微機繼電保護的現狀和應用探討

衛學峰　王志民

摘 要：繼電保護的穩定性與可靠性直接影響著電力系統的供電安全及電力運行的穩定性。微機繼電保護的應用和發展，對于維持整個電力系統的安全穩定運行有著十分重要的理論和現實意義。文章主要就微機繼電保護的現狀、特點、應用、發展等多個方面進行了探討。

關鍵詞：微機繼電保護；故障；應用

1 電力系統微機繼電保護技術的特點

微機保護技術是一門綜合性較強的技術，結合了微電子、計算機及網絡通信技術。微機保護系統的組成部分離不開模塊化軟件和數據通信網這兩部分。微機繼電保護與傳統的繼電保護相比，除了在可靠性方面有了較大提升以外，還具備較強的自檢與巡檢的能力，保護動作的準確程度高；而且，在裝置構成上雖然比傳統繼電保護相對復雜一些，在工藝結構上卻并不復雜，容易形成統一的生產標準，在功能擴展上有著傳統繼電保護技術無法比擬的優勢，可以輕易實現故障錄波、波形分析及低頻減載等功能。微機繼電保護正在以高運算速度、高可靠性、高功能擴展性、自動檢測能力強等優勢，逐漸地擴大其在電力系統中的應用。

2 微機繼電保護與傳統裝置的對比分析

2.1 繼電保護的組成

繼電保護裝置在電力系統中用于保護發電機、變壓器等電力元件不受損害，當電力系統或元件出現異常時，繼電保護裝置判斷故障發生就會迅速將故障電氣設備與電力系統進行隔離。因此，繼電保護首先要具備邏輯判斷的能力，對被保護電氣設備的相關信息按照不同的原理，能夠進行綜合分析判斷，以便做出正確的判斷選擇。繼電保護基本可以分為三部分：信息獲取與初步加工；信息的綜合、分析與邏輯加工、抉斷；抉斷結果的執行。

2.2 信息的傳遞

信息的傳遞和輸送需要依靠電壓、電流，或者開關量。隨著電子技術的引入，通常使用所謂的電流變換器、電壓變換器以及電抗變換器等等。在晶體管型繼電保護、整流型繼電保護以及集成電路型繼電保護中都采用類似的變換環節，其間并沒有本質的差別，這些環節，可以稱為“信息預處理”環衛。微機繼電保護中一般采用數字電路，其工作電平比一般常規繼電保護中的集成電路工作電平要低，因此，計算機繼電保護同樣也需要設置信息預處理環節，需要隔離屏蔽、變換電平等等處理。

2.3 隔離操作

若要實現將發生短路等故障的電氣設備或元件進行保護，一是要做到及時判斷，另一個就是要迅速地與電力系統進行隔離，從而最大限度地減輕故障對電力系統的影響，降低對故障設備的損壞程度。這種操作是通過控制跳閘線圈實現的，也就是給線圈通入電流實現的。

2.4 微機保護與傳統繼電保護的根本區別

微機保護與傳統繼電保護的根本區別在于信息的綜合分析與邏輯判斷方面，兩者在功能實現方面的手段不同。傳統的繼電保護在信息的處理中是靠模擬電路的構成來實現的，即用模擬電路實現各種電量的加、減、乘、除和延時與邏輯組合需求。而微機繼電保護卻是用數字技術進行數值（包括邏輯）運算來實現上述功能的。微機上的數字和邏輯運算不僅是靠硬件實現而是用軟件來進行，計算機上的數字和邏輯運算是通過軟件進行的，即這些運算要通過預先按一定的規則（語言）制定的計算程序進行的。這是與傳統繼電保護方式完全不同的運行模式。微機繼電保護裝置由一些硬件與一套程序共同組成，其中，硬件是功能實現的基礎，而一些判斷和綜合分析都是經由微機中的程序來實現的。可以根據需求來設定各種程序一實現具體的功能。

3 微機繼電保護裝置的主要應用

微機繼電保護有著比傳統繼電保護可靠性更高、靈敏度更強、反應更為迅速的優勢，在電力系統中的應用越來越廣泛。微機繼電保護裝置一般是以微處理器單片機為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等。

3.1 數據采集——模擬量輸入

通過數據輸入/輸出單元系統對所有模擬量測量點進行巡回檢測，并能對模擬數據進行死區判別和越限判別，同時對所有模擬量輸入回路進行相應的濾波和防干擾措施，以確保模擬量的采集準確，最終實現微機繼電保護的檢測精確性和動作的準確性。

3.2 開關量輸入、輸出

對開關量的輸入主要按兩種方式處理，其中像斷路器位置、繼電保護及自動裝置的動作信號等必須快速處理的開關量信號，最好是采用中斷方式；而對某些并不需要快速反應，相對動作緩慢的預告信號等，可以采用巡回監測方式。電力系統中各種電力設備、元件復雜多樣，事故類型也各式各樣，因此，最好能夠將運行中的故障及錯誤及時、準確地記錄下來。比如故障出現時，繼電保護的動作、斷路器的調合閘等動作時間、性質都能夠準確地進行描述記錄，動作的時間精度要求達到秒。

3.3 顯示功能

微機繼電保護還具有即時顯示的功能，主要通過連接計算機主機，就能夠將全站模擬量、開關量等信息數據進行展示。同時，為了加強微機保護的報警及時性，系統檢測到有異常動作時，可以通過閃光、警鳴等方式向值班人員報告，用戶還能夠根據自己的需求，對報警形式附加變色等功能。同時還可以按要求自動推出相關事故畫面。

4 微機繼電保護事故處理的思路

當前，主要基于三種思路來考慮。

4.1 避免故障和錯誤

為了保障電力系統的穩定性，繼電保護的可靠性和準確性是關鍵，應最大限度地避免繼電器故障和發生錯誤動作。主要包括裝置制造中選擇可靠性強及防電磁干擾的的電子元件；裝置能夠實現自動檢測，以便及時發現問題進行報警或者自動完成故障的處理；容錯設計，當發生局部故障時不至于降低整套裝置的性能，不中斷保護裝置的正常運行。

4.2 抑制干擾

電力系統運行過程中會產生很多的電磁干擾，抗干擾能力也是對繼電保護裝置的重要性能參數之一。微機繼電保護的抑制干擾是指除對裝置有用的信號以外，對所有可能對裝置正常工作產生不利影響的系統內部或外部的電磁信號的屏蔽或抑制。電力系統的工作環境十分復雜，繼電保護裝置的周圍有著各種正在運行的電力電子設備。微機繼電保護裝置要能夠抑制來自其他設備的電磁影響，主要包括：明確干擾源，切斷耦合途徑和降低裝置本身對干擾的敏感度。

4.3 故障的自動檢測

由于繼電保護在電力系統運行中的重要地位，決定了其不可能長時間的停機檢修，一旦出現故障要能夠及時、準確地定位并采取措施。危機繼電保護能夠實現故障的自動檢測功能，目前一般有即時檢測和周期檢測兩種，如此則系統的自檢能力得到了很大的提高。除此之外，微機繼電保護系統還可以針對元器件及成組功能進行檢測，以提高檢測的準確性和高定位性。

5 結束語

隨著我國經濟建設的發展和深入，對電力系統的穩定可靠性需求越來越高。智能化與自動化逐漸成為電網建設的發展趨勢，傳統的保護方式也正在向微機保護過度。微機繼電保護正以其獨特的優勢被廣泛應用于電力系統繼電保護中，為電力系統的安全穩定運行保駕護航。

參考文獻

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