微機(jī)繼電保護(hù)在電力工程中的應(yīng)用發(fā)展

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【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們?cè)谌粘Ｉ町?dāng)中的電量需求也在不斷增加，并且人們也越來越重視電力方面的保護(hù)意識(shí)。基于此，本文首先簡要介紹了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用，接著分析了企業(yè)供電系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展歷程，詳細(xì)的論述了微機(jī)繼電保護(hù)在電力工程中的應(yīng)用分析，并提出了提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置可靠性的有效措施。

【關(guān)鍵詞】微機(jī)繼電保護(hù)；電力工程；應(yīng)用分析

引言

經(jīng)過近幾十年的應(yīng)用、研究以及發(fā)展，微機(jī)保護(hù)在電力系統(tǒng)當(dāng)中已經(jīng)取得了顯著的成效，具有相對(duì)比較好的經(jīng)濟(jì)效益，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平得到大幅度的提升。為此，對(duì)于微機(jī)繼電保護(hù)在電力工程當(dāng)中的應(yīng)用以及發(fā)展進(jìn)行深入的研究具有極其重要的意義。

1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用分析

在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，很有可能存在不正常運(yùn)行的狀態(tài)或者是各種各樣的故障，其中出現(xiàn)各種形式的短路問題是相對(duì)來說最為危險(xiǎn)以及最常見的，這主要是由于短路問題的出現(xiàn)所產(chǎn)生的后果也相對(duì)比較大，短路后較大的電流以及燃起的電弧會(huì)破壞到故障元件。另外，非故障元件流經(jīng)短路電流時(shí)，在電動(dòng)力以及發(fā)熱的條件下就會(huì)降低非故障元件的使用壽命，甚至是對(duì)其造成破壞，并且還將會(huì)大幅度的降低電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓，對(duì)于工廠產(chǎn)品質(zhì)量以及用戶工作的穩(wěn)定性造成不利的影響。除此之外，還有可能對(duì)于電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性造成破壞，使得系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，嚴(yán)重時(shí)還有可能瓦解整個(gè)系統(tǒng)。對(duì)于電力系統(tǒng)來說，電氣元件的正常工作環(huán)境受到損壞，但是沒有出現(xiàn)故障問題，這就屬于一種不正常運(yùn)行狀態(tài)。比如說，由于負(fù)荷大于電氣設(shè)備的額定值的時(shí)候，此時(shí)就會(huì)使得電流升高，這樣就將會(huì)造成絕緣材料和元件載流部分的溫度增加，使得絕緣的損壞和老化速度加快，甚至還有可能引發(fā)故障的發(fā)生。其中不正常運(yùn)行狀態(tài)以及故障都有可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障。在電力系統(tǒng)中，通過各項(xiàng)積極措施的合理應(yīng)用來將出現(xiàn)故障的概率降低，同時(shí)在出現(xiàn)故障的時(shí)候，還應(yīng)該對(duì)故障元件有選擇性以及快速的切除，這是對(duì)于電力系統(tǒng)安全運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)的最為有效的方法，并且對(duì)于切除時(shí)間的要求相對(duì)比較苛刻，需要短到十分之幾秒，大量的實(shí)踐證明，只有將保護(hù)裝置裝設(shè)在每個(gè)電氣元件上才有可能滿足要求。

2企業(yè)供電系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展歷程簡介

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)于繼電保護(hù)方面的要求也在逐漸增加，與此同時(shí)，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)有為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。為此，自20世紀(jì)50年代開始，我國的繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展就經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，分別是機(jī)電（電磁）式、晶體管式、基于集成運(yùn)算放大器的集成電路和微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)。其中鋼鐵冶金企業(yè)當(dāng)中的繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展對(duì)于這四個(gè)階段嚴(yán)格的遵循，其中，本鋼的機(jī)電（電磁）式繼電保護(hù)歷經(jīng)時(shí)間最長，同時(shí)應(yīng)用范圍也最廣.數(shù)量也最多，其由此直接進(jìn)入到了微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)時(shí)代。從兩千年開始，將微機(jī)綜合自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)引入到了本鋼集團(tuán)，在經(jīng)驗(yàn)以及技術(shù)的積累下，在2003年對(duì)于微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)起沖擊，先后引入了上海申瑞等廠家的綜合自動(dòng)化保護(hù)產(chǎn)品，在近些年更換以及新建的各變電所當(dāng)中被普遍的應(yīng)用，同時(shí)也在向其他的變電所進(jìn)行全面推廣。

