繼電保護裝置的發展新趨勢

林麗蓉

摘 要：繼電保護指的是在電力系統中一旦出現運行狀態不穩的情況會自動跳閘或者是發出警示信號，進入21世紀以來，計算機行業的發展獲得了前所未有的進步，新型的繼電保護裝置就是基于計算機系統的元器件。在結構上它具有結構簡單、安裝操作流程簡化的特點；而且它的可靠性極高，是新時期繼電保護裝置的不二之選。下面就主要介紹一下關于新型繼電保護裝置的結構以及優點。

關鍵字：繼電保護裝置 計算機系統 發展趨勢

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

1 繼電保護裝置應用的作用

繼電保護裝置運用過程中可以依照電力系統故障信號及時向運行及值班人員發出警告信息，通過直接或間接操作達到系統跳閘，從而實現自動保護，完成系統的自動化控制。

繼電保護裝置已經成為當前電力系統控制的關鍵，可以明顯改善電力系統自動保護效益，達到自動保護效益的優化。繼電保護裝置可以對電力系統故障進行處理，實施對應元件保護，從而達到元件的跳閘保護，確保電力系統迅速脫離故障元件，發生跳閘。繼電保護裝置保障了電力系統的安全運行，有效提升了電力系統的自動調整效果，實現了系統的全方面保護，有效改善了電力系統的處理質量。

繼電保護裝置可以對電力元件和電力系統進行保護，對電力元件及電力系統產生的故障進行控制，是提升電力元件及電力系統安全的重要裝置。

2 新型繼電保護裝置設計的必要性

傳統繼電保護裝置多以電磁繼電器作為主要動作元件，通過電磁式繼電器達到觸動動作保護，實施對應動作保護。這種電磁式繼電器保護裝置非常容易出現由于外界干擾導致的波形失真，嚴重影響了繼電保護裝置質量。例如在JGX-11A電磁相互傳遞的過程中就很容易產生動作分量，形成對應觸動動作，很容易形成繼電保護問題，產生繼電保護波形失真現象。

隨著時間的推移，我國開始使用微機式繼電保護裝置進行繼電保護，通過現代化信息技術實現信號采集、元件動作控制。但該微機式繼電保護裝置在運用過程中采樣信號不準確、抗干擾能力較差，整體靈敏性較低，很容易造成元件動作時間加長，這也在一定程度上影響了新型繼電保護裝置的發展。

新型繼電保護裝置可以有效改善繼電保護裝置控制效益，改善繼電保護裝置的穩定性、可靠性和有效性，已經成為繼電保護發展的新趨勢。為了解決上述問題，筆者對繼電保護裝置進行完善，從繼電保護裝置抗干擾能力、信號采集能力出發，提出了新型的繼電保護裝置設計方案。

3 新型繼電保護裝置的結構設計

本次主要采用DSP+CPLD的多CPU處理器設計結構作為新型結構核心內容，通過該結構實施對應信號處理。以DSP+CPLD為核心的CPU處理器設計結構抗干擾能力較強，系統可靠性較高。以下筆者就從以DSP+CPLD為核心的多CPU處理器繼電保護裝置出發，對繼電保護結構設計內容進行分析。

3.1 裝置結構功能

本次繼電保護裝置選取以DSP+CPLD為核心的多CPU處理器作為處理單元.

（1）新型繼電保護裝置選取DSP+CPLD結構，程序與數據之間的存儲空間獨立，程序總線能夠并行訪問數據系統，實施數據和程序的傳送。這種傳送方式可以明顯提升系統的數據處理效果，實現系統的光電隔離，有效提升了繼電保護裝置數據的可靠性和準確性。

（2）16為RISC超低耗單片機MSP430F149可以有效改善繼電保護裝置的外設，達到通信、顯示、鍵盤等的全面優化，實現繼電控制裝置的全面改善。在該設計下系統中斷電源可以使MCU從睡眠狀態喚醒，時間非常daunt，有效改善了繼電保護裝置的電力資源使用效益。

（3）CPLD芯片XC95144XL能夠有效改善系統的邏輯時序控制，實施對應策略，提升了信號采集的可靠性和有效性。該芯片在運用的過程中在一個周期內實現20點采樣，能夠將信號模擬量迅速傳輸到ADC中，有效提升了傳輸效益。

3.2 信號處理設計

本次信號處理的過程中主要選取閥值去噪方法實現裝置去噪，對系統中的恒定偏差問題進行處理。與此同時，本次信號處理的過程中系統還對信號頻率電路進行調整，在原有CPLD中設計了頻率電路方程，將采集到的信號通過信號頻率測量裝置，對信號進行處理，形成了高低電平方波，有效改善了計數器的采樣頻率。

而在頻率調制的過程中要對內部故障及外部故障頻率進行合理分析，依照頻率特性實施對應設計。本次設計過程中當兩端頻率處于正半周期時判斷系統故障，當兩端頻率一個處于正半周，一個處于負半周時為外部故障，實施對應繼電保護。

3.3 軟件處理設計

本次設計的過程中軟件裝置主要選取NI公司的虛擬開發工具LABVIEW裝置進行編寫，通過該裝置實施對應編程控制。系統通過故障錄波器對故障信號進行采集，分析故障波形狀況，對故障波形進行初步判斷。信號采集完成后由系統信號分析部分對信號內容進行確定，判斷系統故障，將信息傳輸到軟件中通過模塊化設計實施對應模塊響應，完成對應編寫-控制轉換。設計過程中軟件需要定期進行功能升級，通過升級提升系統的裝置效率。升級的過程中主要進行相應模塊改寫即可。

4 新型裝置的優點

新型繼電保護裝置可以明顯提升電力線路故障信號的處理效益，實現短時間繼電保護，有效改善了繼電裝置的可靠性和有效性。新型繼電保護裝置動作時間明顯減少，系統極端保護速度明顯提升，繼電保護誤動發生率明顯降低，信號抗干擾性較高。

新型繼電保護裝置下系統閥值去噪效果明顯提升，形成了新的故障信號波形。從上述信號波形中可以發現信號波形非常穩定，系統防干擾能力大幅提升，有效改善了輸入裝置中有用信號的效益，從本質上提升了電力系統的運行安全指標。

5 結語

繼電保護裝置可以明顯提升繼電保護效益，改善系統的安全性和可靠性，已經成為新時期電力裝置控制的關鍵。在對繼電保護裝置進行應用的過程中人員要對繼電保護環境進行分析，在該需求下實施繼電保護優化，形成新型繼電保護裝置設計方案，實現繼電保護調整。只有實現上述繼電保護裝置的設計，電力系統保護效益才能夠得到本質上的提升，電力系統才能夠得到全面發展。

參考文獻：

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