼電器等。

2  監控系統的結構

    2.1管理繼電器及拓撲結構的選擇

    泵站為典型終端用戶，變電采用直配變形式。按照電力系統繼電保護配置原則，通常設置線路保護、主變保護、進線保護、主機保護、站變保護等。主變保護可以根據變壓器繞組數相應地選用T60、T35，饋線保護和進線保護選用F60或F650。主機保護選用M60。站變保護選用F650。鑒于UR 繼電器可以配置10/100Base-T或100Base-FX高速以太網接口，因此非常容易實現完全以太網拓撲結構，如圖1所示。

    2.2系統的特點

    2.2.1系統清晰、單元獨立

    從網絡圖中可以看出，設備功能單元較為清晰。每一個監控對象均由一臺UR系列管理設備完成,在功能分配上,采用盡量下放的原則。具有很強管理獨立性和系統安全性。

    2.2.2組網簡單、上層監控冗余方便

    UR系列管理設備均可選用以太網通訊口，主控計算機通過網絡交換機對下層進行協調，不受地理位置影響,可以直接安裝在開關柜上或設備現場，且通訊速度快。可以實現多臺主控計算機控制，通過以太網，很方便實現遠程控制。

    2.2.3 功能齊全、管理方便

    UR系列管理設備實際上是一個可編程序控制器和電氣保護器的結合體，具有測量、控制、保護、信號功能。采用模塊化結構，根椐不同的用途可以選用不同的模塊。各個UR系列設備管理單元可以實現I/O輸入輸出、編程、手動操作。信號不完全依賴通訊網絡。當設備故障時并不影響其它監控設備的運行，同時，UR系列管理繼電器均內嵌IE服務器，可以通過IE瀏覽器獲取運行數據。

3  泵站監控系統單元設計選型

    一個泵站由變電設備、配電設備、主機組、輔機系統，這些設備和系統雖然存著聯系，但功能界限比較清楚。因此泵站監控單元可劃分為變電設備單元、配電設備單元、主機組單元、公共單元等。

    3.1 變電單元

    一般泵站安裝一臺直配主變壓器，按照繼電保護配置原則，需具有差動保護、差動速斷、瓦斯保護等。可以用UR系統T60作為主變壓器作為監控單元。T60在實現電氣保護的基礎上，還可以對主變溫度測量、主變高低壓側電量測量及開關控制，并可以通過編程實現斷路器和隔離開關的聯鎖。T60具有很強I/O輸入輸出功能，實現對變電設備的控制。

    3.2 配電設備管理單元

    配電管理單元主要作為主變監控單元保護的后備保護功能。實際是饋線保護。在泵站一般稱為高低側進線保護。在直配變的泵站，因主變保護已采集配電設備的運行參數及管理功能。為節約投資,一般可用饋線保護代替。但對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 主機管理單元

    泵站主機是泵站管理的中心，一般以主電動機組為主要監控對象。為保證各電機運行管理的獨立性，通常以一臺電機（機組）作為一個監控單元，監控內容按照電機的電氣、機械保護、測量、控制設置。主機監控單元可選用UR系列M60電動機管理器。M60可以實現主電動機的保護、測量、控制以及邏輯編程。采用模塊式結構，有四塊插槽供用戶選用，可以選擇具有不同性質測點的輸入輸出插件。

    在配置該單元時，有時會出現測不足的情況，為解決該問題。要對測點進行優化，例如斷流設施控制可直接由高壓開關輔助接點控制，再如供水系統可以采用閉路循環的方式，減少示流信號計測點的輸入。另還需要說明的是，首先是主機勵磁的問題，目前大部份泵站采用微機勵磁，具有恒功率因素、恒勵磁電流等自動化功能。過去的做法是通過通訊口傳輸入，而M60沒有下層通訊功能，如單獨送入主控計算機，勢必將勵磁從主機監控管理單元分割出去。因此建議將勵磁電流、電壓通過模擬量傳入M60中。第二，關于葉片角度測量及控制。隨著泵站的優化運行列入泵站管理內容,泵站優化運行是根椐上下游水位,通過葉片角度的調整來實現,因此水位(揚程）和葉片角度是一對對應關系，建議可將葉片角度測量及葉片角度控制放在公共單元中。

    3.4　站用電監控單元

    站用監控單元主要任務是對站用變電壓器實施保護和低壓用電各饋線開關的狀態采集及控制。一般站用變的容量較小，電氣保護可用饋線保護代替。為使全站的保護具有互換性，站變保護一般宜選用UR系列F650饋線保護。F650饋線保護具有開關量輸入輸出功能，可用于站用電饋線的各分支回路的開關合閘和開關狀態的采集。

    3.5　公共協調監控單元

    一個泵站是一個有機整體，是一個順序操作過程。這就需要一個公共單元來進行協調。公共監控單元的任務是完成一個泵站從投入變電設備到完成開機的全過程以停機的全過程，同時還要完成泵站優化運行和優化調度，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。該監控單元只負責變電的開關操作、主機的啟動和停止、及站用的投切、輔機系統的各單元操作、機組葉片角度的調整。保護、測量、信號均由各自監控單元處理。

4　UR T60 在沙集泵站中的應用

    沙集站主變為SF7-10000/35，在進行泵站監控系統改造時，選擇了美國通用電氣公司UR系列T60繼電器，在進行模塊配置時，選擇帶10/100Base-T和100Base-FX以太網口的通訊模塊實現高速通訊；同時考慮變電所距離控制中心約180米，距離較遠，將主變保護T60安裝到變電所監控室,通過光纖將T60運行數據送中央控制室。在現場合理配置PT/CT模塊、RTD模塊、開關量模塊，使T60可以實現變電所的開入監測、開出控制、溫度量采集、變電所倒閘邏輯控制等功能，實現測、控、保一體化。只需上位機發一個指令，T60就可以完成變電所倒閘的自動控制，不但節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遠程瀏覽功能，即在局域網內輸入T60的IP地址，就可以看到設備的模塊基本配置、保護信息、監測的數據等，非常便于工程師遠程診斷。

5  結束語

    美國通用電氣公司UR系列管理繼電器，為泵站監控提供了一個系統化平臺，能夠大大簡化監控系統網絡結構，提高監控系統集成化程度。因該設備的價格略高，對于機組較少大型泵站具有較高的性能價格比，而對于機組較多的泵站比常規監控系統設備投資將增加了許多,在構建泵站監控系統結構時要綜合考慮。

參考文獻：

    [1]  上海超高壓輸變電公司, 變電所自動化與監控(第三冊) [M].北京：中國電力出版社, 2006.

    [2]  黃少敏, 水電站微機監控與保護[M].鄭州：黃河水利出版社, 2002.

    [3]  孟祥忠, 變電站微機監控與保護技術[M].北京：中國電力出版社, 2004.

    [4]  王維儉, 電氣主設備繼電保護原理與應用（第二版）[M].北京：中國電力出版社, 2002.

作者信息：

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