微机继电保护的现状和应用探讨

卫学峰　王志民

摘 要：继电保护的稳定性与可靠性直接影响着电力系统的供电安全及电力运行的稳定性。微机继电保护的应用和发展，对于维持整个电力系统的安全稳定运行有着十分重要的理论和现实意义。文章主要就微机继电保护的现状、特点、应用、发展等多个方面进行了探讨。

关键词：微机继电保护；故障；应用

1 电力系统微机继电保护技术的特点

微机保护技术是一门综合性较强的技术，结合了微电子、计算机及网络通信技术。微机保护系统的组成部分离不开模块化软件和数据通信网这两部分。微机继电保护与传统的继电保护相比，除了在可靠性方面有了较大提升以外，还具备较强的自检与巡检的能力，保护动作的准确程度高；而且，在装置构成上虽然比传统继电保护相对复杂一些，在工艺结构上却并不复杂，容易形成统一的生产标准，在功能扩展上有着传统继电保护技术无法比拟的优势，可以轻易实现故障录波、波形分析及低频减载等功能。微机继电保护正在以高运算速度、高可靠性、高功能扩展性、自动检测能力强等优势，逐渐地扩大其在电力系统中的应用。

2 微机继电保护与传统装置的对比分析

2.1 继电保护的组成

继电保护装置在电力系统中用于保护发电机、变压器等电力元件不受损害，当电力系统或元件出现异常时，继电保护装置判断故障发生就会迅速将故障电气设备与电力系统进行隔离。因此，继电保护首先要具备逻辑判断的能力，对被保护电气设备的相关信息按照不同的原理，能够进行综合分析判断，以便做出正确的判断选择。继电保护基本可以分为三部分：信息获取与初步加工；信息的综合、分析与逻辑加工、抉断；抉断结果的执行。

2.2 信息的传递

信息的传递和输送需要依靠电压、电流，或者开关量。随着电子技术的引入，通常使用所谓的电流变换器、电压变换器以及电抗变换器等等。在晶体管型继电保护、整流型继电保护以及集成电路型继电保护中都采用类似的变换环节，其间并没有本质的差别，这些环节，可以称为“信息预处理”环卫。微机继电保护中一般采用数字电路，其工作电平比一般常规继电保护中的集成电路工作电平要低，因此，计算机继电保护同样也需要设置信息预处理环节，需要隔离屏蔽、变换电平等等处理。

2.3 隔离操作

若要实现将发生短路等故障的电气设备或元件进行保护，一是要做到及时判断，另一个就是要迅速地与电力系统进行隔离，从而最大限度地减轻故障对电力系统的影响，降低对故障设备的损坏程度。这种操作是通过控制跳闸线圈实现的，也就是给线圈通入电流实现的。

2.4 微机保护与传统继电保护的根本区别

微机保护与传统继电保护的根本区别在于信息的综合分析与逻辑判断方面，两者在功能实现方面的手段不同。传统的继电保护在信息的处理中是靠模拟电路的构成来实现的，即用模拟电路实现各种电量的加、减、乘、除和延时与逻辑组合需求。而微机继电保护却是用数字技术进行数值（包括逻辑）运算来实现上述功能的。微机上的数字和逻辑运算不仅是靠硬件实现而是用软件来进行，计算机上的数字和逻辑运算是通过软件进行的，即这些运算要通过预先按一定的规则（语言）制定的计算程序进行的。这是与传统继电保护方式完全不同的运行模式。微机继电保护装置由一些硬件与一套程序共同组成，其中，硬件是功能实现的基础，而一些判断和综合分析都是经由微机中的程序来实现的。可以根据需求来设定各种程序一实现具体的功能。

3 微机继电保护装置的主要应用

微机继电保护有着比传统继电保护可靠性更高、灵敏度更强、反应更为迅速的优势，在电力系统中的应用越来越广泛。微机继电保护装置一般是以微处理器单片机为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等。

3.1 数据采集——模拟量输入

通过数据输入/输出单元系统对所有模拟量测量点进行巡回检测，并能对模拟数据进行死区判别和越限判别，同时对所有模拟量输入回路进行相应的滤波和防干扰措施，以确保模拟量的采集准确，最终实现微机继电保护的检测精确性和动作的准确性。

3.2 开关量输入、输出

对开关量的输入主要按两种方式处理，其中像断路器位置、继电保护及自动装置的动作信号等必须快速处理的开关量信号，最好是采用中断方式；而对某些并不需要快速反应，相对动作缓慢的预告信号等，可以采用巡回监测方式。电力系统中各种电力设备、元件复杂多样，事故类型也各式各样，因此，最好能够将运行中的故障及错误及时、准确地记录下来。比如故障出现时，继电保护的动作、断路器的调合闸等动作时间、性质都能够准确地进行描述记录，动作的时间精度要求达到秒。

3.3 显示功能

微机继电保护还具有即时显示的功能，主要通过连接计算机主机，就能够将全站模拟量、开关量等信息数据进行展示。同时，为了加强微机保护的报警及时性，系统检测到有异常动作时，可以通过闪光、警鸣等方式向值班人员报告，用户还能够根据自己的需求，对报警形式附加变色等功能。同时还可以按要求自动推出相关事故画面。

4 微机继电保护事故处理的思路

当前，主要基于三种思路来考虑。

4.1 避免故障和错误

为了保障电力系统的稳定性，继电保护的可靠性和准确性是关键，应最大限度地避免继电器故障和发生错误动作。主要包括装置制造中选择可靠性强及防电磁干扰的的电子元件；装置能够实现自动检测，以便及时发现问题进行报警或者自动完成故障的处理；容错设计，当发生局部故障时不至于降低整套装置的性能，不中断保护装置的正常运行。

4.2 抑制干扰

电力系统运行过程中会产生很多的电磁干扰，抗干扰能力也是对继电保护装置的重要性能参数之一。微机继电保护的抑制干扰是指除对装置有用的信号以外，对所有可能对装置正常工作产生不利影响的系统内部或外部的电磁信号的屏蔽或抑制。电力系统的工作环境十分复杂，继电保护装置的周围有着各种正在运行的电力电子设备。微机继电保护装置要能够抑制来自其他设备的电磁影响，主要包括：明确干扰源，切断耦合途径和降低装置本身对干扰的敏感度。

4.3 故障的自动检测

由于继电保护在电力系统运行中的重要地位，决定了其不可能长时间的停机检修，一旦出现故障要能够及时、准确地定位并采取措施。危机继电保护能够实现故障的自动检测功能，目前一般有即时检测和周期检测两种，如此则系统的自检能力得到了很大的提高。除此之外，微机继电保护系统还可以针对元器件及成组功能进行检测，以提高检测的准确性和高定位性。

5 结束语

随着我国经济建设的发展和深入，对电力系统的稳定可靠性需求越来越高。智能化与自动化逐渐成为电网建设的发展趋势，传统的保护方式也正在向微机保护过度。微机继电保护正以其独特的优势被广泛应用于电力系统继电保护中，为电力系统的安全稳定运行保驾护航。

参考文献

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