微機繼電保護在水力發電中的應用

趙天明

（中國電建海外投資有限公司，北京 100048）

0 引 言

改革開放以來，我國的科學技術得到了快速發展和提高。微機繼電保護是我國引進的一項新興技術，在水力發電過程中得到了很好應用，但仍然存在各種各樣的問題需要分析和解決。所以，要更好地在水力發電中應用繼電保護這一項措施，節約資源和能源。

1 微機繼電保護的相關概念

微機繼電保護，是我國在發展水力發電過程中一項重要的電力保護系統。顧名思義，微機繼電保護就是說在電力保護系統中加入微型計算機和處理機技術。然而，我國的計算機技術于20世紀六七十年代才開始大規模發展，所以我國的微機繼電保護系統并不是很完善，且應用過程中存在著很多問題。但是，在我國科學技術的推動下，微型計算機和處理機在大規模集成電路方面得到了高效利用。

由于微型計算機和處理機在我國出現的時間較晚，在我國比較偏遠的省份并沒有得到很好的利用。國家高度重視該處理技術的應用，并對推進微機繼電保護系統提出了很高要求。如今，隨著社會經濟的發展，一些偏遠地區的經濟也得到了快速發展，對電力能源提出了較大需求。此時，將微機繼電保護應用到電力系統的各個環節尤為關鍵，可以確保電力系統正常、高效運行。

電力系統中，要使微機在繼電保護中得到廣泛應用，需要對微機繼電保護有全方位的了解和掌握。電力系統中，繼電保護的輸入信號通常被定義為虛擬形式的模擬量，其對數字量的計算和判斷一般由計算機完成，因此需要借助電壓、電流互感器預處理輸入的模擬量。通常，繼電保護選擇的模擬量往往從輸入信號中產生，而且是基波形式的模擬量。分析繼電保護的規律可以發現，如果被測信號頻率為f0，那么采樣階段所使用的采樣頻率2f0需要低于f1。此外，進入采樣器前，還需要借助前置模擬濾波對超過0.5f1的諧波進行分量處理[1]。

2 微機繼電保護的主要特點

大量調查和研究發現，與傳統繼電保護進行對比后，微機繼電保護具有多方面的特點，具體表現為下述幾個方面。第一，繼電保護的動作性能和特征得到了有效改善和提高，確保了其動作的正確率。通常情況下，它具有很強的記憶力，可以通過自動控制對故障分量進行有效保護，且一些新的數學理論和技術如狀態預測、人工神經網絡、模糊控制及自適應等，都具有非常高的運行正確率，已經在大量實踐中得到了有效證明。第二，從數字元件的角度進行分析可以發現，它的主要特點是不易受電源波動、溫度變化和使用年限的影響，而且不受元件更換的影響，同時巡檢和自檢能力較強，可以借助軟件對其主要元件、部件的實際運行情況及功能軟件本身的運行狀態進行檢測。第三，操作靈活便利，人機界面趨于友好，維護和調試便利，一定程度上縮短了維修時間。根據微機繼電保護的運行經驗，可以借助軟件方法在現場對其特性、結構進行改變。第四，微機繼電保護裝置具有串行通信功能，能夠與變電所微機監控系統進行有效聯絡，更好地發揮微機保護的遠方監控性能。

3 常規繼電保護在水力發電中的劣勢

在水力發電系統中，常規繼電保護得到了廣泛應用，但在具體施工過程中出現了很多不足。在具體的工作過程中，需要對機器進行長時間調試，一定程度上延誤了工作時間，且也無法確保水力發電系統的安全，不能良好地保證繼電保護的安全性。同時，常規繼電保護的使用功能有限，無法有效擴大其工作范圍，導致其工作效率不高。此外，常規繼電保護應用過程中，綜合收費較高，無形增加成本。下面將對常規繼電保護在水力發電中的劣勢給予介紹。

3.1 綜合費用較高

常規的繼電保護系統在單套價格上略優于微型繼電保護系統，但是常規的繼電保護系統勘測點較多，也就是說使用的勘測系統數量較多，所以常規的繼電保護系統的費用高于微型繼電保護系統。常規的繼電保護系統在使用過程中容易出現漏洞和錯誤，需要人工修改和調整。因此，微型繼電保護系統的費用低于常規的電力保護系統。

3.2 調試時間較長

常規的繼電保護系統分為很多類型，這些保護系統在安裝過程中很費時間，而且會耗費大量的人力物力。相對于一些復雜的繼電保護系統來說，在安裝和測試過程中會花費更多的時間。

