问泽杭　（1963－）
男，江苏宝应人，高级工程师，现就职于江苏省骆运水利工程管理处，主要从事泵站管理、技术改造、自动化控制设计等工作。

摘要：针对泵站电气设备功能分配和结构形式，从简单、安全、快速、可靠等方面入手，重点阐述了基于UR系列管理继电器构建泵站监控系统单元的划分、各单元功能分配方案。沙集泵站变压器保护选择T60继电器，实现了主变的测、控、保一体化。不但节约投资、而且大大提高了系统的安全性和可靠性。

关键词：通用电气；UR继电器；泵站；监控；设计

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系列管理继电器简介

    美国通用电气公司的UR系列继电器是建立在通用平台上的新一代模块式管理继电器，它的设计使其成为变配电设备自动化的“引擎”。该系列产品具有高速开放标准、对等通讯能力的高性能保护功能。UR系列管理继电器是面向目标技术设计，所谓目标技术设计涉及到“目标”和“类别”的使用。一个“目标”被定义为“一个包含了数据和操作码的实体”，一个“类别”与类似的目标相比没有明显的差别。通过这一概念。可以创建一个以保护元件为目标的保护类别，如包含了延时过流，速断过流、电流差动、低电压、过电压、低频和距离等保护元件目标的保护类别，而每个目标都是完整的独立的软件模块。同样的目标、类别概念可用于测量、I/O控制、人机界面（HMI）、通讯、或系统中的任何功能实体。

    UR 系列继电器使用一种高技术型公共平台，可在同一种平台上分别实现发电、母线、线路距离、线路差动、线路相补偿、变压器、馈线、电动机、断路器、控制器和网络等多种保护。UR 继电器的模块化设计使该平台的技术水平能够与时代发展同步，其优势在于可以通过重新设计或升级更换单独的模块实现技术更新，也可以通过增加新的模块和增加需要的新功能实现UR 继电器能力的扩展与提升。更为突出的是与之相配套的软件也实现了模块化设计，新功能可以实现快速稳定的配备。

    UR 系列继电器通常可以根据用户需要进行模块化配置，如电源模块、通讯模块、语言模块、显示模块、CT/VT模块、I/O模块、变送器模块等，可以很方便可靠地实现现地设备测、控、保一体化管理。对于泵站来说，根椐电气设备的不同功能配置，分别有馈线管理继电器、变压器管理继电器、电动机管理继电器等。

2  监控系统的结构

    2.1管理继电器及拓扑结构的选择

    泵站为典型终端用户，变电采用直配变形式。按照电力系统继电保护配置原则，通常设置线路保护、主变保护、进线保护、主机保护、站变保护等。主变保护可以根据变压器绕组数相应地选用T60、T35，馈线保护和进线保护选用F60或F650。主机保护选用M60。站变保护选用F650。鉴于UR 继电器可以配置10/100Base-T或100Base-FX高速以太网接口，因此非常容易实现完全以太网拓扑结构，如图1所示。

    2.2系统的特点

    2.2.1系统清晰、单元独立

    从网络图中可以看出，设备功能单元较为清晰。每一个监控对象均由一台UR系列管理设备完成,在功能分配上,采用尽量下放的原则。具有很强管理独立性和系统安全性。

    2.2.2组网简单、上层监控冗余方便

    UR系列管理设备均可选用以太网通讯口，主控计算机通过网络交换机对下层进行协调，不受地理位置影响,可以直接安装在开关柜上或设备现场，且通讯速度快。可以实现多台主控计算机控制，通过以太网，很方便实现远程控制。

    2.2.3 功能齐全、管理方便

    UR系列管理设备实际上是一个可编程序控制器和电气保护器的结合体，具有测量、控制、保护、信号功能。采用模块化结构，根椐不同的用途可以选用不同的模块。各个UR系列设备管理单元可以实现I/O输入输出、编程、手动操作。信号不完全依赖通讯网络。当设备故障时并不影响其它监控设备的运行，同时，UR系列管理继电器均内嵌IE服务器，可以通过IE浏览器获取运行数据。

3  泵站监控系统单元设计选型

    一个泵站由变电设备、配电设备、主机组、辅机系统，这些设备和系统虽然存着联系，但功能界限比较清楚。因此泵站监控单元可划分为变电设备单元、配电设备单元、主机组单元、公共单元等。

    3.1 变电单元

    一般泵站安装一台直配主变压器，按照继电保护配置原则，需具有差动保护、差动速断、瓦斯保护等。可以用UR系统T60作为主变压器作为监控单元。T60在实现电气保护的基础上，还可以对主变温度测量、主变高低压侧电量测量及开关控制，并可以通过编程实现断路器和隔离开关的联锁。T60具有很强I/O输入输出功能，实现对变电设备的控制。

