電力自動化中微機繼電保護技術的應用探析

李正

摘 要：國民經濟的迅猛發展，對供電的可靠性也提出了越來越高的要求。繼電保護裝置是電力系統中保障電網運行過程安全性、可靠性的重要裝置。較傳統繼電保護裝置而言，微機繼電保護裝置性能更優，工藝結構更為科學。因此，必須推動微機繼電保護裝置的廣泛應用，逐步實現電力系統的自動化。文章重點針對電力自動化中微機繼電保護裝置的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：電力自動化；微機繼電保護技術；應用

微機繼電保護裝置是利用多功能、高性能的計算機作為電力系統的智能終端，通過網絡獲取電力運行及故障信息，并將所獲取被保護元件的數據成功傳送任何一個終端或控制中心，這樣，微機繼電保護裝置不僅有效實現了繼電保護的功能，還實現了正常運行下的測量、通信、控制功能，達到了保護、控制、測量、通信一體化的目的。

1 電力系統中微機繼電保護裝置及特點分析

通常而言，微機繼電保護裝置是利用微處理器，借助于數字處理方法，采用各類模塊化軟件，用以實現多種功能。隨著微機繼電保護技術的進步，其應用范圍越來越廣，功能與性能進一步拓展，尤其是在電力系統保護功能方面，利用各種裝置即可有效實現對變壓器、線路等多種設備的保護，與此同時，借助于微處理器優良的數據處理功能，還實現了傳統繼電保護技術所無法實現的多項保護功能，解決了傳統電磁感應原理保護方式所存在的靈敏度不佳、動作速度慢，以及晶體管繼電保護方式抗干擾性能差、質量不穩定、判據不準等諸多缺陷。隨著數字化進程的加快，大規模集成電路技術推動了微處理器、微機迅速步入實用化階段，由此，微機繼電保護日趨實用。

同傳統繼電保護裝置相比，微機繼電保護具有如下特點：（1）進一步改善了繼電保護裝置的性能及動作特征，提高了動作的正確率；（2）能夠有效擴充相關輔助性功能；（3）具有優良的工藝結構；（4）極大地提高了裝置的可靠性；（5）使用過程方便、靈活性強、界面友好；（6）可遠程監控。

2 電力自動化中微機繼電保護裝置的有效應用

文章以某廠區10kV系統為例，就微機繼電保護在其中的應用加以具體分析。該廠區具有一處110/10kV變電站，以電力負荷分布狀況為依據，分別設置了三處10kV的變配電所，確保變電所都處于負荷中心，利用變電站進行電源的輸送，設計了相應的綜合自動化系統，以下具體就該廠區10kV系統中微機繼電保護技術的應用加以探討。

2.1 微機繼電保護裝置結構分析

該廠區10kV系統采用的微機繼電保護裝置為DVP-600，其與CAN通信網絡、保護裝置機箱、網絡控制器等設備共同構成了全分散式無人值守綜合自動化系統結構。其中，綜合自動化系統主要包括廠站層、間隔層，其中，間隔層具有為不同間隔設備所設置的直流系統監控設備及保護測控綜合設備，例如，變壓器、電容器、后備、10kV線路等保護裝置；廠站層主要包括外設裝置、工程師站、運動通信設備等。DVP-600系統微機繼電保護裝置采用多單片機CPU負責協調，并設置了雙重化硬件，確保獨立機箱能夠通過各單元加以控制，專門負責配電系統電量測量以及繼電保護控制，確保不同單元運行過程的獨立性。采用CAN總線網絡對不同機箱進行了連接，并利用DVP-602通訊管理裝置，對不同機箱加以協調與控制，并將不同機箱信息傳送至變電站，實現配變電所綜合自動化系統，用以滿足無人值守等相關運行的需求。

2.2 微機繼電保護功能的實現

2.2.1 將事故隱患及時消除

在進行分散式系統開發設計過程中，需要保障各線路與機箱的對應，采用CAN總線通信電纜，對主機及開關柜面板加以連接。因大規模復雜電纜的連接極易導致變電磁運行過程出現安全隱患，因此，需要分散微機繼電保護裝置，利用通訊線同主機加以聯絡，由主機進行日常管理，以節約各類信號線接入主控室所需要的龐大的資金投入，有助于進一步提升系統運行過程的安全性、可靠性、可維護性，便于及時消除安全事故隱患。

