李建忠

引言：本文從傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的發(fā)展，介紹了微機(jī)繼電保護(hù)裝置在輸電線路中的應(yīng)用。介紹了微機(jī)繼電保護(hù)裝置的現(xiàn)狀、特點(diǎn)以及其組成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，微機(jī)繼電保護(hù)的研究也會向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化方向發(fā)展。

一、概述

繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備。滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求是繼電保護(hù)發(fā)展的基本動力?？焖傩?、靈敏性、選擇性和可靠性是對繼電保護(hù)的四項(xiàng)基本要求。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員借助各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段作出不懈的努力。隨著科技發(fā)展，在繼電保護(hù)原理完善的同時(shí)，構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的元件、材料等也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護(hù)裝置經(jīng)歷了機(jī)電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機(jī)式等不同的發(fā)展階段。

微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的成熟與發(fā)展是近三十年來繼電保護(hù)領(lǐng)域最顯著的進(jìn)展。經(jīng)過長期的研究和實(shí)踐，現(xiàn)在人們已普遍認(rèn)可了微機(jī)保護(hù)在電網(wǎng)中無可替代的優(yōu)勢。微機(jī)保護(hù)具有自檢功能，有強(qiáng)大的邏輯處理能力、數(shù)值計(jì)算能力和記憶能力，并且具備很強(qiáng)的數(shù)字通信能力，這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，更高性能、更高精度的數(shù)字外圍器件的采用，一直是微機(jī)繼電保護(hù)不斷發(fā)展的強(qiáng)大動力。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，其未來趨勢向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

二、微機(jī)保護(hù)裝置

1.微機(jī)保護(hù)的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜的保護(hù)。微機(jī)具有高速運(yùn)算、邏輯判斷和記憶能力，微機(jī)保護(hù)是通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，具有極大的靈活性，因而微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的保護(hù)功能，也可以實(shí)現(xiàn)許多傳統(tǒng)保護(hù)模式無法實(shí)現(xiàn)的新功能。目前，微機(jī)保護(hù)的平均無故障時(shí)間長達(dá)十萬小時(shí)以上，這說明了微機(jī)保護(hù)是十分可靠的。

微機(jī)保護(hù)經(jīng)過近20年的應(yīng)用、研究和發(fā)展，已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了巨大的成功，并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平。特高壓輸電線和直流輸電在國內(nèi)的建設(shè)、大容量緊湊型輸電技術(shù)的應(yīng)用、FACTS技術(shù)的發(fā)展，變電站自動化技術(shù)的成熟以及集成智能化電力設(shè)備（智能開關(guān)及組合電器）、電子或光電式互感器的投入運(yùn)行都對微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展提出了新的課題，他們對保護(hù)運(yùn)行的可靠性、抗干擾能力、快速性、靈敏性，保護(hù)的構(gòu)成方式，保護(hù)動作行為的改進(jìn)，保護(hù)裝置的高速通信能力以及保護(hù)新原理研究等方面提出了更高的要求。在新的硬件和軟件基礎(chǔ)上，這些性能需求能夠得到更好的滿足和實(shí)現(xiàn)。

微機(jī)保護(hù)在現(xiàn)場的普遍應(yīng)用已經(jīng)為現(xiàn)場繼電保護(hù)人員帶來了無可比擬的優(yōu)越性，不僅保護(hù)的正確動作率大大提高，而且由于其調(diào)試的方便性使調(diào)試工作量大為減少，從而縮短了調(diào)試時(shí)間。然而，實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部100%的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視和自檢，特別是加強(qiáng)對裝置內(nèi)部薄弱部位的監(jiān)視以及實(shí)現(xiàn)裝置的全自動化測試，不僅是繼電保護(hù)裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，更是現(xiàn)場繼電保護(hù)工作者不斷追求的目標(biāo)。

2.微機(jī)繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)

