微機保護在電力系統(tǒng)一次設(shè)備故障中的作用

袁淵 王紫鑫 薛飛

【摘 要】 在電力系統(tǒng)中一次設(shè)備中使用微機保護，不僅提高設(shè)備的可靠性，改善和提高保護設(shè)備的安全性，而且還可以減少安全事故的發(fā)生以及降低事故的損失。本文從電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展歷程入手，重點介紹了微機保護技術(shù)在一次設(shè)備變壓器和輸電線路中的具體應(yīng)用，文章的最后又對電力系統(tǒng)維護保護技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了分析。

【關(guān)鍵詞】 微機保護 ?電力系統(tǒng)一次設(shè)備故障 ?作用

1 電力系統(tǒng)繼電保護概述

電力系統(tǒng)微機繼電保護是指以微型計算機和微型控制器作為核心元件，基于數(shù)字信號處理技術(shù)的繼電保護裝置運用到電力系統(tǒng)中，簡稱為微機繼電保護或者微機保護。電力系統(tǒng)中微機繼電保護技術(shù)也是一個不斷發(fā)展不斷完善的過程。20世紀60年代得益于半導(dǎo)體二極管的出現(xiàn)，問世了整流型繼電保護裝置;到了70年代，半導(dǎo)體技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，問世了晶體管繼電保護裝置;80年代，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，出現(xiàn)了使用該技術(shù)的集成電路型的繼電保護裝置;80年代中期，計算機技術(shù)和微型計算機技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，微機型繼電保護裝置隨之出現(xiàn)。電力系統(tǒng)越發(fā)展越發(fā)達，其安全運行就顯得尤為重要，因此要想實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全運行就要求繼電保護技術(shù)隨之提高，電力電子技術(shù)，計算機控制技術(shù)，單片機技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)上的保障[1]。

2 微機保護在電力系統(tǒng)中的作用及其應(yīng)用

2.1 微機保護在電力系統(tǒng)中的作用

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等環(huán)節(jié)組成的，通常把直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備成為電力系統(tǒng)的一次設(shè)備也稱為主設(shè)備，一次設(shè)備構(gòu)成了電力系統(tǒng)的主體，通常包括隔離開關(guān)、發(fā)電機、斷路器、電力變壓器、電力母線、輸電線路和電力電纜等設(shè)備[2]。但與此同時我們也應(yīng)看到，微機保護技術(shù)也帶來了一些問題，例如由于微機保護裝置中使用了大量集成芯片，以及硬件設(shè)備的不斷升級換代，增加了使用人員掌握的難度。因此，為了提高我國電力系統(tǒng)微機保護的現(xiàn)代化水平，適應(yīng)微機保護的普及和應(yīng)用，必須采取多種方法和途徑培訓(xùn)更多合格的具有微機保護專業(yè)知識的微機運行和檢修人員。

2.2 微機繼電保護在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.2.1 在變壓器故障中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，變壓器的作用十分的重要，如果變壓器發(fā)生故障，就會影響整個電力系統(tǒng)的正常運行。變壓器經(jīng)常發(fā)生的故障主要有三種：短路故障、油箱漏油、套管漏油。在這三種故障中，可以引起短路故障的情況還有好多種，比如引出線的相間短路、單相繞組部分匝線之間的匝間短路等情況。在變壓器沒有故障時，也會存在著不正常工作的情況，比如外部短路引起的過電流、變壓器中性點電壓升高等情況。為了保證變壓器能夠正常的運行，避免故障的出現(xiàn)，可以利用微機保護來保證變壓器的正常運行，從而維護電力系統(tǒng)的正常工作[3]。

2.2.2 在高壓輸電線路中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，除了變壓器以外，高壓輸電線路也是一個非常重要的設(shè)備。近幾年來，特高壓輸電線路的發(fā)展速度十分的迅速，尤其是500kV的超高壓輸電線路，已經(jīng)遍布全國，成為電力系統(tǒng)中主要的網(wǎng)架。目前，高壓輸電線路的保護主要有兩種方式：光纖通道的分相電流差動、光纖通道的零序電流差動。然而，在高壓線路的實際運行中，也會產(chǎn)生許多的故障，例如，由于風(fēng)力吹起來的物體造成的相間短路或?qū)U塔的接地短路，雷擊過電壓造成的絕緣子表面閃絡(luò)等各種暫時性故障。如果沒有微機保護這些暫時性故障就可能是電力運行中斷，電力系統(tǒng)的安全性，可靠性和穩(wěn)定性就會受到嚴重的影響[4]。

