综合保护系统在岸桥高压柜中的应用分析

摘要：随着工业自动化和电力系统的发展，变电站综合自动化系统在电力供应和分配中扮演着越来越重要的角色。岸桥作为港口装卸货物的关键设备，其高压柜的安全稳定运行至关重要。岸桥是港口中用于装卸集装箱的起重机械，其高压柜作为电力系统的重要组成部分，需要稳定可靠的保护系统来确保其安全运行。

关键词：岸桥；高压柜；自动化；综合保护

引言

综合保护系统是一种集成了多种保护功能的自动化系统，它能够对电力系统的运行状态进行实时监控，并在检测到异常时迅速采取措施，以保护电力设备不受损害。在岸桥高压柜中，综保系统的应用可以提高系统的自动化水平，减少人为操作错误，提升系统的可靠性和安全性。综合保护系统通过集成多种保护功能，为岸桥高压柜提供了全面的保护，包括过流保护、短路保护、接地故障保护等。本文将详细介绍综保系统在岸桥高压柜中的应用，并以西门子7SJ62综合间隔级测控单元为例分析其技术优势和实际效益。

一、7SJ62概述

西门子7SJ62是西门子公司开发的基于变电站综合自动化构架上的新型继电器，用于变电站综合自动化LSA系统中，作为集多功能保护、监控于一身的综合间隔级测控单元。可用于不同电压等级的接地、小阻抗接地、不接地或中性点补偿接地的网络。基本保护功能是方向性/无方向性过流功能、断路器失灵保护以及高阻抗接地和非直接接地系统的高灵敏接地故障检测（具有方向性或非方向性）等。

二、7SJ62的应用

1、装置整定操作

7SJ62继电器的通过面板可以进行基本的整定，而更复杂的配置则需要通过Digsi软件进行。这为岸桥高压柜的操作人员提供了便捷的操作界面，同时也允许专业的技术人员进行深入的配置和优化。

1.1装置面板介绍

继电器前面板分九大部分。运行灯、液晶显示屏、指示灯、触摸膜键盘、引导键、菜单键、LED键、功能键、Esc与Enter键以及用于与PC机相连的串口插孔。面板上一共有2个运行灯，7 个指示灯。设备的显示屏由4行文本显示组成，可以显示各种包括数字，字母和一系列特殊符号的信息。背光灯通常关闭，按下任何操作键时背光灯自动点亮，若10分钟后无输入，自动关闭。背光灯也可以由二进制输入来控制。装置接通电源后，0.5s后运行灯绿灯亮，红灯亮，表示运行正常，红灯在10s内熄灭，15s内起动信息消失，装置显示默认显示（如图1）。

图1：装置面板

2、装置功能介绍

7SJ62继电器具备状态信息显示、事件记录、跳闸记录、接地接地记录等功能，这些功能使得操作人员可以实时监控岸桥高压柜的运行状态，并在发生故障时迅速响应。此外，装置还具备测量和电度量值查询功能，可以记录和查询电流、电压、功率等重要参数，为系统的维护和故障分析提供了数据支持。

2.1状态信息的显示  

装置在完成各功能基本配置后，可以通过面板查询到装置监控的各类信息。

2.1.1事件记录    

与网络故障无关的操作信息，这些信息是在装置运行过程中产生的。

2.1.2跳闸记录   

从最近的8次网络故障中监测到的故障信息。

2.1.3接地故障记录   

灵敏接地保护监测到的故障信息。

2.1.4统计值查看   

显示开关每相的累加跳闸电流值、开关跳闸次数（通过开关副节点实现，只有开关辅助接点连接到二进制输入端时，通过输入端定义计数）、保护设备的运行时间，以小时数统计。

2.1.5保存和删除信息   

某些情况下，例如校验和调试后，需要删除存储器中的相关记录时，可选择SET/RESET对信号和记录进行操作。删除记录时需要注意，当跳闸记录（Trip Log）被删除时，故障记录和网络故障计数以及信号都被清空，如果仅仅是删除一条故障记录（Event Log），计数不受影响。