2.1維護(hù)調(diào)試方便

目前國內(nèi)大量使用的整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜保護(hù)，例如距離保護(hù)，調(diào)試一套常常需要一周，甚至更長的時(shí)間。究其原因，這類保護(hù)裝置是布線邏輯的，保護(hù)的每一種功能都有相應(yīng)的硬件器件和連線來實(shí)現(xiàn)。為確認(rèn)保護(hù)裝置是否完好，就需要把所具備的各種功能通過模擬試驗(yàn)來校核一遍。微機(jī)保護(hù)則不同，它的硬件是一臺計(jì)算機(jī)，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)的。換言之，它是一個(gè)只會做幾種單調(diào)的、簡單操作的硬件，配以軟件，把許多簡單操作組合完成各種復(fù)雜功能的。因而只要用幾個(gè)簡單的操作就可以 檢驗(yàn)微機(jī)的硬件是否完好?；蛘哒f如果微機(jī)硬件有故障，將會立即表現(xiàn)出來，如果硬件完好，對于以成熟的軟件，只要程序和設(shè)計(jì)時(shí)一樣，就必然會達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，用不著逐臺作各種模擬試驗(yàn)來檢驗(yàn)每一種功能是否正確。實(shí)際上如果經(jīng)檢查，程序和設(shè)計(jì)時(shí)的完全一樣，就相當(dāng)于布線邏輯的保護(hù)裝置的各種功能已被檢查完畢。一般微機(jī)保護(hù)裝置都具有自檢功能，對硬件各部分和存放在EPROM中的程序不斷進(jìn)行自動檢測，發(fā)現(xiàn)異常就會發(fā)出警報(bào)。通常只要接上電源后沒有警報(bào)，就可確認(rèn)裝置完好。

2.2可靠性高

計(jì)算機(jī)在程序指揮下，有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，因而它可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動糾錯(cuò)，即自動地識別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動作。另外，它有自診斷能力，能夠自動檢測出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動，因此可靠性很高。

2.3易于獲得附加功能

應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)后，如果配置一個(gè)打印機(jī)，或者其它顯示設(shè)備，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。例如保護(hù)各部分的動作順序和動作時(shí)間記錄，故障類型和相別及故障前后電壓和電流的波形記錄等。還可以提供故障點(diǎn)的位置。這將有助于運(yùn)行部門對事故的分析和處理。

2.4靈活性大

由于計(jì)算機(jī)保護(hù)的特性主要有軟件決定，因此，只要改變軟件就可以改變保護(hù)的特性和功能。從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。

2.5保護(hù)性能得到很好改善

由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使很多原有型式的繼電保護(hù)中存在的技術(shù)問題，可找到新的解決辦法。例如對接地距離的允許過度電阻的能力，距離保護(hù)如何區(qū)別振蕩和短路等問題都以提出許多新的原理和解決辦法。

2.6保護(hù)裝置體積縮小

一套微機(jī)保護(hù)裝置，可以實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，例如一套LFP-901A微機(jī)保護(hù)裝置有3個(gè)獨(dú)立的CPU可以實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)、零序保護(hù)、自動重合閘等功能。因此在組屏?xí)r，體積要縮小，便于現(xiàn)場的安裝維護(hù)。

3.微機(jī)保護(hù)裝置的組成

微機(jī)保護(hù)裝置的數(shù)字核心一般由CPU、存儲器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、Watchdog等組成。目前數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器（MCU），即通常所說的單片機(jī)；輸入輸出通道包括模擬量輸入通道（模擬量輸入變換回路、低通濾波器及采樣、A/D轉(zhuǎn)換）和數(shù)字量輸入輸出通道（人機(jī)接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等）。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘松茂，李火元編.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》.北京：中國電力出版社，1996.7.

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[4]邵玉槐主編.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》.北京：中國電力出版社，2008.6.

（作者單位：廣東電網(wǎng)惠州龍門供電局平陵供電所）