3 微機保護的發(fā)展趨勢

3.1 高速數(shù)據(jù)處理芯片的應(yīng)用

微機保護裝置所依賴的是計算機系統(tǒng)，而高速數(shù)據(jù)處理芯片的應(yīng)用能夠?qū)⒂嬎銠C變成一臺高性能、高速度的機器，成為計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端，從而保護整個電力系統(tǒng)的正常運行?；诰W(wǎng)絡(luò)的電力網(wǎng)可以監(jiān)控整個電力系統(tǒng)運行的狀況，并將所獲得的情況信息及時的傳給網(wǎng)絡(luò)中心，當電力系統(tǒng)一次設(shè)備發(fā)生故障時，可以在電力網(wǎng)處及時的知曉，從而采取有效的解決措施。

3.2 實現(xiàn)保護、控制、測量、信號和數(shù)據(jù)通信一體化

在電力系統(tǒng)的發(fā)展中，越來越傾向于自動化，自動化程度的提高決定了對微機保護需求的增加。需求的增加決定了微機保護功能的增多，除了基本的保護功能之外，微機保護裝置還要具備其他的功能，比如對數(shù)據(jù)的快速處理、強大的通信功能、大容量的存儲能力等?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)研發(fā)出來新型的微機保護裝置，就是32位數(shù)字信號處理處理器，這個微型保護裝置的功能更為強大，能有效的將保護、控制、測量等功能集于一體，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)一次設(shè)備的保護。

3.3 微機保護的網(wǎng)絡(luò)化

目前，電力企業(yè)正在對電力系統(tǒng)實行更新改造，對用于電力系統(tǒng)一次設(shè)備保護的微機保護裝置，將其與信息技術(shù)相融合從而實現(xiàn)微機保護的網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢。在當前的電力系統(tǒng)中，通過對各種有利因素的協(xié)調(diào)發(fā)展，微機保護網(wǎng)絡(luò)化的潛在優(yōu)勢已經(jīng)很明顯的體現(xiàn)了出來?，F(xiàn)今，在微機保護裝置的內(nèi)部設(shè)計中，已經(jīng)逐漸的融入了網(wǎng)絡(luò)化硬件設(shè)計思路。

3.4 微機保護的智能化

在20世紀90年代，對于電力系統(tǒng)的繼電保護技術(shù)已經(jīng)得到了很好地發(fā)展，維護保護技術(shù)的研究工作也進入到了一個新的領(lǐng)域——人工智能領(lǐng)域，隨著人工智能的不斷發(fā)展，還創(chuàng)新出了許多的方法來進行故障距離的確定、方向保護以及主設(shè)備的保護。人工智能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用不僅能夠快速的檢測故障發(fā)生的位置，而且檢測的精準度非常高，還可以將傳統(tǒng)方法難以識別的問題用新辦法、新途徑來解決。

4 結(jié)語

對于電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，采用的是微機保護裝置，這個保護裝置能夠有效的提高一次設(shè)備運行的可靠性和安全性，還可以保證整個電力系統(tǒng)處于正常的運行狀態(tài)，從而減少設(shè)備故障的發(fā)生，降低故障所帶來的各種損失。電力系統(tǒng)的更新提高了對微機保護裝置技術(shù)的要求，所以要采取多種方式來增強微機保護技術(shù)，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)一次設(shè)備微機保護的現(xiàn)代化。

參考文獻

[1]黃靖.微機保護智能主站及其通訊的研究[D].華北電力大學(xué)，2010.

[2]楊帆.基于DSP的綜合數(shù)字化繼電保護裝置[J].重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（3）.

[3]王翠霞.電力系統(tǒng)微機保護淺析[J].電氣傳動自動化，2011（3）.

[4]宋鵬，張秀玉，林丹.基于數(shù)字化變電站的電力設(shè)備故障診斷研究[J].中國電機工程學(xué)報，2013，11（08）：96-99.