林麗蓉

摘 要：繼電保護(hù)指的是在電力系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)的情況會(huì)自動(dòng)跳閘或者是發(fā)出警示信號(hào)，進(jìn)入21世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展獲得了前所未有的進(jìn)步，新型的繼電保護(hù)裝置就是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的元器件。在結(jié)構(gòu)上它具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝操作流程簡化的特點(diǎn)；而且它的可靠性極高，是新時(shí)期繼電保護(hù)裝置的不二之選。下面就主要介紹一下關(guān)于新型繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵字：繼電保護(hù)裝置 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

1 繼電保護(hù)裝置應(yīng)用的作用

繼電保護(hù)裝置運(yùn)用過程中可以依照電力系統(tǒng)故障信號(hào)及時(shí)向運(yùn)行及值班人員發(fā)出警告信息，通過直接或間接操作達(dá)到系統(tǒng)跳閘，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)，完成系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

繼電保護(hù)裝置已經(jīng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)控制的關(guān)鍵，可以明顯改善電力系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)效益，達(dá)到自動(dòng)保護(hù)效益的優(yōu)化。繼電保護(hù)裝置可以對電力系統(tǒng)故障進(jìn)行處理，實(shí)施對應(yīng)元件保護(hù)，從而達(dá)到元件的跳閘保護(hù)，確保電力系統(tǒng)迅速脫離故障元件，發(fā)生跳閘。繼電保護(hù)裝置保障了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，有效提升了電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整效果，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的全方面保護(hù)，有效改善了電力系統(tǒng)的處理質(zhì)量。

繼電保護(hù)裝置可以對電力元件和電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，對電力元件及電力系統(tǒng)產(chǎn)生的故障進(jìn)行控制，是提升電力元件及電力系統(tǒng)安全的重要裝置。

2 新型繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)的必要性

傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置多以電磁繼電器作為主要?jiǎng)幼髟?，通過電磁式繼電器達(dá)到觸動(dòng)動(dòng)作保護(hù)，實(shí)施對應(yīng)動(dòng)作保護(hù)。這種電磁式繼電器保護(hù)裝置非常容易出現(xiàn)由于外界干擾導(dǎo)致的波形失真，嚴(yán)重影響了繼電保護(hù)裝置質(zhì)量。例如在JGX-11A電磁相互傳遞的過程中就很容易產(chǎn)生動(dòng)作分量，形成對應(yīng)觸動(dòng)動(dòng)作，很容易形成繼電保護(hù)問題，產(chǎn)生繼電保護(hù)波形失真現(xiàn)象。

隨著時(shí)間的推移，我國開始使用微機(jī)式繼電保護(hù)裝置進(jìn)行繼電保護(hù)，通過現(xiàn)代化信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、元件動(dòng)作控制。但該微機(jī)式繼電保護(hù)裝置在運(yùn)用過程中采樣信號(hào)不準(zhǔn)確、抗干擾能力較差，整體靈敏性較低，很容易造成元件動(dòng)作時(shí)間加長，這也在一定程度上影響了新型繼電保護(hù)裝置的發(fā)展。

新型繼電保護(hù)裝置可以有效改善繼電保護(hù)裝置控制效益，改善繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性、可靠性和有效性，已經(jīng)成為繼電保護(hù)發(fā)展的新趨勢。為了解決上述問題，筆者對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行完善，從繼電保護(hù)裝置抗干擾能力、信號(hào)采集能力出發(fā)，提出了新型的繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案。

3 新型繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次主要采用DSP+CPLD的多CPU處理器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)作為新型結(jié)構(gòu)核心內(nèi)容，通過該結(jié)構(gòu)實(shí)施對應(yīng)信號(hào)處理。以DSP+CPLD為核心的CPU處理器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)抗干擾能力較強(qiáng)，系統(tǒng)可靠性較高。以下筆者就從以DSP+CPLD為核心的多CPU處理器繼電保護(hù)裝置出發(fā)，對繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析。

3.1 裝置結(jié)構(gòu)功能

本次繼電保護(hù)裝置選取以DSP+CPLD為核心的多CPU處理器作為處理單元.

