微機(jī)繼電保護(hù)的原理及發(fā)展研究

【摘要】微機(jī)繼電保護(hù)是靠軟件實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，較之傳統(tǒng)的晶體管、集成電路型保護(hù)，具有自檢功能強(qiáng)、保護(hù)功能集成度高、動(dòng)作特性穩(wěn)定、可靠性高、維護(hù)量小等顯著優(yōu)點(diǎn)，代表了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向。在各種電力或者電氣設(shè)備實(shí)際應(yīng)用技術(shù)過(guò)程過(guò)，對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)的安全運(yùn)行有著非常高的要求，所體現(xiàn)的安全指標(biāo)在相應(yīng)系統(tǒng)中較為重要的組成部分，微機(jī)繼電保護(hù)的應(yīng)用，促進(jìn)了電力和電氣等設(shè)備安全技術(shù)的不斷提高。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)繼電保護(hù)；原理；發(fā)展

前言

基于微處理器來(lái)構(gòu)成的數(shù)字電路，則為計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置，一般情況下會(huì)把計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置稱之為微機(jī)保護(hù)。近年來(lái)，微機(jī)保護(hù)裝置會(huì)應(yīng)用在100kV左右的變電站中，然而220kV以上的變電站一般通過(guò)對(duì)不同原理的微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行。并且，微機(jī)型的繼電保護(hù)裝置能夠和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成完善的網(wǎng)絡(luò)體系，控制室的保護(hù)裝置會(huì)把微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中所具備的運(yùn)行情況，合理的傳遞到監(jiān)控中心，監(jiān)控人員利用遠(yuǎn)程操作手段，對(duì)投切保護(hù)裝置進(jìn)行詳細(xì)的查看，以此來(lái)切換保護(hù)定值。微機(jī)保護(hù)強(qiáng)有力的改善了傳統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的硬件無(wú)法解決的問(wèn)題。由于微機(jī)繼電保護(hù)裝置便于操作微機(jī)軟件，使得微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展無(wú)可限量。

一、微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn)

微機(jī)繼電保護(hù)包含：高壓電容電抗器保護(hù)、高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)、廠用變壓器保護(hù)、母聯(lián)備自投保護(hù)、母聯(lián)分段保護(hù)等。微機(jī)繼電保護(hù)和傳統(tǒng)繼電保護(hù)相比較，在保護(hù)性能方面有很大的差異。由于布線邏輯上所顯現(xiàn)出的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，傳統(tǒng)繼電保護(hù)的各個(gè)功能都是利用相關(guān)的連線和硬件設(shè)備構(gòu)成，然而微機(jī)繼電保護(hù)，是通過(guò)有效運(yùn)行微機(jī)系統(tǒng)中所具備的不同程序來(lái)達(dá)成的。微機(jī)繼電保護(hù)和傳統(tǒng)繼電保護(hù)的差異顯著的體現(xiàn)出，微機(jī)繼電保護(hù)的優(yōu)越特性：

1.1較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)型。

1.2大幅度提升了保護(hù)的可靠性及保護(hù)性能。

1.3提升多種保護(hù)動(dòng)作的正確率。

1.4簡(jiǎn)化了定期的校驗(yàn)流程，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)的便捷、靈活的目的。

1.5更加便捷的獲取到不同形式下的附加功能。

可是，微機(jī)繼電保護(hù)也會(huì)造成一些局限性的阻礙因素，例如：無(wú)法移植微機(jī)裝置中的軟件，無(wú)法更新微機(jī)裝置中長(zhǎng)期使用的硬件。需要通過(guò)對(duì)微機(jī)裝置進(jìn)行針對(duì)性的研究，并引入對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)的原理的研究，才能夠改善這一系列阻礙到繼電保護(hù)的因素。

二、微機(jī)繼電保護(hù)的原理研究

微機(jī)繼電保護(hù)和傳統(tǒng)模擬式繼電保護(hù)相比較，最大的區(qū)別為：傳統(tǒng)模擬式繼電保護(hù)使用的是軟件，而微機(jī)繼電保護(hù)使用的是數(shù)字繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。繼電保護(hù)有較多的種類，根據(jù)保護(hù)對(duì)象來(lái)分類，包含線路保護(hù)和原件保護(hù)等。根據(jù)保護(hù)原理進(jìn)行分類，包含：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等。而無(wú)論哪種保護(hù)在算法的應(yīng)用上，都是為了計(jì)算出保護(hù)對(duì)象運(yùn)行特點(diǎn)的各個(gè)物理量，例如：電流、電壓等有效值。廣泛應(yīng)用在微機(jī)繼電保護(hù)中的算法分別為：微積分算法、傅里葉算法，在后備保護(hù)方面，具體采用的是微積分算法，能夠在一定程度上確保達(dá)到每周波12點(diǎn)的高精度目的[1]。

微機(jī)繼電保護(hù)軟件的程序包含三個(gè)類別：其一，主程序。自檢循環(huán)和初始化兩部分構(gòu)成了主程序，能夠完成工作過(guò)程中對(duì)工作狀態(tài)的確認(rèn)、對(duì)定值的調(diào)用等工作。其二，采樣中斷程序。由三項(xiàng)內(nèi)容構(gòu)成了采樣中斷程序，分別為：電壓自檢、電流自檢、采樣電流實(shí)變量元件。其三，故障處理程序。該程序能夠完成微機(jī)繼電保護(hù)的相關(guān)保護(hù)功能，裝置在復(fù)位或上電之后，需保護(hù)主程序的運(yùn)行，并要每隔5/3ms才能執(zhí)行一次采樣中斷服務(wù)程序，同時(shí)可以斷定電流突變量氣動(dòng)元件能否正常動(dòng)作。如果無(wú)法正常動(dòng)作，需要中斷執(zhí)行程序，并轉(zhuǎn)入到主程序中。如果正常動(dòng)作，中斷執(zhí)行程序之后，需及時(shí)返回到故障程序中，達(dá)到保護(hù)功能的目的，指導(dǎo)主控程序能夠在正常運(yùn)行時(shí)停止[2]。圖1為微機(jī)繼電保護(hù)軟件程序的結(jié)構(gòu)：

