电力自动化中微机继电保护技术的应用探析

李正

摘 要：国民经济的迅猛发展，对供电的可靠性也提出了越来越高的要求。继电保护装置是电力系统中保障电网运行过程安全性、可靠性的重要装置。较传统继电保护装置而言，微机继电保护装置性能更优，工艺结构更为科学。因此，必须推动微机继电保护装置的广泛应用，逐步实现电力系统的自动化。文章重点针对电力自动化中微机继电保护装置的应用进行分析，以供参考。

关键词：电力自动化；微机继电保护技术；应用

微机继电保护装置是利用多功能、高性能的计算机作为电力系统的智能终端，通过网络获取电力运行及故障信息，并将所获取被保护元件的数据成功传送任何一个终端或控制中心，这样，微机继电保护装置不仅有效实现了继电保护的功能，还实现了正常运行下的测量、通信、控制功能，达到了保护、控制、测量、通信一体化的目的。

1 电力系统中微机继电保护装置及特点分析

通常而言，微机继电保护装置是利用微处理器，借助于数字处理方法，采用各类模块化软件，用以实现多种功能。随着微机继电保护技术的进步，其应用范围越来越广，功能与性能进一步拓展，尤其是在电力系统保护功能方面，利用各种装置即可有效实现对变压器、线路等多种设备的保护，与此同时，借助于微处理器优良的数据处理功能，还实现了传统继电保护技术所无法实现的多项保护功能，解决了传统电磁感应原理保护方式所存在的灵敏度不佳、动作速度慢，以及晶体管继电保护方式抗干扰性能差、质量不稳定、判据不准等诸多缺陷。随着数字化进程的加快，大规模集成电路技术推动了微处理器、微机迅速步入实用化阶段，由此，微机继电保护日趋实用。

同传统继电保护装置相比，微机继电保护具有如下特点：（1）进一步改善了继电保护装置的性能及动作特征，提高了动作的正确率；（2）能够有效扩充相关辅助性功能；（3）具有优良的工艺结构；（4）极大地提高了装置的可靠性；（5）使用过程方便、灵活性强、界面友好；（6）可远程监控。

2 电力自动化中微机继电保护装置的有效应用

文章以某厂区10kV系统为例，就微机继电保护在其中的应用加以具体分析。该厂区具有一处110/10kV变电站，以电力负荷分布状况为依据，分别设置了三处10kV的变配电所，确保变电所都处于负荷中心，利用变电站进行电源的输送，设计了相应的综合自动化系统，以下具体就该厂区10kV系统中微机继电保护技术的应用加以探讨。

2.1 微机继电保护装置结构分析

该厂区10kV系统采用的微机继电保护装置为DVP-600，其与CAN通信网络、保护装置机箱、网络控制器等设备共同构成了全分散式无人值守综合自动化系统结构。其中，综合自动化系统主要包括厂站层、间隔层，其中，间隔层具有为不同间隔设备所设置的直流系统监控设备及保护测控综合设备，例如，变压器、电容器、后备、10kV线路等保护装置；厂站层主要包括外设装置、工程师站、运动通信设备等。DVP-600系统微机继电保护装置采用多单片机CPU负责协调，并设置了双重化硬件，确保独立机箱能够通过各单元加以控制，专门负责配电系统电量测量以及继电保护控制，确保不同单元运行过程的独立性。采用CAN总线网络对不同机箱进行了连接，并利用DVP-602通訊管理装置，对不同机箱加以协调与控制，并将不同机箱信息传送至变电站，实现配变电所综合自动化系统，用以满足无人值守等相关运行的需求。

2.2 微机继电保护功能的实现

2.2.1 将事故隐患及时消除

在进行分散式系统开发设计过程中，需要保障各线路与机箱的对应，采用CAN总线通信电缆，对主机及开关柜面板加以连接。因大规模复杂电缆的连接极易导致变电磁运行过程出现安全隐患，因此，需要分散微机继电保护装置，利用通讯线同主机加以联络，由主机进行日常管理，以节约各类信号线接入主控室所需要的庞大的资金投入，有助于进一步提升系统运行过程的安全性、可靠性、可维护性，便于及时消除安全事故隐患。

