關(guān)于電力系統(tǒng)變電所微機(jī)保護(hù)技術(shù)的研究

張智行 徐前前

摘要：目前，對(duì)變電站的保護(hù)主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行的，因此對(duì)計(jì)算機(jī)的管理規(guī)定也應(yīng)該有相應(yīng)的規(guī)范，同時(shí)對(duì)它們的應(yīng)用也應(yīng)該簡(jiǎn)化，以增加效率和提升控制精度，但總體而言，單位的使用情況反映得不錯(cuò)。本章首先分析了電力系統(tǒng)中變壓器微機(jī)的保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，并研究了變壓器中心型的保護(hù)方法，然后剖析了軟件系統(tǒng)的安全性，包括體系結(jié)構(gòu)，基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性以及軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，尋求了變壓器微機(jī)防護(hù)技術(shù)發(fā)展的新途徑。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);變電所;微機(jī)保護(hù)技術(shù)

從九十年代初期開始，變電所自動(dòng)化技術(shù)在中低壓變電所系統(tǒng)中就獲得了普遍的運(yùn)用，而目前也正在中高壓變電所系統(tǒng)中逐步獲得了發(fā)展。隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)技術(shù)提出了更高的要求，其中最主要的有兩條：1、使用新型高效通訊網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)日益增長(zhǎng)的技術(shù)要求;2、建立由廠商共同執(zhí)行的變電站自動(dòng)控制系統(tǒng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)各個(gè)廠家的要求。

1調(diào)整電力系統(tǒng)變電站微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的機(jī)電式繼電器保護(hù)體系，在下列一些方面均有其難以克服的缺陷：（1）動(dòng)作緩慢，一般不超過(guò)零點(diǎn)零二二S。（2）沒(méi)有自動(dòng)檢測(cè)與自控，對(duì)安全保護(hù)設(shè)施內(nèi)元器件的損傷不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。（3）每一種保護(hù)方式都是通過(guò)適當(dāng)?shù)挠布瓦B接實(shí)現(xiàn)的，受保護(hù)的設(shè)備功能靈活性較弱。（4）對(duì)系統(tǒng)中某些較復(fù)雜的防護(hù)手段，參數(shù)調(diào)整復(fù)雜，調(diào)試工程量較大，靈敏度低。

微處理器的保護(hù)系統(tǒng)，充分利用并完成了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、邏輯判斷、數(shù)字計(jì)算等數(shù)據(jù)處理功能，同時(shí)又在應(yīng)用軟件的幫助下，除去了傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)之外，它最主要的優(yōu)點(diǎn)就是速度快、靈敏度高。另外，微處理器對(duì)保護(hù)系統(tǒng)有較高的綜合分析與邏輯判斷能力，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，抗干擾能力強(qiáng)，安全性較高;微保護(hù)機(jī)構(gòu)的特性和性能可以通過(guò)修改軟件輕松選擇、調(diào)試，因此具有更大的靈活性;微處理器保護(hù)具有較好的通信功能，方便編制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，最終無(wú)需值班，這對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化水平具有重要意義。用于自主研發(fā)的智能手機(jī)同步數(shù)據(jù)采集卡微處理器保護(hù)，完全可以使用單臺(tái)技術(shù)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)來(lái)自中小型變壓器結(jié)構(gòu)的所有保護(hù)和自動(dòng)化功能。

