水力發電中微機繼電保護的應用

賀家維 王葉樞

【摘 ?要】在水力發電過程中，微機繼電保護得到充分應用，大大促進了水力發電站的良好發展，還有利于資本節約，與常規的繼電保護系統相比而言，微機繼電保護在系統上進行了變革，在系統的安裝調試過程中也不斷完善，從而使得微機繼電保護系統的操作更簡單、更便捷。水力發電是我國的基礎性產業，在社會建設過程中具有重要的作用，微機繼電保護是水力發電系統的核心之一，所以必須要充分加強對微機繼電保護系統的建設及維護，對系統的功能進行優化，不斷減少甚至避免微機繼電保護系統的問題，促進水力發電站的安全運行水平越來越高。

【關鍵詞】水力發電;微機繼電保護;應用

引言

微機繼電保護是電力系統中一種新興的繼電保護方式，是對常規繼電保護的創新發展。與常規繼電保護相比，大大節約了資源，應用操作更加簡單快捷，基于這些特點使其繼電保護在水力發電中得到了廣泛應用。水力發電是一種基礎型公眾設施，因此通過微機繼電保護在其中的應用發揮更大的成效顯得尤為重要。

1微機繼電保護的主要特點

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。

2水力發電中微機繼電保護的應用

2.1水力發電微機繼電保護常見類型

目前在電力系統當中獲得一致認可并能夠得到廣泛應用的微機繼電保護裝置主要可以分為主保護和后備保護兩種類型。其中主保護方式是國外水力發電廠常見的保護方式，微機繼電保護裝置在具體應用中主要通過二次諧波制動方式完成電力系統控制，從而借助比率差動實現保護。而在國內，兩種保護方式根據具體水電廠建設方式，需進行合理選擇。其中主保護方式主要采用間段角保護和二次諧波制動保護相結合的保護方式，在系統之中通過波形對稱，完成精準度的提升。部分地區主保護和后備保護同時實現，主要由于其變壓器自身的電壓標準相對較低，可以采用同時保護措施，而前文所論述的主保護方式并不包含后備保護，后備保護通常集成于獨立變壓器內部，這種模式應用范圍十分廣泛。

2.2水力發電微機繼電保護的裝置構成

為了能夠滿足微機裝置人機交互功能，微機繼電保護通常具備大屏幕液晶顯示屏幕，屏幕一般可以進行按鍵操作，工作人員可以借助八個按鍵對屏幕當中15×8的菜單式漢字顯示進行操作。裝置系統當中的顯示信息和打印信息內容則由單獨的CPU進行控制。該CPU獨立于主運算CPU之外，只進行數據信息的展示，因此可以大幅度提升主運算CPU的處理速度。內容顯示要求CPU需要進行代碼通訊，從而達到更快的速度和更全面的顯示內容。系統內部的跳閘裝置，由系統內部的控制整定來完成操控，為了保證保護配置具有靈活性，整定操作中的整定值以十進制制度進行顯示，而在上電時，則利用三取二的方式進行校驗，并完成自我修改。而在正常運行狀態之下，整定值需要進行隨機的自我檢查，并通過復制、永久保存的方式，進行日志統計。

2.3水力發電微機繼電保護處理的故障類型

首先，水力發電廠所采用的發電機，在進行水電生產和運作當中容易發生諸如短路、停機等故障。微機繼電保護系統需要在故障發生之前，對發電機運行狀態是否存在異常進行判斷，并根據故障特征和異常方式，實現保護動作。常見的保護動作包括解列滅磁、減出力以及程序跳閘、光信號等。其中解列滅磁要求繼電保護裝置能夠第一時間完成發電機斷路器的斷開，同時完成水輪導水翼的關閉，實現瞬時滅磁;減出力則是通過系統控制手段，對原發電機的出力范圍進行限制，將其出力大小縮減至給定值范圍之內，避免故障問題和故障態勢的進一步擴大;程序跳閘則要求繼電保護裝置能夠對水輪發電機進行迅速的關閉出力，并將導水翼停靠于空載位置之上。隨后斷路器開關的跳開，完成快速滅磁;則是系統報警裝置的應用策略，要求繼電保護裝置能夠在第一時間完成快速的信號報警。

其次，母線裝置作為水電廠的電能分配樞紐，其故障問題的產生影響更為劇烈。在故障發生之后，發電廠中的電氣設備將會受到嚴重損壞，連接于母線的元件修復周期十分漫長，并且會導致大范圍的停電。因此微機繼電保護系統需要為母線裝置安裝單獨的保護設備，以保證故障發生時，能夠完成及時的故障隔離處理。微機繼電保護系統之中，水電廠母線保護措施根據母線出線狀態的不同，可以分為單母線保護和雙母線保護兩種類型。其中單母線保護由于出線回路較少，一般借助差動保護模式對其進行保護，這種保護方式需要進行三相式連接，并且保證繼電器能夠充當起動元件，利用符合電壓閉鎖，在回路出口完成故障隔離;雙母線接線方式主要應用于地區樞紐變電所當中，用以進行與多回路出線發電廠的連接，因此在微機繼電保護裝置方面，通常設置為固定連接方式下的差動保護。其中母線相位比較保護、相位比較差保護兩種方式，是目前固定連接差動保護中主要應用策略。

結語

綜上所述，繼電保護對水力發電系統起到了很重要的作用，而微機繼電保護的反應靈敏，動作準確，運行穩定性好，比傳統的常規繼電保護的綜合效率高，在水力發電站中的應用非常廣泛，同時，做好微機繼電保護在水力發電中正常應用的相關保障工作，以有效提高水力發電站的安全運行水平，在水力發電產業中繼續發揮微機繼電保護的重要作用。

參考文獻：

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（作者單位：華能瀾滄江水電股份有限公司）