唐山钢铁股份有限公司生产线的变配电微机保护系统

【工程概述】

　　唐山钢铁股份有限薄板坯连铸和超薄带钢生产线技术项目水处理系统的变配电微机保护系统，是

我公司近期承接并完成的在冶金行业具有一定代表性的综自系统工程。其工程规模如下表:

开关柜类型	数量	微机保护型号及数量	备注
10KV进线柜	2	BDP-6230*2	双进线引入互为备用
母联及母隔离柜	各1	BDP-6510*1	母联常开
电机柜	46	BDP-6610*46
变压器柜	3	BDP-6230*3
电容柜	2	BDP-6230*2	10kv电容补偿

　　整个系统的高压电器微机保护选用我公司研制生产的BDPS-6000变配电综合自动化系统，该系统

突出解决了各装置在恶劣环境下长期可靠运行问题，及与常规保护、控制、测量与信号的兼容性问题

，彻底解决了系统设计、调试、运行的快速化、简单化、智能化和习惯化问题。先进的CAN通讯网络

保证了系统通讯的可靠性、快速性。系统软件具有多种通讯协议，可同多种系统联网，系统软、硬件

具有高度的开放性和灵活性，以最大限度满足不同的用户要求。监控、保护装置安于开关柜上，可取

代常规仪表及继电器保护．系统配有独立的中央信号系统事故及预告系统，变电所内可省掉控制屏、

计量屏、信号屏、保护屏等，这样给予整个工程带来明显的优势：节省电缆、降低造价，简化二次接

线，提高电气设备运行的安全性、经济性，灵敏性．推进了变配电现代化管理，又符合人们长期以来

的运行习惯。

【实施方案】

　　在整个综自系统的设计上，采用分散式安装的结构，即每种不同功能的保护装置安装在与之相对

应的开关柜体上。

　　两条10KV进线及母联柜，通过我公司的微机保护装置加入电气闭锁，与开关柜本身的机械闭锁

相互配合，并通过我公司的保护装置进行备用电源的自动投切，提高整个系统的安全性及可靠性．

　　对于整个水处理系统供电系统而言主要的负载为四十六台电机，每台电机都采用了我公司先进的

电机保护装置，实现对每台电机线路及电机本身的保护，测量与保护所用的ＣＴ相互独立，同时加入

零序ＣＴ，实现对电机的全方位保护，在每台电机的控制部分，加入了与ＰＬＣ系统的相关接口，通

过ＰＬＣ控制系统实现对电机起停操作．ＰＬＣ的相关操作信息同时传入我公司的综自控制系统。

　　BDP-6610的电机保护装置由监控和保护两套完全独立的系统组成，作为电动机的成套保护、控

制 、测量和监视报警装置．其保护部分电流速断保护、过热（过负荷）保护、堵转保护、启动时间

过长保护、零序过流保护、负序过流保护、低电压保护组成．控制部分由电动机启动～自启动控制、

手动跳合闸及跳合闸联锁控制组成，测量部分由电流测量、电压测量、频率测量、功率测量、功率因

数测量、电度测量组成。监视部分配有装置故障报警、保护定值不合理报警、F-C回路熔断器熔断报

警、控制回路断线报警、PT断线报警、电动机过热报警以及每种保护动作的独立信号空接点输出。

装置的自适应控制系统根据电动机的停运-启动-运行状态自动调整保护定值，事故记录部分自动记

录最近一百次事故发生时间、事故类型、电气参数、开关状态，CAN总线网络控制部分将装置同网络

上其它设备间进行实时数据交换。

　　三台油变的保护采用BDP-6230.作为厂用变压器的成套保护、控制、测量和监视报警装置．电流

保护部分由延时速断保护，定时限过流保护、高压侧零序电流保护、低压侧反时限零序电流保护，低

电压保护、重瓦斯保护、轻瓦斯及过温报警功能组成;控制部分由遥控跳合闸、手动跳合闸及防跳回

路组成；测量部分由电流测量、电压测量、频率测量、功率测量、电度测量组成；监视部分配有装置

故障报警、保护定值不合理报警、控制回路断线报警、PT断线报警及每种保护动作的独立信号空接点

输出。

　　两台电容器柜采用BDP-6410电流保护部分由延时速断保护，定时限过流保护、中性点电流不平衡

保护。过电压保护，低电压保护和零序电压保护组成。当电容器带电抗器时还具有电抗器瓦斯动作联

锁跳闸功能。 控制部分由遥控跳合闸、手动跳合闸及防跳回路组成，可接受主机命令对电容器组进

行自动投切以实现系统无功及综合调压功能。

　　每台微机保护装置再通ＣＡＮ现场总线与中央控制系统工业计算机相连接，最终实现对整个

10KV系统的智能化的监测与管理。

【系统结构及说明】

系统结构

综自系统的总体结构图大致如下

系统说明

BDPS-6000型变电站综合自动化系统整体结构说明：

此变配电综合自动化微机监控系统为分层分布式结构，分为三层：上位机监控管理层、CAN现场通讯

层、配电终端采集层。在上位机监控管理层，硬件配置有：

1.控制主机及辅机，实现对监控系统的输入、处理,且发出指令对各类电气设备进行控制及显示功能.