2電力系統(tǒng)變電站微機(jī)保護(hù)特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和記錄、控制和操作聯(lián)鎖、微處理器保護(hù)等功能，以及與遠(yuǎn)程操作控制中心的通信、與計(jì)算機(jī)的通信、自診斷、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能。微處理器保護(hù)系統(tǒng)中模擬量的采集一般有兩種方式，即通過(guò)監(jiān)測(cè)連續(xù)采樣和監(jiān)測(cè)其交換，直流采樣測(cè)量傳感器可轉(zhuǎn)換交流電壓、交流電流、有功功率、無(wú)功功率等。該方法可作為轉(zhuǎn)化A/D單極性的參數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)化率的要求不高，精度更簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但這種方式的主要缺點(diǎn)是對(duì)電轉(zhuǎn)換器投資大，二次布線維護(hù)復(fù)雜，發(fā)射機(jī)有一定的延遲，因此這種方法通常用于監(jiān)測(cè)過(guò)程，并具有穩(wěn)定相對(duì)緩慢的變化率。采用交流電壓和交流電流變換器對(duì)交流電壓±5V信號(hào)進(jìn)行采樣控制。

這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資快，運(yùn)行可靠，缺點(diǎn)是方案設(shè)計(jì)比較繁瑣，在技術(shù)上，復(fù)雜的控制精度需要提高，同時(shí)，要求A/D的過(guò)渡接口是雙極的，需要更高的轉(zhuǎn)換速度。如果數(shù)據(jù)采樣率太低，由于供電系統(tǒng)初始故障力矩，電壓和電流含有相當(dāng)高的諧波分量，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)處理的頻率混合和失真。為避免與頻率匹配，采樣頻率需要相當(dāng)高，取樣頻率越高，則處理器速度也越高，不過(guò)，因?yàn)槟壳拔⑻幚砥鞯拇蟛糠直Ｗo(hù)原理都反映了工作頻率的體積，于是就在取樣之前設(shè)置了一種模擬低頻濾波器，同時(shí)考慮了電壓和電流等信號(hào)中的高頻分量，也因此減少了取樣頻率，從而減少了對(duì)微系統(tǒng)硬件的要求。

3計(jì)算機(jī)保護(hù)變電站運(yùn)行中常見問(wèn)題

3.1自動(dòng)化變電站二次控制裝置存在不完全或不正確的報(bào)警，妨礙人員在變電站正常值班和故障排除工作。

3.210kV單相接地信號(hào)精度低。

3.3變電站轉(zhuǎn)換器微保護(hù)后，由于干部教育部門值班人員等沒(méi)有及時(shí)跟進(jìn)，真正熟悉保護(hù)原理、自動(dòng)化裝置的實(shí)際工作原理的人員很少。

3.4微處理器設(shè)備的維修在很大程度上依賴于在外部單位工作的工程師，這不可避免地使微處理器的應(yīng)急維護(hù)困難重重，在一定程度上影響了變電站的安全供電。

3.5變電站投入使用后，研究工作模式，有的仍在普通變電站值班，沒(méi)有反映勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高人力資源的重新配置和調(diào)整。

4如何加強(qiáng)變電站管理

根據(jù)變電站的上述特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，為更好地發(fā)揮其在變電站供電領(lǐng)域的作用，以及要把它們從一站到另一站轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展服務(wù)，無(wú)論從干部還是技術(shù)兩個(gè)方面都要加強(qiáng)管理。

4.1確保變電站人員安全運(yùn)輸?shù)男氯耸鹿芾泶胧?/p>

（1）改進(jìn)專用計(jì)算機(jī)的管理，計(jì)算機(jī)接口和內(nèi)部軟件的技術(shù)處理，開發(fā)微支持計(jì)算機(jī)的管理方法，對(duì)違反規(guī)定的員工進(jìn)行培訓(xùn)和認(rèn)證。

（2）變壓器值班員的工作質(zhì)量要求，將超過(guò)電磁變壓器以及晶體管數(shù)量變電站，所以一般需要具備獲得普通中等專業(yè)學(xué)校和高等院校學(xué)歷證書的工作人員。

（3）人事服務(wù)部門應(yīng)當(dāng)及時(shí)培訓(xùn)微變電站值班人員計(jì)算機(jī)知識(shí)基礎(chǔ)和微保險(xiǎn)工作基礎(chǔ)，并提高相關(guān)工程技術(shù)人員和調(diào)度人員的培訓(xùn)水平。

