10kV配电线路微型机继电保护的研究

刘玉满

【摘要】基于10kV配电线路在整个电网中的重要性，微型机继电保护装置需要满足可靠性、选择性、快速性和灵敏性， 才能对10kV配电线路起到继电保护功能。微型机继电保护装也根据以上四个基本要求下完善保护装置的硬件和软件设计。本文根据10kV配电线路对微型机继电保护装置的要求，介绍微机型继电保护装置的硬件设计和软件设计。

【关键词】10kV配电线路；微型机；继电保护装置

引言

由于电力系统的整体性强，系统中任意环节发生故障都会对整个电力系统产生不同程度的影响，轻则引起断电，重则造成设备损毁，威胁系统运行的稳定性。而继电保护技术是电力系统安全稳定运行的保障，它随着电力技术的产生而产生。经过长时间的发展，继电保护从熔断器逐渐发展为类型多样的机电保护装置。近年来，随着计算机、模糊理论、小波技术和波形特征等理论技术的发展和应用，使微型机继电保护得以在电力系统大量应用[1]。笔者结合自身的工作经验，浅谈10kV配电线路微型机继电保护设计。

1、10kV配电线路微型机继电保护装置应满足的基本要求

1.1可靠性

微型机继电保护装置满足可靠性表现两个方面：一是面对10kV配电线路发生故障时能否采取正确的动作保护配电线路安全；二是微型机继电保护装置的保护范围应该要全面和广泛。10kV配电线路发生故障后，如果10kV配电线路发生的故障处于微型机继电保护装置的保护范围，微型机继电保护装置应立即采取正确可靠的动作；如果10kV配电线路发生故障的地点处于微型机继电保护装置保护范围外，微型机继电保护装置则不做出错误动作。在保护范围上，如果微型机继电保护装置作为10kV配电线路的主要保护装置，其保护范围应该为10kV配电线路全长；如果微型机继电保护装置作为下级负荷线路的近后备保护装置，其保护范围应该为保护负荷线路的全长。

1.2选择性

如果微型机继电保护装置保护的电路为单端供电线路，当线路出现故障，微型机继电保护装置会根据具体的故障情况，依据整定时限动作要求，快速切除故障。

1.3快速性

快速性指微型机继电保护装置的反应速度，尽可能缩短保护的固有动作时间。当微型机机电保护装置保护的电路发生故障，保护装置应该会立即做出相应的反应，对故障做出快速判断，并对不同的出口电路做出相应的保护动作。

1.4灵敏性

無论是10kV配电线路的故障或者不正常运行方式发生于保护范围内或保护范围外，微型机继电保护装置都应该灵敏、迅速地对故障或者不正常运行方式做出准确的判断，并且对有关出口电路采取相应的保护动作，或者不做出错误的动作。例如当10kV配电线路发生电流速断故障，在短路电流达到动作值时，此时的微型机继电保护装置也应该可以采取相应的保护动作。

2、10kV配电线路微型机继电保护装置设计

根据以上微型机继电保护装置应满足的基本要求，微型机继电保护装置可根据“一对一”的设计原则，采用独立式设计结构。即每一条线路都有一套保护装置进行保护负责线路的测量和保护。根据“一对一”的独立式设计结构，整个保护装置包括硬件保护系统和软件保护系统。

2.1硬件保护系统设计

硬件保护的功能包括采集一次系统的检测量，并将相关模数转换成可用数据及信息；为保护程序的准确运行提供物理条件；输入和输出外部指令和开关量；与系统管理机通信[2]。根据硬件系统的主要功能，10kV配电线路微型机继电保护装的硬件电路有数据采集、主控模块、外部指令及开关量输出和输入模块、通信模块例四个模块。各个模块在硬件系统中发挥不同的作用：

第一，数据采集模块采用了高精度的电压/频率转换技术将模拟采样值转换成系统可识别的数字量，还能使A/D转换器和单片机接口同时采样，提升模块的抗干扰能力，提高采样数据的准确性和速度，保护装置可以地向配电线路提供保护。

第二，主控模块属于保护装置的处理核心，将采集的数据进行计算、分析、比较和判断处理，达到对继电保护量的测量和控制。

第三，外部指令及开关量输出和输入模块负责执行保护出口跳闸、信号及开关量的输入、输出和显示功能。

第四，通信模块向管理系统机上传本机的状态信息、故障异常、保护信息，并接受系统管理机向本机传输的信息和命令。

2.2软件保护系统设计

10kV配电线路微型机继电保护装置软件系统程序包括运行程序和调试程序两个主要部分，其中调试程序则用于保护装置使用前的调试工作；保护程序包括主程序、中断服务、故障处理三个部分的程序，是软件系统的主要程序。主程序有初始化和自检等多个部分组成，保护装置上电或复位后，进入第一个初始化项目，对并行口应规定每一个端口用作输入或者输出，或者用作输出并赋予正常值，使所有继电器都不产生动作，然后判断保护工作方式。如果不属于调试，而是运行，则进入第二个初始化项目，对采样定时器进行初始化，调节和控制采样周期，将相关软件计数清零。然后，再对进行RAM区的读写检查、定值检查、EPROM的自检、硬件时钟电路的检查、开关量输入/输出回路检查[3]。

3、结语

和传统继电保护技术相比，微型机继电保护技术的极大的提高了保护系统的反应速度、灵敏性和可靠性。但是安装微型机继电保护装置也不能达到一劳永逸的效果，电力系统的保护装置类型多样以及快速更新的微型机保护硬件技术都会给微型机继电保护装置的应用带来一定的麻烦。还需要不断完善和改进系统，削弱不同保护装置和技术更新带来的问题，不断提高继电保护系统的保护水平和自动化程度。

参考文献

[1]刘瑞庭.分析10kV配电系统继电保护的有关问题[J].广东科技，2010，（22）.

[2]郑伟.10kV配电线路的故障诊断及继电保护问题研究[J].山东工业技术，2013，（07）.

[3]李桂杨.配电系统继电保护应用分析[J].中国新技术新产品，2013，（19）.