2.2装置测量和电度量值的查询

装置记录了Ia、Ib、Ic、In，相电流和接地电流；电流的正序和负序电流分量；Va、Vb、Vc相地电压；相与相之间电压、3V0电压等值，还可以查阅设备的有功、无功功率，功率因数，频率以及温度比。还可以计算有功和无功电能，设定越限值，复位电度量值的最大/最小值。

2.3装置具有故障录波的功能（通过Digsi 4软件显示）

装置可以进行波形俘获，Ia，Ib，Ic，Ig，Ins以及Va，Vb，Vc，3V0等测量值的瞬时值可以被存储下来。每个周波采样16点，相当于50Hz时每1.25ms采一点。可以通过保护元件的起动、二进制输入、二进制输入、PC接口、SCADA系统来起动波形记录，可以使用Digsi 4以及故障分析软件Digra 4在PC机上读出数据进行处理。电流和电压通过与最大值，额定值的比较可以在图形上直接显示，继电器元件起动，跳闸信号的触发等也可以显示。故障录波功能可以捕捉故障发生时的电流和电压瞬时值，这对于分析故障原因和性质至关重要。通过Digsi 4软件，操作人员可以在PC机上读取和处理这些数据，从而提高故障处理的效率和准确性。

2.4 控制功能

7SJ62继电器提供了对电力系统开关设备的分合控制功能，包括通过操作面板、二进制输入、SCADA接口、带Digsi的便携机接口控制。这四个控制源的优先级可以使用开关操作权限来设定。这为岸桥高压柜的操作提供了多种控制方式，提高了系统的灵活性和可靠性。

2.4.1对开关进行分合控制  

通过▼和▲键选择需要控制的设备后，按Enter键输入密码，确认后新的窗口出现，可以实现人工置位。人工置位用于当设备内接有开关二次辅助接点或其他二进制输入断开/短路命令时，通过人工置位的方式，模拟装置位置信号，从而达到控制功能。如果二进制没有设置相关的情况，人工置位有可能被拒绝。

2.4.2对开关设备间相互闭锁的关系进行联锁设置

开关设备如断路器、隔离闸刀和接地刀之间，在安全运行中往往有着相互条件的制约。这些条件在Interlock目录下可以被查询。

2.5 装置的设置

7SJ62继电器允许用户配置装置的内部功能，包括保护功能、控制功能等。用户可以根据岸桥高压柜的具体需求，选择合适的功能进行配置，以达到最佳的保护效果（如图2）。

图2：设置页面 

2.5.1 装置功能的配置

设置装置内部配置功能的开启与关闭。装置的所有保护功能、控制功能等都需要在此被选中激活。否则无法在以后的功能中被配置。

2.5.2 输入输出功能的配置

二进制输入输出功能的配置，有8路二进制输入的配置、8路二进制输出继电器的配置、灯的配置。二进制输入继电器所能承受的电压是24V-250V直流电压，在输入时须根据设备的额定电压来配置。

2.5.3设置被保护设备的基本参数

配置被保护设备的基本参数，通过详细配置相序、系统额定频率、CT和PT变比以及接线方式、断路器操作时间和最小电流门槛值，达到所需配合的保护功能。

2.5.4定值组的设定

在7SJ62中，有四组定值Group A—D可以选择，用户可以通过二进制或者用个人电脑通过串口或者系统串口来切换定值。

进入Group A的设定：

004  Power System Data 2

005  50/51 Phase/Ground Overcurrent

006  67 Directonal Phase/Ground Overcurrent

008  27/59 Under/Over Voltage

009  46 Neqative Sequence (Time Overcurrent )

