變電站綜合自動(dòng)化中微機(jī)保護(hù)單元設(shè)計(jì)

摘要：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好及維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，微機(jī)化將是我國(guó)電力系統(tǒng)二次控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。如何在新形勢(shì)下

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變配電站自動(dòng)化控制是企業(yè)電氣工作者面臨的一個(gè)重要課題。本文在分析變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了微機(jī)保護(hù)單元的相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)；微機(jī)保護(hù)

中圖分類號(hào)：TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3198(2010)11-0343-01

1 引言

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)是在微機(jī)保護(hù)單元發(fā)展的基礎(chǔ)上建立起來的，并隨著微機(jī)保護(hù)單元功能的不斷完善，變電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。由于數(shù)字保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，才使得變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了一個(gè)飛躍，使這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段本文主要探討了變電站綜合自動(dòng)化中微機(jī)保護(hù)單元設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。

2 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、模塊化軟件技術(shù)上發(fā)展起來的，是一種集控制、保護(hù)、測(cè)量及遠(yuǎn)動(dòng)等功能為一體的微機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要是有多個(gè)微機(jī)保護(hù)單元，通訊網(wǎng)絡(luò)，后臺(tái)管理機(jī)，打印機(jī)組成，接線非常簡(jiǎn)單，可方便解決傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)存在的問題，提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性，適應(yīng)了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展和能源管理的要求。主要有以下特點(diǎn)：

(1)功能綜合化：微機(jī)保護(hù)單元具有完善的保護(hù)、測(cè)量、控制功能，自動(dòng)化系統(tǒng)就是利用了保護(hù)單元的完善功能，將根據(jù)保護(hù)需要配置的獨(dú)立的保護(hù)單元，通過一定的結(jié)構(gòu)形式，用一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)連接起來。它綜合了變電站二次系統(tǒng)中除交直流電源以外的全部二次設(shè)備，微機(jī)保護(hù)代替了模擬型保護(hù)，監(jiān)控裝置(后臺(tái)管理機(jī))綜合了儀表屏、操作屏、模擬屏、遠(yuǎn)動(dòng)、中央信號(hào)系統(tǒng)和光字牌等功能，使得接線非常的簡(jiǎn)單。

(2)結(jié)構(gòu)微機(jī)化：系統(tǒng)的主要元件據(jù)實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化，所有功能都是通過微機(jī)來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了將微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)方控制等環(huán)節(jié)同時(shí)并列運(yùn)行，各類運(yùn)行參數(shù)、歷史記錄等均可以通過打印機(jī)打出。還可以根據(jù)需要，實(shí)現(xiàn)于以太網(wǎng)的連接，實(shí)時(shí)的將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

(3)操作監(jiān)視屏幕化：系統(tǒng)將所有的監(jiān)視和操作功能，均通過一臺(tái)后臺(tái)管理機(jī)來實(shí)現(xiàn)。操作人員面對(duì)彩色顯示器進(jìn)行變電站運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全方位監(jiān)視，常規(guī)方式下的指針儀表被屏幕數(shù)據(jù)顯示所取代并可以查詢歷史記錄，常規(guī)方式下龐大的模擬屏被CRT屏幕上的實(shí)時(shí)接線畫面所取代，常規(guī)在控制屏上完成的跳合閘操作被CRT屏幕上的光標(biāo)所取代，只要獲得授權(quán)，輸入密碼，輕輕一按回車鍵，開關(guān)就自動(dòng)完成了跳合閘，而且具有五防閉鎖裝置，提高了操作的可靠性，減少了人為因素，減少了人員的誤操作。

(4)運(yùn)行管理智能化：由于微機(jī)保護(hù)單元具有實(shí)時(shí)在線自診斷功能，這樣不僅在保護(hù)單元的面板上線時(shí)故障類型，而且可以通過系統(tǒng)將將自診斷結(jié)果送后臺(tái)管理機(jī)，使得運(yùn)行人員可以隨時(shí)掌握保護(hù)單元的運(yùn)行狀態(tài)，體現(xiàn)了它的可靠性高、實(shí)時(shí)性好特點(diǎn)。

3 微機(jī)保護(hù)單元的相關(guān)技術(shù)

3.1 微機(jī)保護(hù)定值的存儲(chǔ)

保護(hù)定值在微機(jī)保護(hù)中起著非常重要的作用，它是用戶在裝置投運(yùn)前，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式調(diào)整好并存人EEP—ROM中的，是保護(hù)裝置在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)是否動(dòng)作的標(biāo)尺。

12C總線采用了器件地址的硬件設(shè)置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方式，從而使硬件系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單而靈活的擴(kuò)展方法。

12C總線上所有的節(jié)點(diǎn)都連到同名端的時(shí)鐘線SCL、數(shù)據(jù)線SDL上。12C總線工作時(shí)，任何一個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)都能對(duì)總線實(shí)現(xiàn)控制。當(dāng)某個(gè)主器件節(jié)點(diǎn)控制了總線時(shí)，稱為主控器，主控器完成一次傳輸過程的初始化，發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)及傳輸終止信號(hào)等功能。

3.2 微機(jī)保護(hù)的通訊

在微機(jī)保護(hù)裝置中，各個(gè)保護(hù)CPU板必須實(shí)時(shí)地與管理CPU板之間交換信息。因而微機(jī)保護(hù)中的通訊模塊是其重要的組成部分之一，保護(hù)單元與管理單元一股采用查詢或中斷方式。統(tǒng)中保護(hù)單元與管理單元之間的通訊采用了中斷方式，由于本系統(tǒng)采用80C196的串口中斷來接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，而串口中斷的中斷優(yōu)先級(jí)高于軟件定時(shí)器中斷，為了保證采樣中斷的順利執(zhí)行(每隔1.667ms采樣一次)，在串口中斷子程序的入口處，采用了開放軟件定時(shí)器中斷的方法。

3.3 采樣中斷的軟件設(shè)計(jì)

在微機(jī)保護(hù)中，保護(hù)算法常需要大量的采集數(shù)據(jù)。為了計(jì)算取值方便及提高數(shù)據(jù)的排隊(duì)更新速度，在RAM區(qū)容量允許的情況下，可將排隊(duì)暫存區(qū)較需要保存的數(shù)據(jù)量適當(dāng)擴(kuò)大。本裝置中采樣值存儲(chǔ)區(qū)的設(shè)計(jì)采取了雙倍暫存區(qū)擴(kuò)展法。

3.4 保護(hù)的軟件設(shè)計(jì)

保護(hù)軟件是利用系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的故障電流、電壓為電量，通過保護(hù)的方法來判斷故障性膚，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的保護(hù)定值大小和時(shí)間來判斷是否去執(zhí)行跳閘。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在分析了變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展特點(diǎn)與趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析了微機(jī)保護(hù)單元的相關(guān)技術(shù)及主要功能，微機(jī)保護(hù)單元設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量、控制、保護(hù)等功能的一體化，可靠性高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，解決了變電站二次系統(tǒng)存在的一些薄弱環(huán)節(jié)，去掉了繁瑣的儀表屏、操作屏等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了二次功能的綜合化和結(jié)構(gòu)的微機(jī)化。對(duì)于提高我國(guó)點(diǎn)電站自動(dòng)化水平具有一定幫助。