    3.2 配电设备管理单元

    配电管理单元主要作为主变监控单元保护的后备保护功能。实际是馈线保护。在泵站一般称为高低侧进线保护。在直配变的泵站，因主变保护已采集配电设备的运行参数及管理功能。为节约投资,一般可用馈线保护代替。但对于变电所接线间隔较多的泵站，仍需要该单元。该单元可以选用F650馈线管理继电器。

    3.3 主机管理单元

    泵站主机是泵站管理的中心，一般以主电动机组为主要监控对象。为保证各电机运行管理的独立性，通常以一台电机（机组）作为一个监控单元，监控内容按照电机的电气、机械保护、测量、控制设置。主机监控单元可选用UR系列M60电动机管理器。M60可以实现主电动机的保护、测量、控制以及逻辑编程。采用模块式结构，有四块插槽供用户选用，可以选择具有不同性质测点的输入输出插件。

    在配置该单元时，有时会出现测不足的情况，为解决该问题。要对测点进行优化，例如断流设施控制可直接由高压开关辅助接点控制，再如供水系统可以采用闭路循环的方式，减少示流信号计测点的输入。另还需要说明的是，首先是主机励磁的问题，目前大部份泵站采用微机励磁，具有恒功率因素、恒励磁电流等自动化功能。过去的做法是通过通讯口传输入，而M60没有下层通讯功能，如单独送入主控计算机，势必将励磁从主机监控管理单元分割出去。因此建议将励磁电流、电压通过模拟量传入M60中。第二，关于叶片角度测量及控制。随着泵站的优化运行列入泵站管理内容,泵站优化运行是根椐上下游水位,通过叶片角度的调整来实现,因此水位(扬程）和叶片角度是一对对应关系，建议可将叶片角度测量及叶片角度控制放在公共单元中。

    3.4　站用电监控单元

    站用监控单元主要任务是对站用变电压器实施保护和低压用电各馈线开关的状态采集及控制。一般站用变的容量较小，电气保护可用馈线保护代替。为使全站的保护具有互换性，站变保护一般宜选用UR系列F650馈线保护。F650馈线保护具有开关量输入输出功能，可用于站用电馈线的各分支回路的开关合闸和开关状态的采集。

    3.5　公共协调监控单元

    一个泵站是一个有机整体，是一个顺序操作过程。这就需要一个公共单元来进行协调。公共监控单元的任务是完成一个泵站从投入变电设备到完成开机的全过程以停机的全过程，同时还要完成泵站优化运行和优化调度，是泵站的一条控制主线，该单元一般由可编程序控制器去完成。该监控单元只负责变电的开关操作、主机的启动和停止、及站用的投切、辅机系统的各单元操作、机组叶片角度的调整。保护、测量、信号均由各自监控单元处理。

4　UR T60 在沙集泵站中的应用

    沙集站主变为SF7-10000/35，在进行泵站监控系统改造时，选择了美国通用电气公司UR系列T60继电器，在进行模块配置时，选择带10/100Base-T和100Base-FX以太网口的通讯模块实现高速通讯；同时考虑变电所距离控制中心约180米，距离较远，将主变保护T60安装到变电所监控室,通过光纤将T60运行数据送中央控制室。在现场合理配置PT/CT模块、RTD模块、开关量模块，使T60可以实现变电所的开入监测、开出控制、温度量采集、变电所倒闸逻辑控制等功能，实现测、控、保一体化。只需上位机发一个指令，T60就可以完成变电所倒闸的自动控制，不但节约了大量的二次电缆，而且安全性、可靠性、通讯速度都有了较大的提高。另外，T60还具有IE远程浏览功能，即在局域网内输入T60的IP地址，就可以看到设备的模块基本配置、保护信息、监测的数据等，非常便于工程师远程诊断。

5  结束语

    美国通用电气公司UR系列管理继电器，为泵站监控提供了一个系统化平台，能够大大简化监控系统网络结构，提高监控系统集成化程度。因该设备的价格略高，对于机组较少大型泵站具有较高的性能价格比，而对于机组较多的泵站比常规监控系统设备投资将增加了许多,在构建泵站监控系统结构时要综合考虑。

参考文献：

    [1]  上海超高压输变电公司, 变电所自动化与监控(第三册) [M].北京：中国电力出版社, 2006.

    [2]  黄少敏, 水电站微机监控与保护[M].郑州：黄河水利出版社, 2002.

    [3]  孟祥忠, 变电站微机监控与保护技术[M].北京：中国电力出版社, 2004.

    [4]  王维俭, 电气主设备继电保护原理与应用（第二版）[M].北京：中国电力出版社, 2002.

作者信息：

    问泽杭，莫兆祥，吴旭明 （江苏省骆运水利工程管理处，江苏  宿迁  223800）