3.3 安全可靠性較低

傳統的繼電保護需要人工實地勘測每一個發電站的數據，最后進行匯總。人工工作過程中，數據的統籌和規劃經常會出現問題。所以，統計傳統繼電保護系統的數據時，人工工作的數據不可靠。相較而言，微型計算機的數據將比人工勘測的數據準確。此外，使用過程中，常規繼電器無法對系統運行中存在的問題進行有效糾正，且數據采集和處理過程中也存在或多或少的不準確性，即使出現問題，也無法在短時間內對其進行有效糾正。如果遇到外界干擾，將無法有效抵抗干擾信號，導致其正常運行過程經常會出現工作上的失誤，甚至造成不可挽回的損失。由于常規繼電保護的科技含量不夠先進，致使其無法對出現的事故進行及時、有效排除。這樣不僅影響水力發電的工作效率，而且延誤工作時間。在常規繼電保護中，長時間工作會導致操作緩慢，尤其是數據的采集和問題的識別，效果不理想。

3.4 功能單一

傳統的繼電保護系統功能單一，需要安裝各種表才可以測出其相應的數據，且傳統繼電保護系統并不具備遠方監控和遠方調試功能，也不會進行自動調試。傳統的繼電保護設備占地面積大，體積容量大，往往會浪費水電廠有限的空間資源。此外，體積大的物體檢修時會更加困難，也會浪費更多的人力和物力[2]。

4 微機繼電保護在水力發電中的優勢

在水利發電系統中應用微機繼電保護，可以更好地推動我國水力發電系統的發展。雖然微機繼電保護在我國并未得到廣泛應用，但是其發揮的作用不容忽視。它借助先進的科學技術，可以對水利發電系統進行有效操作和控制，不僅可以確保數據采集的全面、完整，而且能夠在短時間內完成對采集數據的處理。在安全操作方面，微機繼電保護在設備功能上采用了多功能的智能化操作，并對其綜合收費進行了相應調整。這樣不僅可以有效提升其工作效率，而且有效控制了成本，將更好地推動著我國水力發電的發展。

4.1 調試與維護方便

微機繼電保護系統改變了我國傳統繼電保護系統由人工操控的特點，所有的電力信息系統都通過數字化處理進行集成，所以微機繼電保護系統在信息統計方面比傳統的繼電保護系統更加便捷和快速。此外，發電站之間的信息傳輸和控制不需要人工進行監控，更多是利用微型計算機和處理機進行監測和控制。這樣可以在節省人力、物力的情況下，縮短調試時間和維護時間。即便微機繼電系統出現問題，也可以通過微型計算機和處理機進行維護和善后。

4.2 可靠性更高

微機繼電保護系統已經充分利用了計算機的智能化和其高速的運算能力。計算機強大的儲存能力和記憶能力，對促進微機繼電電力保護系統也是很重要的功能。所以，在利用微型計算機和處理機處理繼電保護的過程中，可以避免一些干擾進行判斷。計算機可以智能識別一些錯誤直接進行維護，還可以節省人力物力。微型計算機在運行過程中不會受溫度、濕度和其他環境因素的影響，所以說微機繼電保護系統是可靠的[3]。

4.3 智能化的遠方監控

微機繼電電力保護系統已經與我國其他的一些高科技相聯系，且已成功融合在一起，如監控系統、錄像技術，已經與我國的微機繼電保護系統緊密相關，實現了微機繼電保護系統智能化的遠方監控功能。

4.4 靈活性較高

微型計算機和處理機的最大特點是靈活性高，可以根據實際情況進行改動和調整，可以最大限度適應當前多變的環境。微型計算機和處理通過軟件進行工作，可以用不同的硬件改變軟件功能，最后實現功能的改變和功能的多樣化。所以，微機繼電保護系統具有很高的靈活性，可以應對更多的突發情況。

5 微機繼電保護在水力發電中的調試與運行應用

在水力發電系統的運行與調試環節，微機繼電保護發揮的作用不可替代。出廠前，微機繼電保護的所有設備需要進行嚴格的質量監督和反復的調試試驗，以確保其能夠在水力發電過程中更好地發揮作用。現場調試過程中，需要對其元器件進行全方位檢查，以保證元器件的整體質量。在確保元器件正常運行的同時，接通同流控制電流，對保護邏輯進行有效校核，對計算定值進行輸入與設定。隨后，可以借助繼電保護試驗儀對其進行模擬試驗，校對核定定值，通過控制模擬量確保微機繼電保護的正常運行。對微機繼電保護進行現場調試后，需要通過整組聯動試驗來確保裝置運行的可靠性和穩定性，通過微處理器與微型計算機開展升壓與升流試驗，對正常工作狀態下的相關數據進行有效調試，根據調試結果對保護裝置的運行狀態進行觀察，以更好地發揮微機繼電保護的功能。

6 結 論

綜上所述，要促進微機繼電保護水力發電，就要理解相關概念，清楚明白地了解常規的繼電保護存在的漏洞、缺點和優勢。微機繼電保護作為一項新興技術，在促進水利發電的過程中有著不可替代的重要作用。因此，要重視微機繼電保護在水利發展中的應用。

[1] 王玉夏.微機繼電保護在水力發電中的應用[J].中國科技投資，2017，（15）：187.

[2] 孫金麗.微機繼電保護在水力發電中的應用[J].大科技，2014，（28）：186-187.

[3] 王 濤.微機繼電保護在水力發電中的應用[J].四川水泥，2016，（2）：117.