陳 鑫

(湖南大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種類型的故障，其中危險(xiǎn)性最為嚴(yán)重的故障類型就是各種形式的短路，它嚴(yán)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(huì)造成生產(chǎn)環(huán)節(jié)中斷、關(guān)鍵設(shè)備停運(yùn)，損壞，其經(jīng)濟(jì)損失無法估量，因此，需確保保護(hù)裝置的可靠而穩(wěn)定的工作狀態(tài)。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性至關(guān)重要，而繼電保護(hù)裝置無疑就是確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的最為重要的環(huán)節(jié)，保護(hù)動(dòng)作正確與否直接關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，它是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最重要的前提與保障。

1 電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的要求

電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的四項(xiàng)基本要求:(1)選擇性:發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)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(yùn)行;(2)速動(dòng)性:快速切除故障能夠有效提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少所帶用戶的低電壓異常工況的運(yùn)行時(shí)間，降低故障引發(fā)的破壞程度，所以，在故障發(fā)生時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)以最快速度動(dòng)作切除故障，縮小故障波及范圍，減輕短路對(duì)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(duì)保護(hù)范圍內(nèi)所發(fā)生的故障以及不正常運(yùn)行情況的反應(yīng)程度與能力，保護(hù)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(hù)的靈敏度就越高，反之靈敏度越低;(4)可靠性:可靠性指保護(hù)裝置在預(yù)先規(guī)定保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生屬于保護(hù)應(yīng)動(dòng)作的故障時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)拒絕動(dòng)作，同時(shí)保證，不屬于它動(dòng)作的情況不誤動(dòng)，可靠性主要決定于保護(hù)裝置本身的產(chǎn)品質(zhì)量以及運(yùn)行維護(hù)水平的高低，保護(hù)裝置組成元器件的質(zhì)量越高越好，接線越簡(jiǎn)單，中間環(huán)節(jié)越少，保護(hù)裝置的運(yùn)行情況就越可靠，同時(shí)，保持良好的維護(hù)對(duì)提高保護(hù)的可靠性也有著重要影響。

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)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(yùn)行及維護(hù)的工作量大等缺點(diǎn)，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(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，微機(jī)型繼電保護(hù)技術(shù)獲得了顯著的發(fā)展和進(jìn)步，微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已越來越廣泛。

2 微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 微機(jī)保護(hù)的組成

微機(jī)保護(hù)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(jī)保護(hù)的基礎(chǔ);軟件部分是微機(jī)保護(hù)的核心。

硬件方面:在設(shè)計(jì)保護(hù)產(chǎn)品時(shí)，要充分考慮保護(hù)裝置的可靠，可維護(hù)，可拓展性，同時(shí)，軟件版本的升級(jí)不應(yīng)該變更硬件，微機(jī)保護(hù)硬件方面主要由以下幾個(gè)部分組成:(1)數(shù)據(jù)采集單元，即模擬量輸入系統(tǒng)，對(duì)模擬量進(jìn)行測(cè)量和數(shù)字量轉(zhuǎn)化，微機(jī)保護(hù)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(jī)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(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的處理、硬件自檢和保護(hù)功能的計(jì)算，由它對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入的各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，分析，處理，判斷，從而實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能;(3)數(shù)字量輸入/輸出接口;(4)通訊接口;(5)人機(jī)對(duì)話接口;(6)電源部分:將站內(nèi)的直流電壓變換為微機(jī)保護(hù)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(jī)保護(hù)的不同單元使用。

軟件方面:軟件設(shè)計(jì)屬于技術(shù)的核心部分，簡(jiǎn)單可靠的硬件配置是依托好的軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)通常按照其功能進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化，并應(yīng)便于功能的拓展。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)信息參數(shù)應(yīng)編制相對(duì)獨(dú)立的參數(shù)模塊，方便在運(yùn)行中修改。有濾波功能的微機(jī)保護(hù)裝置，其模擬量數(shù)據(jù)文件，需能轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式輸出。微機(jī)保護(hù)固有特性以及對(duì)實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)特殊的應(yīng)用工況，使它對(duì)實(shí)時(shí)性的要求和對(duì)抗干擾能力容錯(cuò)設(shè)計(jì)的要求極為嚴(yán)格。這同樣需要相適應(yīng)的軟件來支持。軟件設(shè)計(jì)使微機(jī)保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)對(duì)采樣值自動(dòng)零漂調(diào)整及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，包括:交流電壓斷線，開關(guān)位置狀態(tài)等。不正常時(shí)發(fā)告警信號(hào)，信號(hào)分兩種，一種是運(yùn)行告警，不閉鎖保護(hù)裝置，僅僅提醒運(yùn)行人員及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理，另一種是閉鎖告警信號(hào)，發(fā)告警的同時(shí)將保護(hù)裝置閉鎖，保護(hù)退出運(yùn)行，以免發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)。故障時(shí)，故障計(jì)算程序進(jìn)行各種保護(hù)的算法計(jì)算，跳閘邏輯判斷以及事故報(bào)告，故障報(bào)告，電流電壓波形整理及分析處理。

