微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的應(yīng)用

趙天明

（中國(guó)電建海外投資有限公司，北京 100048）

0 引 言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)得到了快速發(fā)展和提高。微機(jī)繼電保護(hù)是我國(guó)引進(jìn)的一項(xiàng)新興技術(shù)，在水力發(fā)電過(guò)程中得到了很好應(yīng)用，但仍然存在各種各樣的問(wèn)題需要分析和解決。所以，要更好地在水力發(fā)電中應(yīng)用繼電保護(hù)這一項(xiàng)措施，節(jié)約資源和能源。

1 微機(jī)繼電保護(hù)的相關(guān)概念

微機(jī)繼電保護(hù)，是我國(guó)在發(fā)展水力發(fā)電過(guò)程中一項(xiàng)重要的電力保護(hù)系統(tǒng)。顧名思義，微機(jī)繼電保護(hù)就是說(shuō)在電力保護(hù)系統(tǒng)中加入微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)技術(shù)。然而，我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)于20世紀(jì)六七十年代才開(kāi)始大規(guī)模發(fā)展，所以我國(guó)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)并不是很完善，且應(yīng)用過(guò)程中存在著很多問(wèn)題。但是，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)在大規(guī)模集成電路方面得到了高效利用。

由于微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)在我國(guó)出現(xiàn)的時(shí)間較晚，在我國(guó)比較偏遠(yuǎn)的省份并沒(méi)有得到很好的利用。國(guó)家高度重視該處理技術(shù)的應(yīng)用，并對(duì)推進(jìn)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)提出了很高要求。如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)也得到了快速發(fā)展，對(duì)電力能源提出了較大需求。此時(shí)，將微機(jī)繼電保護(hù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，可以確保電力系統(tǒng)正常、高效運(yùn)行。

電力系統(tǒng)中，要使微機(jī)在繼電保護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，需要對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)有全方位的了解和掌握。電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)的輸入信號(hào)通常被定義為虛擬形式的模擬量，其對(duì)數(shù)字量的計(jì)算和判斷一般由計(jì)算機(jī)完成，因此需要借助電壓、電流互感器預(yù)處理輸入的模擬量。通常，繼電保護(hù)選擇的模擬量往往從輸入信號(hào)中產(chǎn)生，而且是基波形式的模擬量。分析繼電保護(hù)的規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，如果被測(cè)信號(hào)頻率為f0，那么采樣階段所使用的采樣頻率2f0需要低于f1。此外，進(jìn)入采樣器前，還需要借助前置模擬濾波對(duì)超過(guò)0.5f1的諧波進(jìn)行分量處理[1]。

2 微機(jī)繼電保護(hù)的主要特點(diǎn)

大量調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行對(duì)比后，微機(jī)繼電保護(hù)具有多方面的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為下述幾個(gè)方面。第一，繼電保護(hù)的動(dòng)作性能和特征得到了有效改善和提高，確保了其動(dòng)作的正確率。通常情況下，它具有很強(qiáng)的記憶力，可以通過(guò)自動(dòng)控制對(duì)故障分量進(jìn)行有效保護(hù)，且一些新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù)如狀態(tài)預(yù)測(cè)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制及自適應(yīng)等，都具有非常高的運(yùn)行正確率，已經(jīng)在大量實(shí)踐中得到了有效證明。第二，從數(shù)字元件的角度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，它的主要特點(diǎn)是不易受電源波動(dòng)、溫度變化和使用年限的影響，而且不受元件更換的影響，同時(shí)巡檢和自檢能力較強(qiáng)，可以借助軟件對(duì)其主要元件、部件的實(shí)際運(yùn)行情況及功能軟件本身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。第三，操作靈活便利，人機(jī)界面趨于友好，維護(hù)和調(diào)試便利，一定程度上縮短了維修時(shí)間。根據(jù)微機(jī)繼電保護(hù)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可以借助軟件方法在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其特性、結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。第四，微機(jī)繼電保護(hù)裝置具有串行通信功能，能夠與變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效聯(lián)絡(luò)，更好地發(fā)揮微機(jī)保護(hù)的遠(yuǎn)方監(jiān)控性能。

3 常規(guī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的劣勢(shì)

