變電站微機保護系統的若干問題分析

摘要：近幾年，國家電網進行了較大規模的自動化技術改造，與之相關的無人值守化以及綜合自動化這樣的工程都與二次繼保系統施工相關聯，涉及到不同變電站的具體施工。文章結合工作實際，對變電站微機保護系統進行相關的問題分析。

關鍵詞：變電站；微機保護；線路保護；電容組保護

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0103-03＼

變電站微機保護系統是一種復雜并且特殊的系統，在系統的配置和裝置中，由于各個變電站的具體設備情況以及舊變電站改造過程中涉及相關的用戶利益，部分二次繼保設備改造會在帶電或者部分帶電的情況下進行。

1 微機保護裝置結構

1.1 硬件

變電站微機保護的裝置主要由電源模塊、輸入輸出模塊、主模塊和管理模塊構成。電源模塊的主要構成又包括兩個寬穩壓范圍、開關穩壓電源（高抗干擾模塊式）以及部分外接組件。電源電壓模塊的主要作用是將外加的常規電壓220V轉化為單元內其他模塊所需要的電壓。輸入模塊則主要是將現場送來的二次額定電壓值及電流值的交流信號進行轉化，以便于適合單片機系統A/D采樣的低電壓信號。輸出模塊是將主模塊中的24V分合閘控制信號隔離并擴大，使其能直接驅動斷路器的分合閘。單元裝置的核心就是主模塊，它能完成設備運行參數采集、開關狀態檢測和操作、相關的各種自動控制和繼電保護等。并且單片機的上位機通訊和與外部設備交換信息都是由主模塊進行管理。而管理模塊主要是實現人機對話，完成操作運行過程中的指示和先關數據的顯示，必要時候進行故障報警。

1.2 軟件

保護系統軟件能夠在故障全過程中對繼電器的運行進行計算，保障裝置的可靠性和動作速度。軟件可以自動調整和校正變壓器各側的電流平衡，簡化電流二次接線。同時軟件還具備GPS時間校對、保護動作事件、故障錄波記錄、軟壓板投退等功能，這些功能都在正常運行的情況下由主程序自動運行。

2 微機保護系統分析

2.1 高壓變電站的微機保護布置

由于筆者日常接觸的都是500kV的高壓變電站，現代變電站監控系統都已經實現了內部通訊網絡現代化，變電所的通訊網絡是建立分散和分布式系統的紐帶。而建立好的分散分布式系統具有各個智能電子設備分工明確、各自獨立的特征，任何單獨的電子設備失效，不會影響整個綜合的二次系統，有效地分散了危險。高壓變電所的繼電保護裝置要保證電所與電網安全，在目前的技術條件下就要實現完全獨立的繼電保護功能，于是，分散系統中就要將測控裝置和集中組屏故障錄波器進行分散布置。

傳統的微機保護布置方式基本上采用的是集中布置方式，將繼電器屏和控制屏等全部集中在控制室，所有的信號都由控制電纜引入控制室，這樣布置的好處是便于運行方式的維護，但是很容易使控制電纜引入傳導類的強干擾。隨著技術的發展和認識的推進，分散布置已經是現在廣泛采用的方式，它主要是將保護和監控裝置直接布置到被控制的對象旁邊，在有效地削弱傳導類干擾的前提下，還能減少設備的占地面積，大大縮短了電纜以及相關的投資。分散布置的方式起初只是在110kV的變電站進行改造，現在500kV的高壓變電站基本上已經實現了分散布置的方式。

2.2 抗干擾問題

變電站主變微機保護的工作電流很低，在輸入和輸出時容易因為回路串進干擾引起誤動和拒動誤發信號，保護會利用光耦模件將干擾信號隔離，同時也會對外部輸入的開關量轉換成CPU可以接受的弱電電平。為了避免長電纜串入干擾，跳閘輸出和信號引出都經非電量輸出，引入和引出的電纜都是屏蔽電纜，抗干擾能力得到了極大加強。保護在投入運行中還是能通過保護系統有效阻止干擾，保證設備以及電網的運行安全。

