配電網(wǎng)系統(tǒng)微機保護原理及其應用

周光磊

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的電力工程的發(fā)展也日新月異。在電網(wǎng)運行過程中，微機保護系統(tǒng)的應用可以顯著提升電網(wǎng)的自動化運行水平和管理水平。為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，需要全面了解微機保護裝置的工作原理和特點，對高壓配電危機保護的故障進行正確分析和處理。文章基于對10kV配電所微機保護裝置和微機保護硬件與故障的特點，結(jié)合實際案例對微機保護發(fā)生故障的原因進行分析，以保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)系統(tǒng);微機保護原理;應用

引言

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，對電網(wǎng)的自動化管理水平和自動化運行水平的要求日益提升。隨著設備智能化程度以及計算機技術(shù)的日漸成熟，微機保護系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應用日益普遍，顯著提升了電網(wǎng)的自動化水平，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

110kV配電所微機保護裝置的特點

在常規(guī)情況下，為了提高電網(wǎng)自動化程度，會為高壓配電所配置一定數(shù)量的計算機設備。為了保證計算機設備的良好運作，通常會加裝微機保護系統(tǒng)來提高其安全性。其裝置特點如下。

1.1 可靠性高

由于高壓電網(wǎng)自身的特殊性，常規(guī)的保護方法往往不能滿足其對錯誤判斷和分析的需求。隨著微機保護裝置的應用，常規(guī)方法的弊端得到彌補，在特定程度指揮下，微機保護裝置可以對錯誤進行有效識別并排除干擾。與此同時，裝置還能進行自我診斷，自身硬件如果運行異常會及時發(fā)現(xiàn)處理，避免故障發(fā)生，進一步提高了裝置的安全性。

1.2 方便調(diào)試和維護

與傳統(tǒng)繼電保護裝置相比，便于調(diào)試和維護是微機保護裝置的另一大優(yōu)勢。傳統(tǒng)保護主要有電磁型、整流型等，在進行較為復雜的高壓配電保護時工作量較大，就調(diào)試而言花費時間為一周左右，可能還要更長。對高壓配電的保護通常都使用布線邏輯，實現(xiàn)功能是線路和硬件設備共同作用的結(jié)果，想要確認保護裝置的完好性必須校驗其各種功能，工作量大而且復雜。微機保護裝置則沒有這些煩惱，其通過軟件系統(tǒng)來控制各個功能，通過簡單的操作就能完成傳統(tǒng)保護方法費時費力的調(diào)試工作，減輕了維護工作的壓力。

1.3 靈活性大

微機保護裝置通過軟件控制不同的功能，在電路保護中，不用改變硬件設備，同一套硬件設備裝上不同的軟件就能控制不同保護原理的電路。這一特點使微機保護的操作更加靈活，可以通過變換內(nèi)置軟件來適應電力系統(tǒng)不同運行原理的改變。

2微機保護硬件與故障特點

2.1 構(gòu)成原理與傳統(tǒng)方式差異大

隨著計算機技術(shù)的成熟發(fā)展，其技術(shù)被應用于多個領域，其中微機保護裝置就是其在高壓配電方面應用的衍生產(chǎn)物，組成部分包括硬件和軟件。與傳統(tǒng)保護裝置不同，計算機硬件保護原理作為一個新概念是以單片機型的CPU為核心，搭配各種不同型號存儲器和I/0接口組成。微機保護裝置的保護原理是以單片機型的CPU為核心，通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線這三大總線連接外部擴展電路，依據(jù)軟件編輯的操作流程運行，運算電網(wǎng)參數(shù)并進行邏輯判斷，與預設條件一致時發(fā)出合閘或者跳閘的指令。

2.2 傳統(tǒng)的檢測設備不再適用

示波器、萬用表等檢測方法是常用的傳統(tǒng)保護裝置檢測法，這些檢測手法僅僅能在較為簡單的整流型和電磁型保護中發(fā)揮效用。在對復雜電路進行保護時，比如集成電路保護、晶體管保護等，需要示波器才能進行，否則無法完成檢測。面對微機保護裝置的硬件電路，更無法進行有效檢測，原因如下：（1）微機保護電路具有特定的數(shù)據(jù)傳輸格式，數(shù)據(jù)流波形的自變量是離散時間而非連續(xù)時間。而且與傳統(tǒng)傳輸方式不同，其傳輸總線方式是八位二進制碼。（2）進行信號模擬分析時，一些參數(shù)如信號幅值等并不是十分重要，因為其是以一固定門限值作為參照標準的。用信號與之比較，看信號是高出這一門限值還是低于這一門限值，同時分析系統(tǒng)時鐘和這些數(shù)字信號間的相對關(guān)系。（3）微機保護電路結(jié)構(gòu)較為復雜，為了提高其保護功能，還使用了大規(guī)模集成電路芯片。要想對其性能進行檢測，需要有專門的、有針對性的設備，傳統(tǒng)檢測設備無法滿足需要。

