微机继电保护在水力发电中的应用

2018-01-25赵天明

通信电源技术 2018年4期

关键词：水力发电微机调试

赵天明

（中国电建海外投资有限公司，北京 100048）

0 引言

改革开放以来，我国的科学技术得到了快速发展和提高。微机继电保护是我国引进的一项新兴技术，在水力发电过程中得到了很好应用，但仍然存在各种各样的问题需要分析和解决。所以，要更好地在水力发电中应用继电保护这一项措施，节约资源和能源。

1 微机继电保护的相关概念

微机继电保护，是我国在发展水力发电过程中一项重要的电力保护系统。顾名思义，微机继电保护就是说在电力保护系统中加入微型计算机和处理机技术。然而，我国的计算机技术于20世纪六七十年代才开始大规模发展，所以我国的微机继电保护系统并不是很完善，且应用过程中存在着很多问题。但是，在我国科学技术的推动下，微型计算机和处理机在大规模集成电路方面得到了高效利用。

由于微型计算机和处理机在我国出现的时间较晚，在我国比较偏远的省份并没有得到很好的利用。国家高度重视该处理技术的应用，并对推进微机继电保护系统提出了很高要求。如今，随着社会经济的发展，一些偏远地区的经济也得到了快速发展，对电力能源提出了较大需求。此时，将微机继电保护应用到电力系统的各个环节尤为关键，可以确保电力系统正常、高效运行。

电力系统中，要使微机在继电保护中得到广泛应用，需要对微机继电保护有全方位的了解和掌握。电力系统中，继电保护的输入信号通常被定义为虚拟形式的模拟量，其对数字量的计算和判断一般由计算机完成，因此需要借助电压、电流互感器预处理输入的模拟量。通常，继电保护选择的模拟量往往从输入信号中产生，而且是基波形式的模拟量。分析继电保护的规律可以发现，如果被测信号频率为f0，那么采样阶段所使用的采样频率2f0需要低于f1。此外，进入采样器前，还需要借助前置模拟滤波对超过0.5f1的谐波进行分量处理[1]。

2 微机继电保护的主要特点

大量调查和研究发现，与传统继电保护进行对比后，微机继电保护具有多方面的特点，具体表现为下述几个方面。第一，继电保护的动作性能和特征得到了有效改善和提高，确保了其动作的正确率。通常情况下，它具有很强的记忆力，可以通过自动控制对故障分量进行有效保护，且一些新的数学理论和技术如状态预测、人工神经网络、模糊控制及自适应等，都具有非常高的运行正确率，已经在大量实践中得到了有效证明。第二，从数字元件的角度进行分析可以发现，它的主要特点是不易受电源波动、温度变化和使用年限的影响，而且不受元件更换的影响，同时巡检和自检能力较强，可以借助软件对其主要元件、部件的实际运行情况及功能软件本身的运行状态进行检测。第三，操作灵活便利，人机界面趋于友好，维护和调试便利，一定程度上缩短了维修时间。根据微机继电保护的运行经验，可以借助软件方法在现场对其特性、结构进行改变。第四，微机继电保护装置具有串行通信功能，能够与变电所微机监控系统进行有效联络，更好地发挥微机保护的远方监控性能。

3 常规继电保护在水力发电中的劣势

在水力发电系统中，常规继电保护得到了广泛应用，但在具体施工过程中出现了很多不足。在具体的工作过程中，需要对机器进行长时间调试，一定程度上延误了工作时间，且也无法确保水力发电系统的安全，不能良好地保证继电保护的安全性。同时，常规继电保护的使用功能有限，无法有效扩大其工作范围，导致其工作效率不高。此外，常规继电保护应用过程中，综合收费较高，无形增加成本。下面将对常规继电保护在水力发电中的劣势给予介绍。

3.1 综合费用较高

常规的继电保护系统在单套价格上略优于微型继电保护系统，但是常规的继电保护系统勘测点较多，也就是说使用的勘测系统数量较多，所以常规的继电保护系统的费用高于微型继电保护系统。常规的继电保护系统在使用过程中容易出现漏洞和错误，需要人工修改和调整。因此，微型继电保护系统的费用低于常规的电力保护系统。

3.2 调试时间较长

常规的继电保护系统分为很多类型，这些保护系统在安装过程中很费时间，而且会耗费大量的人力物力。相对于一些复杂的继电保护系统来说，在安装和测试过程中会花费更多的时间。