2.2 微機(jī)保護(hù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

微機(jī)保護(hù)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)性能:高速強(qiáng)大的運(yùn)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(jī)保護(hù)在速動(dòng)性、可靠性等方面均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電磁型等傳統(tǒng)保護(hù)，顯示了強(qiáng)大生命力，相比與傳統(tǒng)保護(hù)，微機(jī)保護(hù)裝置有以下優(yōu)點(diǎn):(1)由于微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)采用各種電力邏輯運(yùn)算，通過軟件算法來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，所以只需要采集被保護(hù)單元的電流電壓等少量信息，就可以實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的保護(hù)功能，大大降低電氣二次接線的復(fù)雜性。(2)微機(jī)保護(hù)技術(shù)采用了計(jì)算機(jī)控制功能，保護(hù)定值設(shè)定、保護(hù)功能投退等均采用程序邏輯，這樣可以隨系統(tǒng)實(shí)際情況修改保護(hù)參數(shù)，投切保護(hù)功能。(3)微機(jī)保護(hù)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(jìn)行集中調(diào)度。(4)微機(jī)保護(hù)的使用壽命長(zhǎng)，由于保護(hù)裝置在正常狀態(tài)下處于休眠待機(jī)的狀態(tài)，只有程序部分在實(shí)時(shí)運(yùn)行。(5)方便于信息的管理與交換。微機(jī)保護(hù)能夠提供各種動(dòng)作時(shí)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(duì)于線路保護(hù)，還可以附加測(cè)距功能。(6)維護(hù)與調(diào)試方便，微機(jī)保護(hù)的調(diào)試量很小，定檢周期也可以放長(zhǎng)，既減少了維護(hù)調(diào)試工作量，也大大減少了保護(hù)退出運(yùn)行的時(shí)間，可以更好地保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行;(7)具有極高的可靠性和良好的抗干擾能力，微機(jī)繼電保護(hù)裝置具有自診能力，能夠?qū)ζ渥陨淼挠布蛙浖M(jìn)行連續(xù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，如遇有異常情況發(fā)報(bào)警信號(hào)，以利于及時(shí)處理，避免保護(hù)的誤動(dòng)作，微機(jī)保護(hù)在硬件上采用電磁屏蔽、光電隔離等技術(shù)手段使微機(jī)保護(hù)的可靠性大大提高，增強(qiáng)了抗干擾能力。

3 微機(jī)保護(hù)在應(yīng)用中需注意的關(guān)鍵點(diǎn)

微機(jī)保護(hù)的確有著傳統(tǒng)保護(hù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(diǎn):(1)微機(jī)保護(hù)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(jìn)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(hù)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(duì)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(jī)保護(hù)裝置采用CPU 芯片，其極限工作溫度為75℃左右，若長(zhǎng)時(shí)間超高溫，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，死機(jī)也就成為必然。同時(shí)，如果溫度過高，CPU 芯片應(yīng)采用降頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)散熱的自我保護(hù)措施，但是這樣會(huì)大大降低CPU 運(yùn)算的速度和數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)而可能使微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，保護(hù)可能失去作用，所以微機(jī)保護(hù)在其工作環(huán)境溫度方面必須引起極大的重視。(3)微機(jī)保護(hù)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(yàn)的維修人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行良好的維修。(4)目前不同廠家的微機(jī)保護(hù)在個(gè)別保護(hù)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(hù)技術(shù)說明書設(shè)置，不可進(jìn)行類推式設(shè)置。(5)對(duì)保護(hù)專業(yè)人員及相關(guān)運(yùn)行人員要提升基本專業(yè)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，快速判斷，準(zhǔn)確處理。(6)通訊協(xié)議問題:需要將不同的微機(jī)保護(hù)、故障錄波、以及現(xiàn)場(chǎng)的其他智能采集設(shè)備間的通訊規(guī)約、協(xié)議進(jìn)行很好的銜接。