眭仲國，賀世云

阿城繼電器股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150302

0 引言

微機保護是用微型計算機構(gòu)成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向，它具有高可靠性、高選擇性和高靈敏度。微機保護裝置硬件包括微處理器（單片機）為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等?，F(xiàn)在，微機保護已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建筑等。

WMC-31A微機母線差動保護裝置，適用于單母線、單母線分段、雙母線等接線方式的7單元（包括母聯(lián)）母線保護，包括母線差動保護、母線充電保護、母聯(lián)過流保護、母聯(lián)失靈保護、母聯(lián)死區(qū)保護、斷路器失靈保護、CT斷線告警、PT斷線告警等功能。

1 特點及主要技術(shù)參數(shù)

1.1 特點

該微機保護裝置具有如下特點：

1）新型的瞬時值差動原理、高靈敏比率差動保護；

2）可靠、快速抗CT飽和判據(jù)，保證在母線近端區(qū)外故障時可靠不動；

3）自動識別母線運行方式，倒閘操作時不需退出保護；

4）允許各單元CT變比不同，可通過平衡系數(shù)整定；

5）模擬量為多路A/D采集、N+1備份方式，充分保證了模擬量采集的可靠性；

6）完善的裝置自檢功能及刀閘位置錯誤告警。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

額定參數(shù)：直流電源：220VDC/AC±20%；交流電壓：

交流電流：5A；頻率：50Hz

整組動作時間：差動保護不大于20ms

交流過載：保護電流：2×In連續(xù)工作（40×In工作1s）

保護電壓：120V連續(xù)工作（300V工作3s）

2 硬件和軟件設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

本裝置為6U、84HP機箱，整面板、插件式結(jié)構(gòu)，后插拔、后配線，嵌入式安裝。硬件按功能劃分，分為主CPU、模擬量輸入、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、人機接口及電源等部分，可采集21路電流、8路電壓、19路開入，輸出14路跳閘出口、6路中央信號。CPU板是裝置的核心插件，共有四塊CPU板，其中三塊為A、B、C三相差動元件，第四塊為電壓啟動元件，人機接口與各CPU插件通過內(nèi)部485連接，完成整定、顯示、測試等功能。

母差保護按相差動，每相差動元件由單獨的交流接口及CPU組成，CPU板主要完成保護邏輯判別及跳閘出口功能，同時完成事件記錄及通訊功能。母線上所連接的各單元的A、B、C三相電流分別進入各自的交流接口，經(jīng)二次隔離、傳變及信號調(diào)理后進入A/D轉(zhuǎn)換器，每路模擬量信號由單獨的A/D進行采集，然后進入各自的CPU進行邏輯判斷。保護出口由跳閘開出和中央信號兩部分構(gòu)成，出口前須啟動QDJ接通24V信號電源及跳閘電源，A相、B相、C相電流CPU板均可控制保護出口插件。

電壓啟動插件有自己的CPU，根據(jù)母線電壓及零序電壓進行復(fù)合電壓閉鎖判別，并通過內(nèi)部開出通知A相、B相、C相電流CPU板（內(nèi)部開入采集）是否已產(chǎn)生復(fù)合電壓。另外，裝置還有實時時鐘、CANBUS接口以及自檢功能。

2.2 軟件設(shè)計

2.2.1 母線差動保護

母線差動保護為分相式比率差動，分別由各自的CPU板完成保護邏輯判別和跳閘出口。差動回路包括母線大差回路和各段母線小差回路，母線大差為除母聯(lián)或分段開關(guān)以外的所有支路電流構(gòu)成的差動回路，某段母線小差為該段母線上連接的所有支路電流構(gòu)成的差動回路，大差用于判斷母線區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障，小差用于選擇故障母線。

電流互感器極性要求各支路CT同名端均在母線側(cè)，母聯(lián)CT同名端在Ⅰ母側(cè)。各支路電流A相接入交流接口插件Ⅱ、B相接入交流接口插件Ⅲ、C相接入交流接口插件Ⅳ，極性要求由Ix進Ix′出。

裝置通過開關(guān)量輸入采集各支路的Ⅰ母、Ⅱ母刀閘狀態(tài)（輔助觸點），識別兩段母線所連支路情況后才能正確計算Ⅰ母、Ⅱ母小差電流。另外裝置會對刀閘狀態(tài)進行檢查，當(dāng)檢測到某支路有電流而無刀閘狀態(tài)時發(fā)出刀閘位置錯誤報警。

保護實時計算大差各支路電流的采樣值變化量，當(dāng)任一相電流的瞬時變化量產(chǎn)生突變時，突變量元件啟動，啟動判據(jù)為：ΔI=|I(t)- I(t-T)|；ΔI≥ITBL，其中：I(t)為本周波電流采樣值；I(t-T)為前一周波電流采樣值；ITBL為電流突變量整定值。

突變量元件啟動后展寬500ms，同時觸發(fā)大差邏輯判別任務(wù)。

差動保護在區(qū)內(nèi)故障時具有較高的靈敏度，而在區(qū)外故障時又有較強的制動特性，并且動作速度快、選擇性好。差動保護動作判據(jù)為：

其中：

裝置具有CT飽和檢測功能，當(dāng)檢測到CT飽和時閉鎖大差啟動，當(dāng)連續(xù)兩周波有區(qū)內(nèi)故障特征時，解除閉鎖以保證區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時差動保護能可靠動作。

2.2.2 母線充電保護

當(dāng)任一段母線檢修后利用母聯(lián)斷路器對該母線進行充電試驗時可投入母線充電保護，若被充電母線存在故障，利用充電保護將母聯(lián)斷路器跳開切除故障。

2.2.3 母聯(lián)過流保護

當(dāng)利用母聯(lián)斷路器作為線路的臨時保護時可投入母聯(lián)過流保護，在母聯(lián)過流保護投入時若任一相母聯(lián)電流大于母聯(lián)過流保護定值時將延時跳開母聯(lián)開關(guān)，母聯(lián)過流保護不經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖。

另外，該裝置還具有母聯(lián)失靈保護、母聯(lián)死區(qū)保護、斷路器失靈保護、復(fù)合電壓閉鎖、CT斷線檢測、PT斷線檢測、母線電壓切換等功能，由于篇幅有限，在此就不在一一詳述。

3 結(jié)論

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，繼電保護技術(shù)發(fā)展趨勢向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展。