（4）變電站要確保職工正常用電，為企業(yè)建立高效基層，所以變電站要時(shí)時(shí)值班，為了確保電源裝置的安全工作，所以變電站隨時(shí)都可以加強(qiáng)，絕對(duì)不可放松。

4.2控制自動(dòng)變電站安全運(yùn)行的技術(shù)措施：

（1）顯示環(huán)境溫度、電壓、電流等主要的工作參數(shù)，必須簡(jiǎn)潔直觀，以方便于值班管理。

（2）結(jié)合變電站封閉母線的電壓，設(shè)置下部自動(dòng)跳閘報(bào)警，閉路線路電壓不正常時(shí)，應(yīng)能及時(shí)給出報(bào)警信號(hào)，使值班員及時(shí)調(diào)整處理，最終提高變壓器站供電電壓的質(zhì)量。

（3）為完成母線電壓與相電壓的切換，線路電壓需要經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確指定，設(shè)備人員能夠自行區(qū)分P，R-熔斷器KB、KU、KS熔斷器和單相接地故障，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的表示。

5微機(jī)保護(hù)的保護(hù)類型

5.1線路保護(hù)：微處理器線路保護(hù);微處理器電容保護(hù);微處理器路徑保護(hù);微處理器零序列線路保護(hù);微機(jī)橫向差分電流線路的保護(hù)。

5.2主要的電氣設(shè)備保護(hù)：微機(jī)雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù);微機(jī)三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù);微型變壓器的備用保護(hù);微型發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù);微型發(fā)電機(jī)的備用保護(hù);微處理器電動(dòng)機(jī)的差動(dòng)保護(hù);微處理器電源保護(hù);微機(jī)廠采用的可變保護(hù)裝置。

5.3檢測(cè)儀器：微米遙測(cè)遙控設(shè)備;遙控器;微處理器遠(yuǎn)程配置裝置;微處理器自動(dòng)同步設(shè)置;自動(dòng)復(fù)位設(shè)備開關(guān)裝置。

6.結(jié)論

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是指在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將變電站的控制、測(cè)量和信號(hào)裝置結(jié)合起來(lái)，用全自動(dòng)新型二次設(shè)備更換二次機(jī)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電二次設(shè)備的多種功能，通過(guò)不同的模塊化程序安裝設(shè)備，而不是通過(guò)人機(jī)界面設(shè)備連接大量本地通信的信號(hào)電纜，實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化控制、監(jiān)視、測(cè)量和記錄打印系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于文濱. 關(guān)于電力系統(tǒng)變電所微機(jī)保護(hù)技術(shù)的研究[J]. 黑龍江科技信息，2012（23）：3-3. DOI：10.3969/j.issn.1673-1328.2012.23.040.

[2] 史春森，李永軍，叢文魁，等. 關(guān)于大慶油田110 kV變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置的研討[J]. 黑龍江電力，2004，26（3）：185-189. DOI：10.3969/j.issn.1002-1663.2004.03.007.

[3] 黎錚陽(yáng). 關(guān)于備自投保護(hù)在實(shí)際運(yùn)行中問(wèn)題的探討[J]. 大科技，2016（30）：72.

[4] 孟祥忠. 混雜Petri網(wǎng)行為理論及其在礦區(qū)電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用研究[D]. 同濟(jì)大學(xué)，2006. DOI：10.7666/d.w1657933.

[5] 周朝霖. 關(guān)于自動(dòng)空氣開關(guān)（塑殼開關(guān)）選擇性和速動(dòng)性的討論[C]. //華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會(huì)輸配電技術(shù)研討會(huì)2002年年會(huì)山東電機(jī)工程學(xué)會(huì)交流論文集. 2002.

作者簡(jiǎn)介：姓名：張智行，性別：男，籍貫：湖北省松滋市，民族：漢，出生年月：2000.01.29，學(xué)歷：本科