3.3 安全可靠性较低

传统的继电保护需要人工实地勘测每一个发电站的数据，最后进行汇总。人工工作过程中，数据的统筹和规划经常会出现问题。所以，统计传统继电保护系统的数据时，人工工作的数据不可靠。相较而言，微型计算机的数据将比人工勘测的数据准确。此外，使用过程中，常规继电器无法对系统运行中存在的问题进行有效纠正，且数据采集和处理过程中也存在或多或少的不准确性，即使出现问题，也无法在短时间内对其进行有效纠正。如果遇到外界干扰，将无法有效抵抗干扰信号，导致其正常运行过程经常会出现工作上的失误，甚至造成不可挽回的损失。由于常规继电保护的科技含量不够先进，致使其无法对出现的事故进行及时、有效排除。这样不仅影响水力发电的工作效率，而且延误工作时间。在常规继电保护中，长时间工作会导致操作缓慢，尤其是数据的采集和问题的识别，效果不理想。

3.4 功能单一

传统的继电保护系统功能单一，需要安装各种表才可以测出其相应的数据，且传统继电保护系统并不具备远方监控和远方调试功能，也不会进行自动调试。传统的继电保护设备占地面积大，体积容量大，往往会浪费水电厂有限的空间资源。此外，体积大的物体检修时会更加困难，也会浪费更多的人力和物力[2]。

4 微机继电保护在水力发电中的优势

在水利发电系统中应用微机继电保护，可以更好地推动我国水力发电系统的发展。虽然微机继电保护在我国并未得到广泛应用，但是其发挥的作用不容忽视。它借助先进的科学技术，可以对水利发电系统进行有效操作和控制，不仅可以确保数据采集的全面、完整，而且能够在短时间内完成对采集数据的处理。在安全操作方面，微机继电保护在设备功能上采用了多功能的智能化操作，并对其综合收费进行了相应调整。这样不仅可以有效提升其工作效率，而且有效控制了成本，将更好地推动着我国水力发电的发展。

4.1 调试与维护方便

微机继电保护系统改变了我国传统继电保护系统由人工操控的特点，所有的电力信息系统都通过数字化处理进行集成，所以微机继电保护系统在信息统计方面比传统的继电保护系统更加便捷和快速。此外，发电站之间的信息传输和控制不需要人工进行监控，更多是利用微型计算机和处理机进行监测和控制。这样可以在节省人力、物力的情况下，缩短调试时间和维护时间。即便微机继电系统出现问题，也可以通过微型计算机和处理机进行维护和善后。

4.2 可靠性更高

微机继电保护系统已经充分利用了计算机的智能化和其高速的运算能力。计算机强大的储存能力和记忆能力，对促进微机继电电力保护系统也是很重要的功能。所以，在利用微型计算机和处理机处理继电保护的过程中，可以避免一些干扰进行判断。计算机可以智能识别一些错误直接进行维护，还可以节省人力物力。微型计算机在运行过程中不会受温度、湿度和其他环境因素的影响，所以说微机继电保护系统是可靠的[3]。

4.3 智能化的远方监控

微机继电电力保护系统已经与我国其他的一些高科技相联系，且已成功融合在一起，如监控系统、录像技术，已经与我国的微机继电保护系统紧密相关，实现了微机继电保护系统智能化的远方监控功能。

4.4 灵活性较高

微型计算机和处理机的最大特点是灵活性高，可以根据实际情况进行改动和调整，可以最大限度适应当前多变的环境。微型计算机和处理通过软件进行工作，可以用不同的硬件改变软件功能，最后实现功能的改变和功能的多样化。所以，微机继电保护系统具有很高的灵活性，可以应对更多的突发情况。

5 微机继电保护在水力发电中的调试与运行应用

在水力发电系统的运行与调试环节，微机继电保护发挥的作用不可替代。出厂前，微机继电保护的所有设备需要进行严格的质量监督和反复的调试试验，以确保其能够在水力发电过程中更好地发挥作用。现场调试过程中，需要对其元器件进行全方位检查，以保证元器件的整体质量。在确保元器件正常运行的同时，接通同流控制电流，对保护逻辑进行有效校核，对计算定值进行输入与设定。随后，可以借助继电保护试验仪对其进行模拟试验，校对核定定值，通过控制模拟量确保微机继电保护的正常运行。对微机继电保护进行现场调试后，需要通过整组联动试验来确保装置运行的可靠性和稳定性，通过微处理器与微型计算机开展升压与升流试验，对正常工作状态下的相关数据进行有效调试，根据调试结果对保护装置的运行状态进行观察，以更好地发挥微机继电保护的功能。