對國內100MW及以下機組保護產品研發方向的探討和思考

0　引言 　　隨著國內市場和產品的進一步細分，我國的機組保護發展到今天，歸納起來，主要經歷了兩種意義上的市場細分。 　　一種是基于大小機組保護判據上的細分。這次細分幾乎是伴隨著機組保護的產生而產生的，它是由于100MW以上大機組和100MW及以下小機組本身不同的需求所決定的。隨著工程應用數量的增多和保護經驗的不斷積累，該種意義上的細分也必將會變得越來越細微。 　　另一種是基于高低端市場競爭上的細分。這次細分是從最近兩年才開始出現的，它是市場行為直接導致的結果。這次細分的直接表現，就是大機組保護仍然被國內幾家機組保護供應商所壟斷，但是小機組保護市場卻有了更多廠家的介入。 　　伴隨著國內機組保護領域的第二次細分，國內機組保護行業尤其是小機組保護行業，表現出了一定的混亂性和茫然性特點。在小機組保護領域所表現出來的這些新特點中，有一些是積極的，應該繼續提倡的，但有一些卻是消極的，必須堅決予以摒棄的。 1　第一次市場細分——基于大小機組保護判據上的細分 　　由于大小機組的主接線方式、各自所面對的運行條件不盡相同，使得大小機組保護在一些保護判據的使用上也不盡相同。 這次細分的主要表現有： 　　1）大機組保護中需要的失步保護、過激磁保護、非全相保護、低頻累加、失靈啟動、不完全縱差、裂相橫差、零序差動、注入式定子接地保護等，對小機組而言，往往涉獵不多或考慮較少。 　　2）小機組擴大單元接線的定子接地保護，應該強調保護的選擇性問題。而大機組，根本不可能遇到這樣的主接線方式。 　　3）小機組發電機保護大多與變壓器保護分開配置，有時會出現發電機帶主變壓器、備用變壓器空載合閘的工況，這就需要發差保護考慮怎樣有效防止誤動作的問題。而該工況對大機組保護基本上也是不需要考慮的。 　　4）小機組保護有時主變壓器阻抗較小，對自并勵機組，該種情形下尚需對主高壓側配置帶有記憶功能的過流保護。否則，不帶記憶功能的常規復壓過流保護有可能拒動作。 　　5）小機組保護有時受運行方式影響，變壓器高壓側有時需配置電流閉鎖的過壓保護。如果仍然象大機組一樣采用電壓閉鎖的電流保護，也有可能出現拒動作情況。 我們有理由對該種意義上的細分進行充分地鼓勵，因為該種意義上的細分，有利于機組保護事業的健康發展。 　　當然，我們也有理由相信，隨著近幾年各生產廠家對小機組保護產品的越來越重視，隨著大小機組保護專業上的不斷細化和深入，大小機組保護產品在原理判據上的細分一定會越來越細微，也必定會越來越有針對性。 2　第二次市場細分——基于高低端市場競爭上的細分 　　在32位機保護裝置出現之前，國內機組（包括大機組和小機組）保護市場被國內兩三家企業獨占，屬壟斷性市場。 　　小機組保護產品和大機組保護產品只存在保護判據細分上的差異。 　　當時的機組保護基本上都是采用主保護、后備保護分箱配置的方式來完成機組的保護功能。 　　小機組保護一直緊跟大機組保護的發展步伐，大小機組保護共享判據經驗和運行經驗。 　　但是，這種局面的維持不是一成不變的。隨著32位機保護產品研發的開始，第二次市場細分也就悄然地拉開了帷幕。當前，由于第二次市場細分所帶來的一些新特點主要表現在以下三個方面。 2.1　大機組保護產品全部采用雙主雙后雙套配置方式 　　針對大機組保護雙主雙后的配置需求，穩穩占據壟斷地位的國內幾大廠家對發變組雙套配置保護進行了全新的解讀，并迅速在大機組主后共用CT、主后共箱、每箱多CPU、兩箱互備的技術方案上達成了一致。 　　自此，一些新原理、新判據、新思路，甚至是新變革應孕而生。大機組保護領域，表現出了蓬勃、快速的發展勢頭。 2.2　小機組保護產品開始考慮綜合性功能的實現 　　與大機組保護市場依然被國內幾家企業壟斷的局面相比，小機組保護就顯得熱鬧異常。 　　