3微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用分析

3.1安裝微機(jī)繼電保護(hù)裝置的績效

（1）靈活性比較高，對(duì)于控制以及保護(hù)特性利用軟件就能夠方便的改變，通過邏輯判斷能夠?qū)⒏鞣N互鎖得以實(shí)現(xiàn)。（2）功能多、速度快、精度高。測量部分?jǐn)?shù)字化能夠?qū)⒕却蠓忍嵘珻PU速度提高使得速度更快，健功能的提升可以采取負(fù)擔(dān)的算法來將多種保護(hù)功能完成。（3）可靠性高，一種微機(jī)保護(hù)單元可以對(duì)多種檢測以及保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于多種測量儀表以及保護(hù)繼電器進(jìn)行代替，使得控制屏幕開關(guān)柜之間的接線進(jìn)一步簡化，將設(shè)備故障環(huán)節(jié)降低，使得可靠性提升。另外，微機(jī)保護(hù)單元使用的是高集成度的芯片，軟件具有自動(dòng)糾錯(cuò)以及檢測工具，從而將保護(hù)的可靠性提升。（4）性價(jià)比比較高，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性好，微機(jī)保護(hù)由于具有多種功能性，這就使得綜合造價(jià)相對(duì)比較低，同時(shí)高速度以及高可靠性節(jié)約了人力，并且將停電時(shí)間降低，使得經(jīng)濟(jì)性得以提升。（5）線路統(tǒng)一，硬件種類少，調(diào)試以及維護(hù)比較方便，同時(shí)外部接線簡單，將維護(hù)工作量在很大程度上降低，通過計(jì)算機(jī)以及按鍵來保護(hù)調(diào)試和整定，十分方便快捷。

3.2微機(jī)繼電保護(hù)裝置存在的問題分析

（1）在一些企業(yè)當(dāng)中的供電系統(tǒng)，需要進(jìn)行3~4級(jí)保護(hù)的安裝在從上級(jí)變電所低壓側(cè)到下級(jí)變電所最終負(fù)荷點(diǎn)，線路由于比較短，兩端出現(xiàn)短路問題時(shí)，電流的變化不夠明顯，通常下對(duì)于保護(hù)條件的選擇都是通過時(shí)間來滿足。這樣就不能夠快速的切除嚴(yán)重的故障，很容易出現(xiàn)起火、開關(guān)爆炸、停電以及母線扭曲等相關(guān)的事故。（2）在一些企業(yè)的供電系統(tǒng)當(dāng)中，由于一些過程存在相對(duì)比較頻繁且大的沖擊電流，其中又具有相對(duì)較為顯著的諧波分量以及非周期分量，這樣對(duì)于靈敏度比較高的微機(jī)保護(hù)就會(huì)造成威脅，特別是對(duì)于差動(dòng)保護(hù)而言，更是一個(gè)較為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。微機(jī)繼電保護(hù)裝置一旦在干擾方面存在著問題，此時(shí)比較容易降低保護(hù)的精度，甚至還有可能導(dǎo)致保護(hù)元件誤動(dòng)作，通常微機(jī)保護(hù)廠家對(duì)此的評(píng)估又有待于進(jìn)一步提升。（3）當(dāng)前急需要對(duì)各個(gè)變電所危機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置的聯(lián)網(wǎng)問題進(jìn)行解決。在企業(yè)當(dāng)中由于引進(jìn)的微機(jī)保護(hù)裝置來自于不同的廠家，且各個(gè)廠家的通訊規(guī)約也存在著差異，這就需要將他們向標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而就加大了接入總控以及網(wǎng)絡(luò)匯總的難度。除此之外，微機(jī)保護(hù)全部組網(wǎng)，這樣就會(huì)存在著維護(hù)以及施工不方便、通訊線路長、接線復(fù)雜以及信息量大等眾多的問題。（4）在微機(jī)繼電保護(hù)裝置方面，還存在著硬件比較容易過時(shí)、故障錄波沒有實(shí)際參考價(jià)值以及使用者維護(hù)困難和系統(tǒng)對(duì)時(shí)不準(zhǔn)確等等相關(guān)的問題。（5）在用變電站系統(tǒng)出現(xiàn)短路問題的時(shí)候，這是其饋出線電流互感器二次短路電流將會(huì)不在采樣范圍之內(nèi)，從而就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置內(nèi)部電流互感器的飽和。除此之外，短路電流超量程也是一個(gè)比較隱蔽但是應(yīng)該給予關(guān)注的重點(diǎn)問題。