微機(jī)繼電保護(hù)軟件共包含兩部分，分別為：接口軟件、保護(hù)軟件。保護(hù)軟件中的配置主要是中斷服務(wù)程序和主程序。而接口處負(fù)責(zé)的是人機(jī)接口軟件，所具備的程序包含：監(jiān)控程序和運(yùn)行程序，在運(yùn)行模式下才能夠執(zhí)行運(yùn)行程序，在調(diào)試模式下主要執(zhí)行的是監(jiān)控程序。保護(hù)軟件工作狀態(tài)包含：不對(duì)應(yīng)、調(diào)試、運(yùn)行三種。工作狀態(tài)不同的情況下，所對(duì)應(yīng)的程度也會(huì)有所異同。

2.1運(yùn)行狀態(tài)的工作原理

運(yùn)行狀態(tài)下的“工作”位置上需設(shè)置開(kāi)關(guān)，在“禁止”的位置需設(shè)置定值固化開(kāi)關(guān)，而定值撥輪開(kāi)關(guān)需設(shè)置在運(yùn)行定值區(qū)域，在“巡檢”位置設(shè)置接口插件巡檢開(kāi)關(guān)，若保護(hù)運(yùn)行燈亮起，要投入相應(yīng)的保護(hù)功能，以此來(lái)促進(jìn)運(yùn)行工作的順暢開(kāi)展。運(yùn)行狀態(tài)下的工作共四個(gè)步驟，分別為：顯示與打印保護(hù)定值、修改與顯示運(yùn)行時(shí)鐘、顯示與打印故障報(bào)告、顯示與打印采樣報(bào)告。

2.2不對(duì)應(yīng)狀態(tài)的工作原理

在運(yùn)行狀態(tài)下，才能夠展開(kāi)不對(duì)應(yīng)狀態(tài)工作，對(duì)于不對(duì)應(yīng)狀態(tài)來(lái)說(shuō)，需要將隨意一個(gè)保護(hù)插件中的工作方式開(kāi)關(guān)從“工作”位轉(zhuǎn)移到“調(diào)試”位，插件無(wú)需復(fù)位。在不對(duì)應(yīng)狀態(tài)下，保護(hù)插件只具備運(yùn)行一些中斷服務(wù)程序的采集數(shù)據(jù)功能。不對(duì)應(yīng)狀態(tài)可以用在精度采樣、調(diào)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等情況下。

2.3調(diào)試狀態(tài)的工作原理

調(diào)試的過(guò)程是將CPU插件開(kāi)關(guān)從“工作”位轉(zhuǎn)移到“調(diào)試”位，同時(shí)將CPU插件復(fù)位。若在這種調(diào)試狀態(tài)下，保護(hù)插件運(yùn)行中的OP燈滅，保護(hù)功能和數(shù)據(jù)采集都將退出。調(diào)試狀態(tài)下的工作共三個(gè)步驟，分別為：輸入定制、保護(hù)版本顯示、CRC碼檢驗(yàn)、試驗(yàn)。

三、微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)研究

對(duì)于國(guó)內(nèi)與國(guó)外的微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展需求來(lái)說(shuō)，在微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上，能夠歸結(jié)為：人工智能化、通信數(shù)據(jù)一體化、網(wǎng)絡(luò)共享化和計(jì)算機(jī)一體化等。安全指標(biāo)得到控制，才能夠保證檢驗(yàn)工作的順暢性，即提升安全性就說(shuō)明已經(jīng)提升了生產(chǎn)率。繼電保護(hù)裝置實(shí)際上是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是較為實(shí)用的智能終端。能夠從網(wǎng)絡(luò)信息中獲得設(shè)備運(yùn)行所必需的數(shù)據(jù)資料，并有效的傳遞到網(wǎng)絡(luò)控制中心。因此，微機(jī)繼電保護(hù)裝置不單能夠?qū)⑦_(dá)到繼電保護(hù)功能有效性的目的，還能夠達(dá)成控制、收集數(shù)據(jù)的功能，也就是說(shuō)已充分實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、保護(hù)一體化。

結(jié)語(yǔ)：在不斷研究微機(jī)保護(hù)裝置的過(guò)程中，保護(hù)軟件、微機(jī)保護(hù)算法等得到了顯著的成就。智能化保護(hù)方案成為了提升繼電保護(hù)性能的主要原理。使得微機(jī)繼電保護(hù)朝向智能化、靈活性的方向發(fā)展，提供了相應(yīng)的各種安全技術(shù)方案，從而使設(shè)備運(yùn)行達(dá)到了安全運(yùn)行的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]李雪梅，王文彬.微機(jī)繼電保護(hù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2013，11（08）：152-158.

[2]丁剛.電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)仿真研究[D].南京理工大學(xué)，2013，10（07）：123-131.

作者簡(jiǎn)介

宋瀟瀟，1981年10月，女，漢，（河南省商丘市），學(xué)歷碩士，助理，研究方向計(jì)算機(jī)通訊，從事的工作電子政務(wù)。