近兩年，隨著國內機組保護領域高低端市場的進一步細分，國內電氣行業涉足機組保護領域低端市場的廠家逐漸增多。小機組保護產品越來越得到大家的重視和關注，許多原本不具備大機組保護的小機組保護設備供應廠家也加入到了小機組保護產品的競爭行列。 　　面對著國內低端小機組保護市場愈演愈烈的競爭環境，小機組保護產品市場的價格大戰也就在所難免。剛剛進入到這一市場的小機組保護供應廠家，低價位是他們唯一的競爭王牌，想法設法的降低產品造價往往成為大家的首要著眼點。 　　基于產品性價比考慮，當前的小機組保護產品，在裝置硬件的搭建上幾乎都兼顧考慮到了機組的測量控制功能和操作回路功能。而這些功能，對當前雙配置的大機組保護產品，是由另外的裝置實現的，根本不需要保護產品兼顧考慮。 　　也就是說，和大機組單純的保護功能相比，當前的小機組保護基本上都采用了集保護、測量、計量、控制、通信功能于一體的開發模式。 2.3　混亂的小機組保護產品實現方式 　　在第二次市場細分中，國內小機組保護產品的研發思路，主要表現為下列五種。 　　1）許繼電氣WFB811方式； 　　2）國電南自DGT801C方式； 　　3）南瑞繼保RCS-985R/985S方式； 　　4）傳統的主后兩箱配置方式； 　　5）主保護、后備保護、接地保護三箱配置方式。 　　許繼電氣WFB811方式與傳統的主后分箱方式相比，實際上是把主、后兩箱合并為了一個箱。主后兩套保護在一個箱內共用一套電氣信息采集系統和一套人機接口，其它部分包括電源模塊、CPU模塊、開入開出模塊都是按一主一后兩套搭建，幾乎和主后分箱的配置思路沒有差別。 　　國電南自DGT801C方式，也是采用了兩套保護CPU，這兩套保護CPU正常時“與”門出口，一旦某CPU或某處硬件、軟件故障，或者自檢回路告警，該CPU即自行退出，而由另一正常CPU單獨運行。兩套CPU均承擔主保護和后備保護功能，并具有各自的電源模塊、信息采集模塊和開入開出模塊。 　　南瑞繼保RCS-985R/985S方式，采用分箱配置模式，其分箱思路雖然并未完全按主后分箱思路進行，而也借鑒了主后分箱思路，采用了相似保護功能分開的分箱原理。一套機組采用兩箱配置，每箱均采用雙保護 CPU（一單片機、一DSP）并行處理方式。 　　傳統的主后分箱方式，采用主保護、后備保護分箱配置的思路。每套保護設置一個CPU，一箱用于主保護，一箱用于后備保護。 　　主保護、后備保護、接地保護三箱配置方式，是在傳統的主后分箱方式上的再發展，把接地保護單獨配置為一個箱。 　　后兩種實現方式，也是大部分廠家采用的方式。不具備大機組保護的小機組保護設備供應廠家，其基于小機組保護產品的研發實現，基本上都采用了后邊兩種較為傳統的實現方式。 　　通過上述對小機組保護五種實現方式的初步分析，我們不難看出，相比于研發思路高度統一的大機組保護產品，當前國內的小機組保護產品種類繁多，各小機組保護供應廠家對小機組保護未來的發展也尚未達成統一的共識，各自都是按著自己的判斷和理解在埋頭做事，這也直接導致了小機組保護產品研發思路上的諸多差異。這種差異，使得大小機組保護產品在研發思路、方案配置、圖紙設計、生產調試等關鍵環節上，產生了更多的分歧。大小機組保護產品在一定程度上已經表現出了漸行漸遠的分化態勢。 3　對小機組保護產品采用雙主雙后雙套配置模式的探討 　　許繼電氣、國電南自和南瑞繼保，基于大機組保護思路所開發出來的小機組保護產品雖然也在某種程度上進行了諸多有益的探索和嘗試。但是，仍然沒有一套真正能夠滿足雙主雙后的雙套配置要求。 　　國電南自DGT801C產品，是氣質上最接近雙主雙后配置思路的產品，但美中不足的是產品把雙主雙后全部放在了一個箱里，僅僅實現了單套配置，如果雙套配置，造價將難以承受。 　　