在水力發(fā)電系統(tǒng)中，常規(guī)繼電保護(hù)得到了廣泛應(yīng)用，但在具體施工過(guò)程中出現(xiàn)了很多不足。在具體的工作過(guò)程中，需要對(duì)機(jī)器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間調(diào)試，一定程度上延誤了工作時(shí)間，且也無(wú)法確保水力發(fā)電系統(tǒng)的安全，不能良好地保證繼電保護(hù)的安全性。同時(shí)，常規(guī)繼電保護(hù)的使用功能有限，無(wú)法有效擴(kuò)大其工作范圍，導(dǎo)致其工作效率不高。此外，常規(guī)繼電保護(hù)應(yīng)用過(guò)程中，綜合收費(fèi)較高，無(wú)形增加成本。下面將對(duì)常規(guī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的劣勢(shì)給予介紹。

3.1 綜合費(fèi)用較高

常規(guī)的繼電保護(hù)系統(tǒng)在單套價(jià)格上略優(yōu)于微型繼電保護(hù)系統(tǒng)，但是常規(guī)的繼電保護(hù)系統(tǒng)勘測(cè)點(diǎn)較多，也就是說(shuō)使用的勘測(cè)系統(tǒng)數(shù)量較多，所以常規(guī)的繼電保護(hù)系統(tǒng)的費(fèi)用高于微型繼電保護(hù)系統(tǒng)。常規(guī)的繼電保護(hù)系統(tǒng)在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)漏洞和錯(cuò)誤，需要人工修改和調(diào)整。因此，微型繼電保護(hù)系統(tǒng)的費(fèi)用低于常規(guī)的電力保護(hù)系統(tǒng)。

3.2 調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)

常規(guī)的繼電保護(hù)系統(tǒng)分為很多類型，這些保護(hù)系統(tǒng)在安裝過(guò)程中很費(fèi)時(shí)間，而且會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。相對(duì)于一些復(fù)雜的繼電保護(hù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在安裝和測(cè)試過(guò)程中會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間。

3.3 安全可靠性較低

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)需要人工實(shí)地勘測(cè)每一個(gè)發(fā)電站的數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行匯總。人工工作過(guò)程中，數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌和規(guī)劃經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。所以，統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時(shí)，人工工作的數(shù)據(jù)不可靠。相較而言，微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)將比人工勘測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。此外，使用過(guò)程中，常規(guī)繼電器無(wú)法對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行有效糾正，且數(shù)據(jù)采集和處理過(guò)程中也存在或多或少的不準(zhǔn)確性，即使出現(xiàn)問(wèn)題，也無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行有效糾正。如果遇到外界干擾，將無(wú)法有效抵抗干擾信號(hào)，導(dǎo)致其正常運(yùn)行過(guò)程經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工作上的失誤，甚至造成不可挽回的損失。由于常規(guī)繼電保護(hù)的科技含量不夠先進(jìn)，致使其無(wú)法對(duì)出現(xiàn)的事故進(jìn)行及時(shí)、有效排除。這樣不僅影響水力發(fā)電的工作效率，而且延誤工作時(shí)間。在常規(guī)繼電保護(hù)中，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致操作緩慢，尤其是數(shù)據(jù)的采集和問(wèn)題的識(shí)別，效果不理想。

3.4 功能單一

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)功能單一，需要安裝各種表才可以測(cè)出其相應(yīng)的數(shù)據(jù)，且傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)并不具備遠(yuǎn)方監(jiān)控和遠(yuǎn)方調(diào)試功能，也不會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)試。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備占地面積大，體積容量大，往往會(huì)浪費(fèi)水電廠有限的空間資源。此外，體積大的物體檢修時(shí)會(huì)更加困難，也會(huì)浪費(fèi)更多的人力和物力[2]。

4 微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的優(yōu)勢(shì)

在水利發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用微機(jī)繼電保護(hù)，可以更好地推動(dòng)我國(guó)水力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。雖然微機(jī)繼電保護(hù)在我國(guó)并未得到廣泛應(yīng)用，但是其發(fā)揮的作用不容忽視。它借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，可以對(duì)水利發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行有效操作和控制，不僅可以確保數(shù)據(jù)采集的全面、完整，而且能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理。在安全操作方面，微機(jī)繼電保護(hù)在設(shè)備功能上采用了多功能的智能化操作，并對(duì)其綜合收費(fèi)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。這樣不僅可以有效提升其工作效率，而且有效控制了成本，將更好地推動(dòng)著我國(guó)水力發(fā)電的發(fā)展。

