陳 鑫

(湖南大學，湖南 長沙 410082)

電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種類型的故障，其中危險性最為嚴重的故障類型就是各種形式的短路，它嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全。隨著電力系統(tǒng)迅速而大規(guī)模的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，在連續(xù)生產(chǎn)過程中突然發(fā)生電力系統(tǒng)故障，斷電，會造成生產(chǎn)環(huán)節(jié)中斷、關(guān)鍵設(shè)備停運，損壞，其經(jīng)濟損失無法估量，因此，需確保保護裝置的可靠而穩(wěn)定的工作狀態(tài)。提高電力系統(tǒng)運行的可靠性至關(guān)重要，而繼電保護裝置無疑就是確保電力系統(tǒng)安全可靠運行的最為重要的環(huán)節(jié)，保護動作正確與否直接關(guān)系著整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，它是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的最重要的前提與保障。

1 電力系統(tǒng)對繼電保護的要求

電力系統(tǒng)對繼電保護的四項基本要求:(1)選擇性:發(fā)生故障時，保護動作，只是將發(fā)生故障的元件切除，脫離電力系統(tǒng)，使停電范圍能夠盡可能縮小，確保電力系統(tǒng)中非故障部分能夠保持安全穩(wěn)定的運行;(2)速動性:快速切除故障能夠有效提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，減少所帶用戶的低電壓異常工況的運行時間，降低故障引發(fā)的破壞程度，所以，在故障發(fā)生時，保護裝置應(yīng)以最快速度動作切除故障，縮小故障波及范圍，減輕短路對用戶造成的影響，提高系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定;(3)靈敏性:靈敏性就是指對保護范圍內(nèi)所發(fā)生的故障以及不正常運行情況的反應(yīng)程度與能力，保護的靈敏性一般用靈敏系數(shù)來表征，靈敏系數(shù)如果越大，反映保護的靈敏度就越高，反之靈敏度越低;(4)可靠性:可靠性指保護裝置在預(yù)先規(guī)定保護范圍內(nèi)發(fā)生屬于保護應(yīng)動作的故障時，保護裝置不應(yīng)拒絕動作，同時保證，不屬于它動作的情況不誤動，可靠性主要決定于保護裝置本身的產(chǎn)品質(zhì)量以及運行維護水平的高低，保護裝置組成元器件的質(zhì)量越高越好，接線越簡單，中間環(huán)節(jié)越少，保護裝置的運行情況就越可靠，同時，保持良好的維護對提高保護的可靠性也有著重要影響。

傳統(tǒng)的繼電保護裝置存在較多弊端，已經(jīng)不適用于現(xiàn)代企業(yè)的高速發(fā)展;其占地空間比較大，安裝很不方便，調(diào)試和檢修較為復(fù)雜，使用年限短，繼電器本身沒有監(jiān)控與自檢功能，運行及維護的工作量大等缺點，已無法滿足快速發(fā)展的電力系統(tǒng)高穩(wěn)定性的要求。

隨著計算機技術(shù)，通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，微機型繼電保護技術(shù)獲得了顯著的發(fā)展和進步，微機保護在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已越來越廣泛。

2 微機保護在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 微機保護的組成

微機保護的組成分為硬件與軟件兩大部分，硬件系統(tǒng)是構(gòu)成微機保護的基礎(chǔ);軟件部分是微機保護的核心。

硬件方面:在設(shè)計保護產(chǎn)品時，要充分考慮保護裝置的可靠，可維護，可拓展性，同時，軟件版本的升級不應(yīng)該變更硬件，微機保護硬件方面主要由以下幾個部分組成:(1)數(shù)據(jù)采集單元，即模擬量輸入系統(tǒng)，對模擬量進行測量和數(shù)字量轉(zhuǎn)化，微機保護中CPU 通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采集到的輸入的原始電壓，電流等模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量;(2)微機主系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)處理單元，它是以中央處理器(CPU)為核心，負責對數(shù)據(jù)的處理、硬件自檢和保護功能的計算，由它對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入的各種原始數(shù)據(jù)進行計算，分析，處理，判斷，從而實現(xiàn)各種繼電保護功能;(3)數(shù)字量輸入/輸出接口;(4)通訊接口;(5)人機對話接口;(6)電源部分:將站內(nèi)的直流電壓變換為微機保護裝置所需要的穩(wěn)定可靠的不同幅值的直流電壓，提供給微機保護的不同單元使用。