南瑞繼保RCS-985R/985S，是硬件上最接近雙主雙后雙套配置的產品，但產品卻在軟硬件實現上僅僅完成了單主單后功能。 　　實際上，小機組保護完全可以仿照大機組保護的研發思路，搭建出造價較低的主后共箱、主后共用CT、每箱雙CPU、雙主雙后的配置產品。 　　從有利于保護發展的角度上看，主后共箱、雙主雙后的配置方式更有利于大小機組保護的齊頭并進和共同發展。它不僅可以使小機組保護繼續保持與大機組保護的傳承作用和經驗共享，而且也有利于實現大小機組保護在設計等相關環節中的一致性問題。 　　我們不能說主后分箱模式或者類似主后分箱的模式不好，但是，我們可以肯定地說，主后共箱、雙主雙后的配置方式更好，這種更好已經在大機組保護產品的實踐中得到了充分的印證。 　　同時，不容忽視的是，主后共箱、雙主雙后的雙套配置方式更有利于機組保護的進步和發展。其有利因素主要表現在如下兩個方面。 3.1　有利于弱化后備保護 　　本元件主保護雙重化，本元件近后備的保護作用就有可能被弱化或者被調整；相鄰元件主保護雙重化，本元件的遠后備保護作用就有可能會被弱化或者被調整。 　　比如，發電機相間主保護差動保護雙重化配置后，其后備保護復壓過流保護對發電機的近后備保護作用就可以弱化，而只需強調其遠后備保護功能（比如對主變的相間遠后備保護功能）。如果變壓器相間主保護差動保護雙重化配置，那么，發電機側所配置的對主變的遠后備保護作用也將被弱化。 　　如果各廠家能打造出適合于小機組雙主雙后配置的產品平臺，那么這種平臺就可以推廣到主變保護和110KV以下的線路保護，小電廠保護配置就可以像大電廠那樣，全部實現對發電機、主變、線路主保護的雙重化配置。 　　電廠中的全部元件都采用雙重化配置后，就會使得各自原有的后備保護作用（包括其近后備和遠后備保護作用）面臨著被弱化或者被調整保護視角的可能。 　　這種對后備保護的弱化或者調整，雖然現在尚未變成現實，但畢竟已經具備了條件，極有可能導致后備保護原理判據、定值整定等一系列較為重大的變革。 3.2　有利于全部信息的共享 　　主后共箱、雙主雙后的配置方式，單獨一套保護裝置既包括了主保護又包括了后備保護，主保護、后備保護共用一套信息采集系統。 　　這種共用采集系統的思路，使得機組保護可以采集到機組完整的電量、非電量信息，并為裝置內的各種保護算法所共享。這種信息上的共享，再加上主后保護共箱后為主后保護間所創造的方便的聯系條件，將會極大地推進新一輪保護判據的產生。 　　比如，當前大機組主保護、后備保護由于共享了采集信息，出現了循環閉鎖方式的差動保護判據。該保護判據就是在原有電流差動保護判據中引入了電壓信息。 　　再比如，當前大機組主保護、后備保護共箱后，轉子一點接地保護與橫差保護在配合的方式上已無需采用傳統的硬接點方式，而可以直接通過軟件邏輯方便實現。 4　結論 　　綜觀當前各廠家紛繁不一的小機組保護產品，小機組保護所表現出來的與大機組保護漸行漸遠的分化態勢，已經成為事實。 　　其實，大小機組保護之間既有聯系又有不同，片面的強調相同和不同都是不可取的。 　　一方面，我們應該積極倡導基于大小機組保護判據上的細分。 　　一方面，我們也要積極地對待小機組保護產品基于市場競爭需要，對測控、操作回路、計量功能的兼顧實現。因為這些綜合性功能的實現，有助于降低小機組配置上的造價。 　　另一方面，我們也要注意兼顧到大小機組保護產品之間的傳承關系，避免出現不該有的分歧，應該盡可能多地共享經驗、相互借鑒、共同發展。面對大機組雙主雙后雙配置思路所帶來的全新變革，小機組保護在注重造價的前提下，應該積極探索并奮起直追，避免出現與大機組保護產品徹底分道揚鑣局面的發生。以便使小機組保護產品在研發思路、方案配置、圖紙設計、生產調試等關鍵環節上，象過去一樣能夠與大機組保持一致，以促進我國的大小機組保護產業更快、更好、更健康的發展。