2.2.2 实现监控保护的独立性与统一性

通过监控、通信、保护等CPU，分别对相同机箱中的各项功能进行实施和处理，将监控、通信CPU设为相同的插件，将保护CPU设为单独的插件，不同插件间独立运行，利用串行通讯加以联络，保障监控、保护插件拥有独立的电源。

2.2.3 提升装置的稳定性与可靠性

微机保护装置中各元件采用的均为CMOS工业级芯片，具有强大的抗干扰力、极低的故障率、独特的布线设计及良好的电磁屏蔽性能，确保装置的抗干扰功能。当元件出现损坏时，可利用自动化系统，加以处理，保障变电站系统得以顺利运行。

2.3 CAN即时通信网络功能的实现

作为DVPS-600系统的重要组成部分之一，CAN即时通信网络在分散监控保护装置及主机CAN通讯卡的联合使用情况下，能够利用网络将微机监控保护设备同上位主机相连，确保微机保护装置拥有即时电流、功率、电压、频率等信息采集功能，实现监控、保护等多项功能。此外，CAN即时通信网络通过主机可以对设备保护参数、运行方式、工作状态、执行效果等进行修改，是变电站综合自动化系统的重要构成。

2.4 DVP-602运动通信设备

该装置属于战端通信RTU管理机，其内部具有独立的RS-485、CPU、CAN通信等接口，可对自动化信息及监控信息进行分类、汇总及处理，并以此将信息利用RS-232传送到调度站的前端接收装置中，实现命令的下达，将各信息传送至分散测量监控设备中。

2.5 软件结构

系统软件采用的是数字信号处理DSP软件，该软件借助于数字信号处理技术为系统硬件结构提供了高度集成及大吞吐量的数字化芯片系统。DSP是系统软件之核心，利用保护算法对所采集数据进行处理和分析，并对不同故障加以判断，对电参数进行计算，对外围器件的动作加以管理。具体而言，DSP软件赋予系统如下功能：（1）实现了模拟量的同步检测。通过DSP对系统所需信号进行输入模拟量同步采样与检测，对数据采集模块中断申请加以响应，并对所得数据进行读取；（2）实现了频率、变化率等的越限判断，对于所计数值不满足整定要求的，将其认定为频率故障，并发出相应的保护命令，对时标加以记录时标；（3）对于各路模拟量加以判断，利用差动算法对采样值加以计算和判断，对于不满足整定要求的，发出相应的保护命令，并对时标进行记录；（4）采用DFT算法，对电参数有效值、幅值等进行科学计算，并以此为依据，对是否存在故障进行判断。并对有功、无功等功率进行分析，将数据存至RAM；（5）采用DFT算法对电流二次谐波的含量进行计算，有效实现了闭锁保护；（6）能够在整定时间之内连续实现所需线路电压模拟量采样值0；（7）DSP读取周波数据量时，就会采集相应的开关量输入信号；（8）一旦通道采样数据存在较大跳变，会立即发出故障信号。

3 结束语

综上所述，随着智能电网建设步伐的加快及规模的日趋扩大，要求继电保护装置必须逐步丰富其功能、完善其性能。为了保障电力系统自动化装备的有效应用，采用传统继电保护技术已经难以实现有效保护，为此，电力自动化中微机继电保护技术的应用已经成为必然之选。

参考文献

[1]文辉.浅谈微机继电保护装置和综合自动化系统的组成及应用[J].科技与企业，2011（7）：129-132.

[2]张伟.电力系统微机继电保护装置缺陷分析方法[J].城市建设理论研究（电子版），2011（13）：99-102.

[3]王泽.关于继电保护可靠性提高措施的探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（4）：220-224.