軟件方面:軟件設(shè)計屬于技術(shù)的核心部分，簡單可靠的硬件配置是依托好的軟件設(shè)計，軟件設(shè)計通常按照其功能進行劃分，實現(xiàn)標準化以及模塊化，并應(yīng)便于功能的拓展。對于現(xiàn)場信息參數(shù)應(yīng)編制相對獨立的參數(shù)模塊，方便在運行中修改。有濾波功能的微機保護裝置，其模擬量數(shù)據(jù)文件，需能轉(zhuǎn)換為標準格式輸出。微機保護固有特性以及對實時電力系統(tǒng)特殊的應(yīng)用工況，使它對實時性的要求和對抗干擾能力容錯設(shè)計的要求極為嚴格。這同樣需要相適應(yīng)的軟件來支持。軟件設(shè)計使微機保護在正常運行時對采樣值自動零漂調(diào)整及運行狀態(tài)進行檢查，包括:交流電壓斷線，開關(guān)位置狀態(tài)等。不正常時發(fā)告警信號，信號分兩種，一種是運行告警，不閉鎖保護裝置，僅僅提醒運行人員及時進行相應(yīng)處理，另一種是閉鎖告警信號，發(fā)告警的同時將保護裝置閉鎖，保護退出運行，以免發(fā)生保護誤動。故障時，故障計算程序進行各種保護的算法計算，跳閘邏輯判斷以及事故報告，故障報告，電流電壓波形整理及分析處理。

2.2 微機保護應(yīng)用的優(yōu)點

微機保護應(yīng)用了計算機技術(shù)領(lǐng)域的先進性能:高速強大的運算力和完備可靠的存貯記憶力，以及大規(guī)模集成電路，A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波技術(shù)和抗干擾技術(shù)，使微機保護在速動性、可靠性等方面均遠遠優(yōu)于電磁型等傳統(tǒng)保護，顯示了強大生命力，相比與傳統(tǒng)保護，微機保護裝置有以下優(yōu)點:(1)由于微機繼電保護系統(tǒng)采用各種電力邏輯運算，通過軟件算法來實現(xiàn)保護功能，所以只需要采集被保護單元的電流電壓等少量信息，就可以實現(xiàn)很復(fù)雜的保護功能，大大降低電氣二次接線的復(fù)雜性。(2)微機保護技術(shù)采用了計算機控制功能，保護定值設(shè)定、保護功能投退等均采用程序邏輯，這樣可以隨系統(tǒng)實際情況修改保護參數(shù)，投切保護功能。(3)微機保護系統(tǒng)的通訊功能，可以通過網(wǎng)絡(luò)把用戶所需要的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，進行集中調(diào)度。(4)微機保護的使用壽命長，由于保護裝置在正常狀態(tài)下處于休眠待機的狀態(tài)，只有程序部分在實時運行。(5)方便于信息的管理與交換。微機保護能夠提供各種動作時序、故障類型、故障相別及故障前后電壓、電流的跟蹤采樣記錄等信息，對于線路保護，還可以附加測距功能。(6)維護與調(diào)試方便，微機保護的調(diào)試量很小，定檢周期也可以放長，既減少了維護調(diào)試工作量，也大大減少了保護退出運行的時間，可以更好地保證生產(chǎn)的連續(xù)運行;(7)具有極高的可靠性和良好的抗干擾能力，微機繼電保護裝置具有自診能力，能夠?qū)ζ渥陨淼挠布蛙浖M行連續(xù)的實時檢測，如遇有異常情況發(fā)報警信號，以利于及時處理，避免保護的誤動作，微機保護在硬件上采用電磁屏蔽、光電隔離等技術(shù)手段使微機保護的可靠性大大提高，增強了抗干擾能力。

3 微機保護在應(yīng)用中需注意的關(guān)鍵點

微機保護的確有著傳統(tǒng)保護遠遠無法比擬的優(yōu)越性，但在應(yīng)用中也有一些需注意的關(guān)鍵點:(1)微機保護功能完善，界面顯示漢化，操作方便，但應(yīng)避免非專業(yè)人員進行操作，以免誤改定值套數(shù)、定值內(nèi)容、或其關(guān)鍵參數(shù)，保護專業(yè)人員一定要設(shè)置有效密碼。(2)溫度、電磁干擾、日照的影響。相對濕度的適應(yīng)范圍為5% ～95%，環(huán)境溫度的適應(yīng)范圍為－5℃～40℃，超出此范圍應(yīng)裝設(shè)空調(diào)。微機保護裝置采用CPU 芯片，其極限工作溫度為75℃左右，若長時間超高溫，運行時間長，死機也就成為必然。同時，如果溫度過高，CPU 芯片應(yīng)采用降頻技術(shù)實現(xiàn)散熱的自我保護措施，但是這樣會大大降低CPU 運算的速度和數(shù)據(jù)處理能力，進而可能使微機保護出現(xiàn)嚴重錯誤，保護可能失去作用，所以微機保護在其工作環(huán)境溫度方面必須引起極大的重視。(3)微機保護的功能插件板容易受靜電等因素的影響而損壞。其中電源板插件極易受散熱問題的影響而損壞，需要配備有一定經(jīng)驗的維修人員對設(shè)備進行良好的維修。(4)目前不同廠家的微機保護在個別保護裝置的定值及功能的含義設(shè)置不盡相同，應(yīng)依據(jù)具體的保護技術(shù)說明書設(shè)置，不可進行類推式設(shè)置。(5)對保護專業(yè)人員及相關(guān)運行人員要提升基本專業(yè)學習和培訓，快速判斷，準確處理。(6)通訊協(xié)議問題:需要將不同的微機保護、故障錄波、以及現(xiàn)場的其他智能采集設(shè)備間的通訊規(guī)約、協(xié)議進行很好的銜接。