（1）新型繼電保護(hù)裝置選取DSP+CPLD結(jié)構(gòu)，程序與數(shù)據(jù)之間的存儲(chǔ)空間獨(dú)立，程序總線能夠并行訪問數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實(shí)施數(shù)據(jù)和程序的傳送。這種傳送方式可以明顯提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效果，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的光電隔離，有效提升了繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

（2）16為RISC超低耗單片機(jī)MSP430F149可以有效改善繼電保護(hù)裝置的外設(shè)，達(dá)到通信、顯示、鍵盤等的全面優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)繼電控制裝置的全面改善。在該設(shè)計(jì)下系統(tǒng)中斷電源可以使MCU從睡眠狀態(tài)喚醒，時(shí)間非常daunt，有效改善了繼電保護(hù)裝置的電力資源使用效益。

（3）CPLD芯片XC95144XL能夠有效改善系統(tǒng)的邏輯時(shí)序控制，實(shí)施對應(yīng)策略，提升了信號(hào)采集的可靠性和有效性。該芯片在運(yùn)用的過程中在一個(gè)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)20點(diǎn)采樣，能夠?qū)⑿盘?hào)模擬量迅速傳輸?shù)紸DC中，有效提升了傳輸效益。

3.2 信號(hào)處理設(shè)計(jì)

本次信號(hào)處理的過程中主要選取閥值去噪方法實(shí)現(xiàn)裝置去噪，對系統(tǒng)中的恒定偏差問題進(jìn)行處理。與此同時(shí)，本次信號(hào)處理的過程中系統(tǒng)還對信號(hào)頻率電路進(jìn)行調(diào)整，在原有CPLD中設(shè)計(jì)了頻率電路方程，將采集到的信號(hào)通過信號(hào)頻率測量裝置，對信號(hào)進(jìn)行處理，形成了高低電平方波，有效改善了計(jì)數(shù)器的采樣頻率。

而在頻率調(diào)制的過程中要對內(nèi)部故障及外部故障頻率進(jìn)行合理分析，依照頻率特性實(shí)施對應(yīng)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)過程中當(dāng)兩端頻率處于正半周期時(shí)判斷系統(tǒng)故障，當(dāng)兩端頻率一個(gè)處于正半周，一個(gè)處于負(fù)半周時(shí)為外部故障，實(shí)施對應(yīng)繼電保護(hù)。

3.3 軟件處理設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的過程中軟件裝置主要選取NI公司的虛擬開發(fā)工具LABVIEW裝置進(jìn)行編寫，通過該裝置實(shí)施對應(yīng)編程控制。系統(tǒng)通過故障錄波器對故障信號(hào)進(jìn)行采集，分析故障波形狀況，對故障波形進(jìn)行初步判斷。信號(hào)采集完成后由系統(tǒng)信號(hào)分析部分對信號(hào)內(nèi)容進(jìn)行確定，判斷系統(tǒng)故障，將信息傳輸?shù)杰浖型ㄟ^模塊化設(shè)計(jì)實(shí)施對應(yīng)模塊響應(yīng)，完成對應(yīng)編寫-控制轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)過程中軟件需要定期進(jìn)行功能升級，通過升級提升系統(tǒng)的裝置效率。升級的過程中主要進(jìn)行相應(yīng)模塊改寫即可。

4 新型裝置的優(yōu)點(diǎn)

新型繼電保護(hù)裝置可以明顯提升電力線路故障信號(hào)的處理效益，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間繼電保護(hù)，有效改善了繼電裝置的可靠性和有效性。新型繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間明顯減少，系統(tǒng)極端保護(hù)速度明顯提升，繼電保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生率明顯降低，信號(hào)抗干擾性較高。

新型繼電保護(hù)裝置下系統(tǒng)閥值去噪效果明顯提升，形成了新的故障信號(hào)波形。從上述信號(hào)波形中可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)波形非常穩(wěn)定，系統(tǒng)防干擾能力大幅提升，有效改善了輸入裝置中有用信號(hào)的效益，從本質(zhì)上提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全指標(biāo)。

5 結(jié)語

繼電保護(hù)裝置可以明顯提升繼電保護(hù)效益，改善系統(tǒng)的安全性和可靠性，已經(jīng)成為新時(shí)期電力裝置控制的關(guān)鍵。在對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行應(yīng)用的過程中人員要對繼電保護(hù)環(huán)境進(jìn)行分析，在該需求下實(shí)施繼電保護(hù)優(yōu)化，形成新型繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)調(diào)整。只有實(shí)現(xiàn)上述繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)保護(hù)效益才能夠得到本質(zhì)上的提升，電力系統(tǒng)才能夠得到全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳德樹，張哲，尹項(xiàng)根. 微機(jī)繼電保護(hù)[M ]. 北京：中國電力出版社， 2000.

[2] 楊奇遜，黃少鋒. 微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M ]. 北京：中國電力出版社， 2005.

[3] 路文梅. 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M ]. 北京：中國電力出版社， 2004.

[4] 羅士萍. 微型機(jī)繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)原理及裝置[M ]. 北京：中國電力出版社， 2001.