2.一台UPS在线式不间断电源，保证主机延时工作一小时.

3.为增加系统通讯的稳定性采用二块智能通讯卡，实现主机与每个配电终端监控单元的通讯联系.

4.一套声光报警系统，通实现系统信号预警或故障报警，提高系统响应、处理能力.

5.一组中央操作台及椅子，用于安装上述硬件及操作人员操作.

软件配置

　　BDPS-6000变配电综合自动化系统软件是由石家庄市博大工控有限公司开发的新一代综合自动化

软件系统。通过主工业控制计算机，将功能强大的保护及监控硬件装置有机灵活地联系在一起。对电

力系统中当地乃至远方各电站的遥测、遥信及脉冲电量进行测量和监视。实现软硬件一体化。

　　基于电力系统综合自动化发展趋势和我国综合自动化系统的现状和未来，在BDPS-6000系统软件

中，着重考虑了提高系统反应速度，增强系统可靠性和稳定性，提高人机界面友好性、灵活性，提供

适合综合自动化的各种灵活模式，尽量减少工作人员的工作量。增加系统的透明度，降低系统成本投

入，保证系统良好的移植性、兼容性、可扩充性及用户方便维护掌握等多种因素。

　 系统软件主要完成对整个系统的管理工作。应采用模块化设置，实时监视设备运行状态，记录和

处理有关数据，及时侦测故障，通知人员处理从而提高供电系统的安全可靠性。

软件具备如下的基本模块：

序号	名称	要求
1	实时数据库接口模块	基于WinNT/Win2000Server操作系统
2	人机界面接口模块
3	数据库管理模块
4	系统组态辑模块

CAN总线实时通讯网络

　　CAN实时通讯网络是BDPS-6000系统的关键环节，主计算机中CAN通讯与各分散微机监控保护装置

配套使用，实现各分散监控保护装置与上位机的网络连接，实时完成主机对各保护装置数据采集、监

测保护和控制任务，与主机一起实现各种保护参数的修改、显示各保护装置工作状态、对运行方式进

行更改并可对保护做出测试与试验，从而构成完整的变电站综合自动化。

　主要功能：

　1.上传各保护装置的电流、电压、功率、频率、开关状态等实时数据。

　2.上传各分散保护装置的定值进行显示和修改。

　3.下发主机的各种命令，如跳合闸及各种调节器试命令等将各种保护动作及装置故障信息及时通知 　　主机。

　主要特点：

　1.专用的智能通讯卡无须主机再作通讯工作。

　２.通讯卡采用智能方式即插即用（插入主机扩展槽即可使用），通讯管理全部板上高速CPU完成，

　并采用大容量双口RAM与计机交换数据，主机在接收数据或发送命令时，仅仅象存取内存一样读写

　双口RAM即可，而不需做复杂的通讯工作。这样不仅大大节约了主机的时间而且提高了响应速度。

　3.通讯硬件可靠性高、抗干扰能力强。

　4.双路通讯网分别采用CAN总线网络芯片及网络通讯芯片（备用），容错能力强、高抗干扰，通讯

　速率短距离（40M）可达1MBIT以上，采用光电隔离并加特殊驱动芯片，从而充分保证了网上所有设

　备的安全。同时针对现场恶劣环境，采用带屏蔽层的双绞线通讯，可进一步提高通讯的可靠性。

　５.通讯软件响应快、通用性强，通讯软件参考了现有大量通讯网络的成功经验设计而成，具有数

　据传输吞吐能力大、速率高、响应快，并且采用多种误码校验措施，对数据的正确性进行多重确认

　提高了传输的正确性和可靠性。对误码能实现实时检测和自动补救及重发等措施，大大提高了通讯

　的可靠性。同时，软件设计采用统一原则，能满足用户的各种来同要求。

【系统主要特点】

分散式系统

变电站大量复杂的二次连接电缆接触不良,是造成变电站发生恶性事故重要原因之一，把监控保护分

散到就地完成，仅由普通屏蔽双绞线和主机连络，主机只作日常管理工作。极大减化二次接线，避免

了以往将所有测量、控制、保护、信号线都接入主控室的施工接线难度。这样既节省了大量的二次电

缆、简化设计和施工，又提高了系统可靠性及可维护性、减少了事故隐患。