2.3 微機保護裝置故障原因類型

通過分析裝置異常統(tǒng)計結(jié)果，得出接觸不良是微機保護告警的主要原因，約占總數(shù)的50%～60%;因為外回路告警的占10%～20%;因為裝置自身而告警的占30%～40%。

3故障案例分析

某建筑工程占地總面積217034.50m2，其中總建筑面積為303230m2，配電房電力為10kV，繼電保護采用微機保護，在進線柜、PT柜、變壓器柜、出線柜內(nèi)分散單獨安裝微機保護裝置。單個高壓柜安裝一套對應的微機保護系統(tǒng)（型號：NZB系列或四方CSC-221系列），所有的微機保護裝置都是單獨運行的，本文以此高壓配電網(wǎng)為例，對微機保護故障進行分析。

3.1 10kV配電微機保護優(yōu)點

（1）NZB系列變電保護單元保護可靠性得到提升，其對總線路進行錯誤檢測的同時不斷進行自我糾錯。系統(tǒng)采用大規(guī)模高集成度芯片替代很多測量儀表和保護繼電器，在完成多樣化保護監(jiān)測的同時還減少了控制屏與開關(guān)柜的接線。（2）保護技術(shù)更加先進。采樣和數(shù)模轉(zhuǎn)換都使用先進技術(shù)，用DSP信號處理芯片對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，保障了測量的高精度。現(xiàn)場觀察和參數(shù)設定可以通過液晶顯示和鍵盤來進行。（3）開關(guān)量、模擬量、供電電源以及通信接口等硬件設計使用不同于常規(guī)的處理措施，隔離和抗干擾性能加強，而且可直接安裝使用，方便快捷。

3.2 故障表現(xiàn)

3月7日首次發(fā)現(xiàn)10#出線柜出現(xiàn)功率等數(shù)據(jù)失常。3月7日、8日、9日、15日追蹤觀察發(fā)現(xiàn)10#出線柜均出現(xiàn)過功率數(shù)值過大現(xiàn)象。3月17日將10#出線柜與9#出線柜上的微機保護裝置對調(diào)，結(jié)果10#出線柜顯示數(shù)據(jù)恢復正常，而9#出線柜報表數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。

4微機保護裝置其他問題的應對措施

4.1 電源線路防雷措施

危機裝置電源雷侵害主要是經(jīng)過線路侵入的，經(jīng)過統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，電子設備受到的80%雷害都是由于雷電侵入到電源中造成的。由于雷電會產(chǎn)生比較大的電壓，過電流不能一次性瞬間完成泄流和限壓，因此可以采用下述措施進行預防：（1）將低壓氧化物避雷器安裝到低壓線路上，并將低壓氧化鋅避雷器安裝到變壓器低壓側(cè)。（2）高壓避雷器接地和低壓避雷器接地要和變壓器工作接地連接到一起，并連入系統(tǒng)主接地網(wǎng)，將避雷器安裝到控制室交流柜開關(guān)出現(xiàn)側(cè)。

4.2 通信線路防雷措施

為了避免感應雷顛簸信號侵入到二次電纜，損壞微機保護裝置發(fā)送端模塊和接收端模塊，需要采用分級保護的方法對信號線路進行保護，避免外來過電壓超過電子元件承受能力，需要將信號避雷器安裝到電纜二次設備，然后將一個瞬態(tài)過電壓保護器穿入線路中，防止過壓雷電波入侵，減少雷電對系統(tǒng)設備的沖擊。

結(jié)語

綜上所述，隨著科技的進步，微機保護裝置在高壓配電領域得到有效使用，減少了維護人員的工作量，提高了安全性。為了更好地運用這一技術(shù)，提高其應用效率，維護人員需要進一步掌握相關(guān)原理與操作，提高對故障的敏感性，準確判斷、分析故障并處理緊急情況，保證供電系統(tǒng)良好運行。

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（作者單位：韶關(guān)市擎能設計有限公司）