4提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置可靠性的有效措施分析

在電網(wǎng)安全運(yùn)行過程當(dāng)中，微機(jī)保護(hù)裝置發(fā)揮著極其重要的作用，但是由于受到軟件以及硬件等相關(guān)因素的影響，對(duì)其安全可靠運(yùn)行造成了不利的影響，通過與自身的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)抗干擾是對(duì)于危機(jī)保護(hù)裝置可靠性進(jìn)行提升的重點(diǎn)所在。對(duì)于我微機(jī)保護(hù)裝置而言，它的內(nèi)部是工作電平相對(duì)比較低的弱電系統(tǒng)，但是卻存在著相對(duì)比較嚴(yán)重的電磁干擾問題，這些干擾信號(hào)幅度相對(duì)比較大，同時(shí)頻率高以及時(shí)間短，利用電磁耦合非常容易就會(huì)進(jìn)到微機(jī)保護(hù)裝置的內(nèi)部中，從而導(dǎo)致運(yùn)算程序出軌、錯(cuò)誤的計(jì)算，甚至還有可能損壞元件，造成不利的影響。另外，在時(shí)鐘的控制下，微機(jī)保護(hù)裝置當(dāng)中的微型機(jī)工作速度非常之快，不能夠通過相對(duì)比較容易的延時(shí)電路將干擾信號(hào)躲過。為此，要想將微機(jī)繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行真正的提升，應(yīng)該從以下幾方面進(jìn)行重點(diǎn)考慮。容錯(cuò)設(shè)計(jì)方式、抗干擾糾錯(cuò)、抑制干擾源、故障自動(dòng)檢測以及抑制干擾耦合等等，但是值得注意的是，通過科學(xué)合理的接地是在微機(jī)保護(hù)當(dāng)中有效對(duì)干擾進(jìn)行抑制的一種重要方法。隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及電力系統(tǒng)的不斷完善，繼電保護(hù)技術(shù)也在不斷的被研究，同時(shí)也將面臨新的發(fā)展趨勢。就當(dāng)前國內(nèi)外這一方面的研究來看，其發(fā)展趨勢主要就是網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化、人工智能化以及測量、控制、保護(hù)、數(shù)據(jù)通信一體化，這同時(shí)也加大了繼電保護(hù)工作者的任務(wù)難度，并為其更好的發(fā)展提供了方向。

5結(jié)束語

綜上所述，微機(jī)繼電保護(hù)在電力工程當(dāng)中具有極其重要的作用，綜合其發(fā)展的趨勢以及歷史來看，隨著硬件技術(shù)的不斷更新，微機(jī)保護(hù)迫切需要進(jìn)一步的升級(jí)技術(shù)的開放性。實(shí)踐也充分證實(shí)，網(wǎng)絡(luò)是模塊化分布系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行通信以及聯(lián)系的一種相對(duì)比較理想的方式，同時(shí)微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化也將會(huì)為發(fā)展和設(shè)計(jì)繼電保護(hù)提供新的理念，將硬件設(shè)計(jì)進(jìn)一步簡化、可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)，從而使裝置能夠真正的升級(jí)整體或者是局部的可靠性，通過它的合理應(yīng)用，推動(dòng)電力工程的快速發(fā)展，更好的滿足人們的需求。

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作者:康勇 單位:國網(wǎng)四川省電力公司綿陽市游仙供電分公司