微機保護在電力系統一次設備故障中的作用

袁淵 王紫鑫 薛飛

【摘 要】 在電力系統中一次設備中使用微機保護，不僅提高設備的可靠性，改善和提高保護設備的安全性，而且還可以減少安全事故的發生以及降低事故的損失。本文從電力系統繼電保護的發展歷程入手，重點介紹了微機保護技術在一次設備變壓器和輸電線路中的具體應用，文章的最后又對電力系統維護保護技術的發展趨勢進行了分析。

【關鍵詞】 微機保護 ?電力系統一次設備故障 ?作用

1 電力系統繼電保護概述

電力系統微機繼電保護是指以微型計算機和微型控制器作為核心元件，基于數字信號處理技術的繼電保護裝置運用到電力系統中，簡稱為微機繼電保護或者微機保護。電力系統中微機繼電保護技術也是一個不斷發展不斷完善的過程。20世紀60年代得益于半導體二極管的出現，問世了整流型繼電保護裝置;到了70年代，半導體技術得到了進一步的發展，問世了晶體管繼電保護裝置;80年代，由于大規模集成電路的出現，出現了使用該技術的集成電路型的繼電保護裝置;80年代中期，計算機技術和微型計算機技術得到了飛速的發展，微機型繼電保護裝置隨之出現。電力系統越發展越發達，其安全運行就顯得尤為重要，因此要想實現電力系統的安全運行就要求繼電保護技術隨之提高，電力電子技術，計算機控制技術，單片機技術和信息技術的飛速發展為繼電保護技術的發展提供了技術上的保障[1]。

2 微機保護在電力系統中的作用及其應用

2.1 微機保護在電力系統中的作用

電力系統由發電、輸電、變電、配電及用電等環節組成的，通常把直接生產、輸送和分配電能的設備成為電力系統的一次設備也稱為主設備，一次設備構成了電力系統的主體，通常包括隔離開關、發電機、斷路器、電力變壓器、電力母線、輸電線路和電力電纜等設備[2]。但與此同時我們也應看到，微機保護技術也帶來了一些問題，例如由于微機保護裝置中使用了大量集成芯片，以及硬件設備的不斷升級換代，增加了使用人員掌握的難度。因此，為了提高我國電力系統微機保護的現代化水平，適應微機保護的普及和應用，必須采取多種方法和途徑培訓更多合格的具有微機保護專業知識的微機運行和檢修人員。

2.2 微機繼電保護在電力系統中的應用

2.2.1 在變壓器故障中的應用

在電力系統中，變壓器的作用十分的重要，如果變壓器發生故障，就會影響整個電力系統的正常運行。變壓器經常發生的故障主要有三種：短路故障、油箱漏油、套管漏油。在這三種故障中，可以引起短路故障的情況還有好多種，比如引出線的相間短路、單相繞組部分匝線之間的匝間短路等情況。在變壓器沒有故障時，也會存在著不正常工作的情況，比如外部短路引起的過電流、變壓器中性點電壓升高等情況。為了保證變壓器能夠正常的運行，避免故障的出現，可以利用微機保護來保證變壓器的正常運行，從而維護電力系統的正常工作[3]。

2.2.2 在高壓輸電線路中的應用

在電力系統中，除了變壓器以外，高壓輸電線路也是一個非常重要的設備。近幾年來，特高壓輸電線路的發展速度十分的迅速，尤其是500kV的超高壓輸電線路，已經遍布全國，成為電力系統中主要的網架。目前，高壓輸電線路的保護主要有兩種方式：光纖通道的分相電流差動、光纖通道的零序電流差動。然而，在高壓線路的實際運行中，也會產生許多的故障，例如，由于風力吹起來的物體造成的相間短路或對桿塔的接地短路，雷擊過電壓造成的絕緣子表面閃絡等各種暫時性故障。如果沒有微機保護這些暫時性故障就可能是電力運行中斷，電力系統的安全性，可靠性和穩定性就會受到嚴重的影響[4]。

3 微機保護的發展趨勢

3.1 高速數據處理芯片的應用

微機保護裝置所依賴的是計算機系統，而高速數據處理芯片的應用能夠將計算機變成一臺高性能、高速度的機器，成為計算機網絡上的一個智能終端，從而保護整個電力系統的正常運行。基于網絡的電力網可以監控整個電力系統運行的狀況，并將所獲得的情況信息及時的傳給網絡中心，當電力系統一次設備發生故障時，可以在電力網處及時的知曉，從而采取有效的解決措施。

3.2 實現保護、控制、測量、信號和數據通信一體化

在電力系統的發展中，越來越傾向于自動化，自動化程度的提高決定了對微機保護需求的增加。需求的增加決定了微機保護功能的增多，除了基本的保護功能之外，微機保護裝置還要具備其他的功能，比如對數據的快速處理、強大的通信功能、大容量的存儲能力等。現階段，我國已經研發出來新型的微機保護裝置，就是32位數字信號處理處理器，這個微型保護裝置的功能更為強大，能有效的將保護、控制、測量等功能集于一體，實現對電力系統一次設備的保護。

3.3 微機保護的網絡化

目前，電力企業正在對電力系統實行更新改造，對用于電力系統一次設備保護的微機保護裝置，將其與信息技術相融合從而實現微機保護的網絡化是現階段的發展趨勢。在當前的電力系統中，通過對各種有利因素的協調發展，微機保護網絡化的潛在優勢已經很明顯的體現了出來。現今，在微機保護裝置的內部設計中，已經逐漸的融入了網絡化硬件設計思路。

3.4 微機保護的智能化

在20世紀90年代，對于電力系統的繼電保護技術已經得到了很好地發展，維護保護技術的研究工作也進入到了一個新的領域——人工智能領域，隨著人工智能的不斷發展，還創新出了許多的方法來進行故障距離的確定、方向保護以及主設備的保護。人工智能技術的開發和應用不僅能夠快速的檢測故障發生的位置，而且檢測的精準度非常高，還可以將傳統方法難以識別的問題用新辦法、新途徑來解決。

4 結語

對于電力系統的一次設備，采用的是微機保護裝置，這個保護裝置能夠有效的提高一次設備運行的可靠性和安全性，還可以保證整個電力系統處于正常的運行狀態，從而減少設備故障的發生，降低故障所帶來的各種損失。電力系統的更新提高了對微機保護裝置技術的要求，所以要采取多種方式來增強微機保護技術，從而實現電力系統一次設備微機保護的現代化。

參考文獻

[1]黃靖.微機保護智能主站及其通訊的研究[D].華北電力大學，2010.

[2]楊帆.基于DSP的綜合數字化繼電保護裝置[J].重慶工學院學報（自然科學版），2010（3）.

[3]王翠霞.電力系統微機保護淺析[J].電氣傳動自動化，2011（3）.

[4]宋鵬，張秀玉，林丹.基于數字化變電站的電力設備故障診斷研究[J].中國電機工程學報，2013，11（08）：96-99.