4.1 調(diào)試與維護(hù)方便

微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)改變了我國(guó)傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)由人工操控的特點(diǎn)，所有的電力信息系統(tǒng)都通過(guò)數(shù)字化處理進(jìn)行集成，所以微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)在信息統(tǒng)計(jì)方面比傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)更加便捷和快速。此外，發(fā)電站之間的信息傳輸和控制不需要人工進(jìn)行監(jiān)控，更多是利用微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。這樣可以在節(jié)省人力、物力的情況下，縮短調(diào)試時(shí)間和維護(hù)時(shí)間。即便微機(jī)繼電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，也可以通過(guò)微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)進(jìn)行維護(hù)和善后。

4.2 可靠性更高

微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)充分利用了計(jì)算機(jī)的智能化和其高速的運(yùn)算能力。計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的儲(chǔ)存能力和記憶能力，對(duì)促進(jìn)微機(jī)繼電電力保護(hù)系統(tǒng)也是很重要的功能。所以，在利用微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)處理繼電保護(hù)的過(guò)程中，可以避免一些干擾進(jìn)行判斷。計(jì)算機(jī)可以智能識(shí)別一些錯(cuò)誤直接進(jìn)行維護(hù)，還可以節(jié)省人力物力。微型計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)受溫度、濕度和其他環(huán)境因素的影響，所以說(shuō)微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)是可靠的[3]。

4.3 智能化的遠(yuǎn)方監(jiān)控

微機(jī)繼電電力保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)與我國(guó)其他的一些高科技相聯(lián)系，且已成功融合在一起，如監(jiān)控系統(tǒng)、錄像技術(shù)，已經(jīng)與我國(guó)的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)緊密相關(guān)，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)智能化的遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。

4.4 靈活性較高

微型計(jì)算機(jī)和處理機(jī)的最大特點(diǎn)是靈活性高，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改動(dòng)和調(diào)整，可以最大限度適應(yīng)當(dāng)前多變的環(huán)境。微型計(jì)算機(jī)和處理通過(guò)軟件進(jìn)行工作，可以用不同的硬件改變軟件功能，最后實(shí)現(xiàn)功能的改變和功能的多樣化。所以，微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)具有很高的靈活性，可以應(yīng)對(duì)更多的突發(fā)情況。

5 微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的調(diào)試與運(yùn)行應(yīng)用

在水力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試環(huán)節(jié)，微機(jī)繼電保護(hù)發(fā)揮的作用不可替代。出廠前，微機(jī)繼電保護(hù)的所有設(shè)備需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督和反復(fù)的調(diào)試試驗(yàn)，以確保其能夠在水力發(fā)電過(guò)程中更好地發(fā)揮作用?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，需要對(duì)其元器件進(jìn)行全方位檢查，以保證元器件的整體質(zhì)量。在確保元器件正常運(yùn)行的同時(shí)，接通同流控制電流，對(duì)保護(hù)邏輯進(jìn)行有效校核，對(duì)計(jì)算定值進(jìn)行輸入與設(shè)定。隨后，可以借助繼電保護(hù)試驗(yàn)儀對(duì)其進(jìn)行模擬試驗(yàn)，校對(duì)核定定值，通過(guò)控制模擬量確保微機(jī)繼電保護(hù)的正常運(yùn)行。對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，需要通過(guò)整組聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)來(lái)確保裝置運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，通過(guò)微處理器與微型計(jì)算機(jī)開(kāi)展升壓與升流試驗(yàn)，對(duì)正常工作狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效調(diào)試，根據(jù)調(diào)試結(jié)果對(duì)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察，以更好地發(fā)揮微機(jī)繼電保護(hù)的功能。

6 結(jié) 論

綜上所述，要促進(jìn)微機(jī)繼電保護(hù)水力發(fā)電，就要理解相關(guān)概念，清楚明白地了解常規(guī)的繼電保護(hù)存在的漏洞、缺點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。微機(jī)繼電保護(hù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，在促進(jìn)水利發(fā)電的過(guò)程中有著不可替代的重要作用。因此，要重視微機(jī)繼電保護(hù)在水利發(fā)展中的應(yīng)用。

[1] 王玉夏.微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技投資，2017，（15）：187.

[2] 孫金麗.微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的應(yīng)用[J].大科技，2014，（28）：186-187.

[3] 王 濤.微機(jī)繼電保護(hù)在水力發(fā)電中的應(yīng)用[J].四川水泥，2016，（2）：117.