0010  48/66 Motor（Startup Monitor/Counter）

0011  81 Over/Under Frequency

0012  49 Thermal Overload

0013  Measurement Supervision

0017  Fault Locator

0018  50BF Breaker Failure

0023  Demand Measurement Setup

0024  Min/Max Measurement Setup

2.5.5过流保护

过流保护是7SJ62的主保护。相间故障和接地故障都可以被禁止或者开放，也可以设置各种时间特性曲线。装置设置了四个定时限和两个反时限。定时限包括两段相间和两段接地保护。所有的过流保护都可通过二进制输入信号闭锁。7SJ62的特色是方向过流保护，即电流保护不仅依赖于电流值的大小，而且还有能量流相故障位置的方向。

2.5.6电压保护

7SJ62继电器输入装置的电压可以是三相相对地电压或者是两相相间电压和中心点偏移电压，具有欠压保护和过压保护的功能。

表1：过压保护

表2：欠压保护

2.5.7 负序保护

继电器内配置了负序保护检测系统中的不平衡负荷，可以用来检测CT断线，故障和极性问题。当需要检测故障电流幅值比最大负荷电流小的单相接地、相间短路和双点接地故障时很有用。

2.5.8 电动机起动保护

继电器用于保护电机，起动时间监视特点可以补偿过负荷保护，使得电机免受可能来自于不间断的起动或起动时间的延长带来潜在损害。

2.5.9频率保护

频率保护可以检测到系统的异常过、欠频。当频率变化到允许的范围之外时，将会通过跳闸甩负荷或把发电机从电网中切除。

2.5.10热过负荷保护

7SJ62的热过负荷保护可以用来防止过负荷损害被保护设备。

2.5.11装置监视功能

装置具有强大的监视功能，可以对硬件、软件监视，对测量值、CT、PT进行监视，利用二进制，还可以对跳合闸回路进行监视。

表3：监视列表

2.5.12断路器失灵保护

通过设定一个跳闸时间，在设定的该时间之后，断路器没有打开，则装置发出一个断路器失灵信号，所有作为故障点电源的邻近断路器将跳闸。

判定断路器是否打开的方式有三种，一是通过断路器的电流，二是断路器辅助接点的状态，三是装置通过内部保护功能或者二进制输入的外部跳闸信号来起动断路器失灵保护。

表4：失灵保护

三、综保系统在高压柜中的应用

3.1 提高系统可靠性

综保系统通过实时监控和快速响应，显著提高了岸桥高压柜的系统可靠性。在发生故障时，系统能够迅速切断故障部分，防止故障扩散，保障整个电力系统的稳定运行。

3.2 提升安全性

综保系统的应用减少了人为操作错误的可能性，降低了操作风险。同时，系统的故障录波和事件记录功能为事故分析提供了重要数据，有助于找出潜在的安全隐患，进一步提升系统的安全性。

3.3 提高维护效率

综保系统的测量和电度量值查询功能为岸桥高压柜的维护提供了便利。操作人员可以快速获取系统的运行数据，进行故障诊断和性能分析，从而提高维护效率。

3.4 降低运营成本

综保系统的自动化和智能化减少了对人工操作的依赖，降低了人力资源成本。同时，系统的高可靠性和安全性减少了故障发生的概率，降低了因故障导致的经济损失。

四、结论

综保系统在岸桥高压柜中的应用，不仅提高了电力系统的可靠性和安全性，还提升了维护效率和降低了运营成本。随着技术的不断进步，综保系统的功能将更加完善，其在岸桥高压柜中的应用将更加广泛，为港口电力系统的稳定运行提供更加坚实的保障。

参考文献

[1]《LSA/NSC/SICAM变电站综合自动化系统间隔级测控保护综合单元SIPROTEC 7SJ62技术说明书》.南京中德保护控制系统有限公司.

[2]国家电网公司.变电站综合自动化技术规范.

[3]电力系统自动化设备杂志社.电力系统自动化技术发展综述.

郑波，男，1991.1.4，汉，江苏淮安，本科，工程师，电气调试及其自动化