微机控制技术在高压供电系统中的应用

刘岗

摘 要：利用计算机技术将测量、控制、保护、通讯一体化的微机综合保护控制系统目前在工矿企业高压供电系统中的应用日益广泛，微机综合保护控制系统主要设备是由计算机、微机型保护装置及网络通讯设备等组成，应用目的是实现供配电系统的自动化控制。

关键词：微机综合保护控制；计算机；变配电；通讯；网络结构

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）12-0195-01

民用建筑、工矿企业高压供电网络多以10KV系统为主，10KV开关设备保护和操作的传统形式是继电器控制，而微机综合保护控制系统目前在10KV及以上供电设备的应用也越来越广泛，微机综合保护控制系统的优势就在于它是基于先进的计算机软硬件、自动控制、传感器和光纤网络通信等技术，融合了电子式互感器、继电保护、测控、通讯、当地监控和远程监控，远程指挥等主要功能，能够最大限度地满足供电安全、稳定和高效运行的要求。

1 微机综合保护控制系统的概况

微机综合保护控制系统主要设备是由计算机、微机型保护装置及网络通讯设备等组成，其中微机型保护装置是利用计算机技术将测量、控制、保护、通讯一体化的一种经济型保护；针对配网终端高压配电设备量身定做，以三段式无方向电流保护为核心，配备电网参数的监视及采集功能，可省掉传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等，并可通过通讯口将测量数据及保护信息远传上位机，方便实现供配电自动化。微机型保护装置主要运用单片机技术、过程控制理论、传感器技术、信号转换技术、电力运行技术等，微机型保护装置适用于110KV及以下电压等级的保护、监控及测量，可用于线路、变压器、电容器、电动机、母线PT检测、备用电源自投回路及主设备的保护、控制与监视。单元化的设计使其不但能方便地配备于一次设备，也可以集中组屏、集中控制。

微机综合保护控制系统软件采用计算机编程语言，网络协议采用TCP/IP、UDP/IP通信协议，数据库采用MS SQLServer2000、Oracle、MS Access 2000等大型工用数据库，通讯模型上支持传统的IEC103规约、IEC101、IEC104、XT9712，同时提供IEC61850的通讯方式。由于采用了IEC61850的通讯方式，使得该系统与各保护厂家的设备实现了直接的互操作性，大大节约了系统工程化、开发、集成、现场验收、维护的人力费用和时间，降低了规约转换和数据库翻译的成本，降低了电网建设的费用，提高了系统运行的可靠性和快速反应能力，使系统运行的灵活性也大大提高。

2 案例分析

目前国内的微机综合保护控制系统的设计和生产均采用GB、IEC等标准，二次系统设备的组成也采用了单纯的计算机数字信息处理系统。

以某企业变配电微机综合保护控制系统为例，详细介绍其组成结构如图1。

其系统为三层设备两层网结构：

三层是指主控层、网络通讯层、间隔层。

1）组成特点：主控层设备、通信管理层设备间采用以太网组网。通信管理层设备、间隔层设备间采用现场总线方式，如RS485、CAN等。通信管理层同时与站内其它智能设备接口以及系统远动工作站连接调度等。

a）主控层：分布配置操作员站、工程师维护工作站、系统软件、应用软件等。可按需求按功能单独配置特定角色计算机，也可将功能模块集成。

主控层是系统的监视控制中心、集成中心。该层完成对整个系统的数据采集、处理、显示和监视功能，并在满足权限和逻辑时，对相应的设备进行控制，还为运行人员提供各种控制管理功能，并提供多种外部系统接入接口。

b）通信管理层：分布配置前置通讯管理机、串口通讯设备、通讯网络等。

通信管理层实现与现场各种智能设备通讯，收集各智能设备的信息；同时实现与主控层设备通讯，上传各智能设备的信息；主控层设备通过其下发控制命令；同时也可提供远动功能，能够向调度或集控站收发数据。

c）间隔层：配置保护测控装置及智能设备等。装置可选择配置为单网或双网组网，按用户要求和设备间距选择RS485等总线方式。

2）应用场合：110kV及以下电压等级变电站、配电站及厂用电，系统具备规模，系统置通讯管理机和串口通讯设备集成规约转换器和远动工作站功能；有多个操作员站、工作站配置需求的场合。

主控层网络采用以太网组网。以太网网络允许多种通信协议并存共享带宽，具有高度的可扩展性和良好的开放性，能够满足与电力系统专用网络连接及容量扩充的要求。

间隔层网络可采用现场总线或工业以太网组网，具有较强的抗干扰能力和可靠性，完全满足监控系统的功能要求。网络上各节点设备相互独立，当变电站规模较大，网络节点数量较多时（超过64个），系统支持设置子网扩展。

3 结语

总之，随着计算机软硬件技术和计算机网络技术的飞速发展，特別是计算机实时操作系统的日益健壮，计算机技术在工业控制领域的应用得到了新的发展和延伸，计算机操作系统从单任务发展到了多任务，软件的生产和开发模式也发生了巨大的变化。变配电微机综合保护控制系统的发展也经历了几个阶段，早期的变配电微机综合保护控制系统往往关注某个具体的应用而被分割为许多个独立的应用程序，互不相关。随着生产运行经验的积累和总结，多个具体的应用模块功能被不断的抽象，功能上的相似让它们之间的关系变得紧密起来，加之面向对象的开发模式在软件工程领域的优势日渐显现，面向电站设备而开发的微机综合自动化系统孕育而生并在市场上迅速占领了主导地位。

参考文献

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[2]赵瑞.浅谈微机保护的应用与发展[J].科技风，2013（10）：233.