2.2.2 實現監控保護的獨立性與統一性

通過監控、通信、保護等CPU，分別對相同機箱中的各項功能進行實施和處理，將監控、通信CPU設為相同的插件，將保護CPU設為單獨的插件，不同插件間獨立運行，利用串行通訊加以聯絡，保障監控、保護插件擁有獨立的電源。

2.2.3 提升裝置的穩定性與可靠性

微機保護裝置中各元件采用的均為CMOS工業級芯片，具有強大的抗干擾力、極低的故障率、獨特的布線設計及良好的電磁屏蔽性能，確保裝置的抗干擾功能。當元件出現損壞時，可利用自動化系統，加以處理，保障變電站系統得以順利運行。

2.3 CAN即時通信網絡功能的實現

作為DVPS-600系統的重要組成部分之一，CAN即時通信網絡在分散監控保護裝置及主機CAN通訊卡的聯合使用情況下，能夠利用網絡將微機監控保護設備同上位主機相連，確保微機保護裝置擁有即時電流、功率、電壓、頻率等信息采集功能，實現監控、保護等多項功能。此外，CAN即時通信網絡通過主機可以對設備保護參數、運行方式、工作狀態、執行效果等進行修改，是變電站綜合自動化系統的重要構成。

2.4 DVP-602運動通信設備

該裝置屬于戰端通信RTU管理機，其內部具有獨立的RS-485、CPU、CAN通信等接口，可對自動化信息及監控信息進行分類、匯總及處理，并以此將信息利用RS-232傳送到調度站的前端接收裝置中，實現命令的下達，將各信息傳送至分散測量監控設備中。

2.5 軟件結構

系統軟件采用的是數字信號處理DSP軟件，該軟件借助于數字信號處理技術為系統硬件結構提供了高度集成及大吞吐量的數字化芯片系統。DSP是系統軟件之核心，利用保護算法對所采集數據進行處理和分析，并對不同故障加以判斷，對電參數進行計算，對外圍器件的動作加以管理。具體而言，DSP軟件賦予系統如下功能：（1）實現了模擬量的同步檢測。通過DSP對系統所需信號進行輸入模擬量同步采樣與檢測，對數據采集模塊中斷申請加以響應，并對所得數據進行讀取；（2）實現了頻率、變化率等的越限判斷，對于所計數值不滿足整定要求的，將其認定為頻率故障，并發出相應的保護命令，對時標加以記錄時標；（3）對于各路模擬量加以判斷，利用差動算法對采樣值加以計算和判斷，對于不滿足整定要求的，發出相應的保護命令，并對時標進行記錄；（4）采用DFT算法，對電參數有效值、幅值等進行科學計算，并以此為依據，對是否存在故障進行判斷。并對有功、無功等功率進行分析，將數據存至RAM；（5）采用DFT算法對電流二次諧波的含量進行計算，有效實現了閉鎖保護；（6）能夠在整定時間之內連續實現所需線路電壓模擬量采樣值0；（7）DSP讀取周波數據量時，就會采集相應的開關量輸入信號；（8）一旦通道采樣數據存在較大跳變，會立即發出故障信號。

3 結束語

綜上所述，隨著智能電網建設步伐的加快及規模的日趨擴大，要求繼電保護裝置必須逐步豐富其功能、完善其性能。為了保障電力系統自動化裝備的有效應用，采用傳統繼電保護技術已經難以實現有效保護，為此，電力自動化中微機繼電保護技術的應用已經成為必然之選。

參考文獻

[1]文輝.淺談微機繼電保護裝置和綜合自動化系統的組成及應用[J].科技與企業，2011（7）：129-132.

[2]張偉.電力系統微機繼電保護裝置缺陷分析方法[J].城市建設理論研究（電子版），2011（13）：99-102.

[3]王澤.關于繼電保護可靠性提高措施的探討[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2010（4）：220-224.