2.3 運行情況

在微機保護系統中，電流和電壓的實時采樣值、變壓器的差動電流和開關的輸入量狀態都可以顯示，現場的維護及調試就很方便了，但是這些數據也只是在主菜單上顯示，不能打印，數據的檢查只能到現場，管理和分析工作也就相應的滯后。相關的存儲報告也不能很好地保存，新的報告會在第一時間刷新舊的報告，不能選擇性地存儲有用的報告，刪除無用報告也只能將所有報告整體刪除，提取有用信息的難度也加大了。保護起動時還要面臨的一個問題就是，當保護起動時在間隔較短的時間又一次起動就會更新資料，從而無法分析后一次起動的原因，給運行分析和事故分析帶來相應的阻礙。這些問題的解決還是要依賴于軟件的更新，只有對相關的軟件進行更換才能消除問題，保證系統運行穩定。

3 微機保護配置問題

變電站微機保護系統的自動化和智能化水平較高，在二次繼保系統的施工中，保護系統的相關配置也面臨一些需要調整的地方。

3.1 變壓器保護

變壓器的保護分為主動保護和后備保護。兩種保護的裝置要求不一樣。主動保護需要配置速斷、差動、溫度和瓦斯等保護，同時能進行35kV側斷路器液壓裝置的故障監測，油溫測量和風扇控制也是必不可少。微機保護系統要在具有非電量保護的情況下，才能接受變壓器發出的信號，將所接受的信號作為事故記錄，啟動裝置的跳閘繼電器，并且將動作信息打印出來，通過信息管理機傳遞給監控

系統。后備保護裝置的配置和主動保護的大不相同，雖然都是進行變壓器的保護，但是使用的裝置和原理卻大相徑庭。后備裝置的主要保護功能范圍是過流、零序過壓、零序過流、負序過流、過負荷、過勵磁及間隙過流重合閘等的保護。該保護系統要在完成上述保護任務的同時完成運行參數測量、狀態監視及控制。在進行上述一系列保護工作的時候將故障時的相關波形進行記錄。后備保護裝置的信息傳輸主要利用CAN總線，聯接通訊單元的上位機，向調度中心傳輸信息。

3.2 線路保護

變電站中微機保護系統進行的線路保護是一套將電流保護、電壓保護和三相重合閘相結合的線路保護。在這套保護裝置中，進行配置就要考慮使用兩個CPU插件。其中的一個插件要滿足32位微機處理器構成保護和重合閘的功能單元，另外一個CPU則是總線不出芯片的單片機，以此構成通用的人機接口單元，只有滿足兩個CPU的線路保護裝置才是完備的保護裝置。線路的保護中，主要是由具體反映相間故障的三段式相間電流保護，還能反映小電阻的接地系統需要的零序電流保護。這項微機保護系統也能在重合閘和TV斷線上實現自動檢測。線路的微機保護可以進行低頻減載，進行遙測、遙控和遙信的操作，也能在運行穩定的前提下，完善自檢功能。

3.3 電容器組保護

該微機保護裝置的保護范圍很廣，電容器保護主要是電流速斷、過電流、過電壓和低電壓、不平衡電壓等的保護。與其他的保護裝置一樣，在電容器微機保護系統中也配置了相應的系統進行運行參數測量、狀態監視和控制等一系列監控功能。變電站微機保護系統的配置，要根據設備的不同而采用不同的軟件，但是變電站中涉及到的許多運行參數的記

錄和監控則是每個保護系統中必不可少的配置。

變電站保護裝置的微機化程度會不斷增強，這也從側面指出，在二次繼電器保護的改造中，施工的質量和人員技術要求將越來越高，要高質量地完成相關工作，就要不斷加強學習，不折不扣地落實相關措施。

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作者簡介：黃盛超（1980-），男，廣東東莞人，廣東電網公司東莞供電局變電管理二所500kV莞城站助理工程師，研究方向：電力運行。

（責任編輯：周 瓊）