模块化设计

系统按变电站被监控、保护对象或系统功能，采用模块化的设计思想，每个模块单元都是一个独立的

间隔智能单元，可独立完成该间隔层的保护、测量、控制、信号和通讯的功能。

高可靠性

所有元件均采用CMOS工业级芯片，抗干扰能力强，故障率极低，独特的布线设计、电磁屏蔽、软硬件

冗余、瞬态抑制使装置具有高抗干扰能力，任一元件损坏均保证自动进行及时有效的处理，任何情况

下不影响正常工作。平均无故障时间大于100000小时。各保护装置功能相对独立，其保护功能不完全

依赖通讯网。即使通讯网完全瘫痪，装置对设备保护功能仍能执行。

先进高速的通讯网络

通讯技术的发展使工业控制技术发生一场新的革命，这就是大量的现场控制电缆将被单一简洁的现场

总线所代替.在目前流行的几种总线中，CAN总线以其高性能，高可靠性以及独特的设计正在全世界范

围内蓬勃发展，国外大公司纷纷向这一网络标准靠拢。其芯片销量在全国遥遥领先。采用高可靠

CAN现场总线工业控制现场网络，具有较强的抗干扰能力（在设计时充分考虑了电磁干扰和静电放电

的对策）CAN网络通讯协议全部固化在专用芯片上完全符合ISO定义的开放系统互连摸型，协议的每一

层面向测控网来说都是最优的，可使控制信号在各种媒体中非常可靠地传输。网上任意设备间均可直

接进行数据交换，接口芯片自动完成网络协议和校验，监控主站数量可任意增减。系统采用分层分

布式的通讯结构，可根据数据特征进行不同处理，使站内通讯信息合理化，合理分配通讯负荷彻底克

服了主从式网络结构的瓶颈现象。

中控系统

面向用户多种需要，采用平台方式支持多种应用软件，方便系统扩充。功能强大的作图包，可制作多

层多平面的系统接构图。采用全图形弹出式菜单，全鼠标操作，既保证了系统实时性，又保证了人机

界面的方便实用及画面的完美明快。全图形在线报表系统，结合曲线信息，更好满足使用要求。实时

多媒体数据库可录入各种信息，包括图象、语音等。系统所有修改都可在线进行，具有很高利用率。

硬件标准化，维护方便

机箱只有四块小插件组成，电路原理简单、易于掌握，插件硬件通用，不需任何调节就可互换到

6000系列不同用途的机箱中，更换后测量精度不受影响。便于系统快速修复。

微机保护微机监控既统一又不丧失独立性

在同一机箱内将各功能分散到保护CPU、监控 CPU、通讯CPU中并行处理，保护CPU一个插件、监控

CPU和通讯CPU一个插件，各插件独立工作。

全密封钢结构防振机箱

由于低功耗无须考虑散热，机箱采用全密封结构后，使灰尘、潮湿、有害气体的影响大大降低，再加

上宽温度工作范围，使装置适合于安装在控制现场，改变了过去微机监控保护装置必须安装在主控室

，以及要求加空调和室内密封的传统做法。

超低功耗设计

装置电源交直流220V通用，电源功耗3.5W，交流电压功耗低于0.1VA， 交流电流功耗低于0.25VA，

中间没有变送器环节。出厂后无需调校。

开关量使用+220V电压输入

以往微机监控保护使用24V作开入量电源， 由于变电站强磁场干扰信号误报现象时有发生，本装置直

接使用直流220V作开入电源，既简化了接线又消除信号误报现象。

各保护及信号单独出口

所有保护功能独立继电器接点输出，独立压板投退，独立自保持信号接点输出。任一回路故障不影响

其它回路运行。各保护功能投入退出方便，以满足运行方式的变化。符合常规运行习惯，事故指示清

晰明确。

遥控投切保护遥控复归信号，保护定值远方修改

各保护功能可实现远方投切，保护信号可实现远方复归，保护定值远方修改。

完整的电气防跳及控制回路

装置具有开关的防跳继电器和常规控制回路接口。

显示整定简单方便

三个按键、四位显示器可以显示修改一切参数，无须记忆操作命令。

保护电流和测量电流回路独立

测量CT和保护CT回路分开，即保证了测量精度又保证了保护回路的安全性。