微机综合保护系统在供电系统中的应用

微机综合保护系统在供电系统中的应用

摘要:随着我国电力建设事业的发展，电气自动化系统在企业连续生产中扮演着重要的角色，也应用在很多方面, 微机综合保护系统也正在逐渐替代旧有的继电保护，本文针对常规继电保护系统与微机综合保护系统的结构、要求和系统之间的优点及应用效果进行了简要分析探讨。

关键词:微机综合保护系统 继电器

前言

目前我国电网建设处于快速发展壮大时期，现阶段建设的工厂变配电装置投资规模大，服务生产流程长，从原料到成品需要经过多个生产工序，因此必须保证生产装置的连续运行与供电稳定，如果在生产过程中遇到突然停电等事故会中断生产、设备损坏，造成重大经济损失。 

传统的继电保护装置存在较多的弊端，在电力系统运行中，经常会出现短路、接地、超负荷、断线等现象引起很严重的后果。电气设备损坏，供电中断。以往都是采用传统的继电器保护装置防护，但由于受继电器质量、调试水平的因素影响，常使继电器保护达不到想要的效果。现代工业的高速发展，传统的继电保护系统已经不适用。随着计算机技术的发展，我们开始尝试采用配置微机综合保护系统，来提高保护电力系统的可靠性，实际应用证明，效果良好。

一、继电保护在供电系统中的要求 

1选择性：保护装置动运时，将故障元件从电力系统中清除，尽量缩小停电范围，以保证其他无故障部分系统可以继续安全运行。 

2快速性：短路时快速清除故障，缩小故障影响范围，减轻引起的破坏程度，减小对用户工作的影响，提高供电系统的稳定性。 

3灵敏性：灵敏性是指保护装置在其保护范围内电路发生故障或不正常运行状态的反应能力。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越大，则保护的灵敏度就越高，反之就越低。 

4可靠性：可靠性是在电路出现故障时，保护装置不应该有拒绝保护动作，而在电路完好的情况下，它则不应该有误动的行为。 

二、传统继电保护的不足： 

传统继电保护大多都是多个继电器组合所成，如：过流继电器、时间继电器、中间继电器等通过复杂的组合来实现电路保护功能，其不足之外在于： 

1由于其是多个装置的组合体，所以其占地空间大，安装也不方便。变电站安装需要较大的空间，增加盘柜数量，增加建设资金。而其采用的继电器触点过多，也使保护装置的灵敏度和可靠性降低。并且继电器保护是和电器设备直接连接的，中间没有光电隔离措施，在系统受到强电压冲击时容易产生故障并使故障范围扩大。

2继电器保护功能单一，灵活性差，自身没有监控与自检功能，要安装各种检测仪表才能观察与实时观测功能，保护定值修改要在继电器上调节，有时候还要更换继电器。数据无法远方监控，无法实现远程控制，不具备联网功能。当继电器线圈短路后，不能及时快速的发现问题。 

3由于调试、检修、维护复杂，要停电才能进行，出现事故将很难找到故障点，不能及时修复，影响生产。继电器线圈的老化与发热问题将直接影响保护的可靠动作，也缩短其使用寿命。传统继电保护装置已经逐渐淘汰，很多继电器已经停止生产，备件采购困难。其运行维护工作量大，设备的运行成本也多。

三、微机综合保护系统 

目前国内的微机综合保护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数字信息处理系统。微机综合保护系统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微机综合保护的特点

作为综合保护装置的微机继电保护功能，通过相应的外围电路连接以及编制相关软件程序实现的， 具有采样处理、 保护和测量计算、 状态监视、 故障判断及处理、 液晶显示、 人机对话操作、 修改定值和通信的功能， 并且它还具有强大的自检能力， 利用事故后分析，可与计算机交换信息。微机保护在电力系统中多年的实践应用证明， 与传统的继电保护相比较，微机保护拥有无可比拟的优越性。其主要优特点如下:

1） 改善和提高继电保护的动作特征和性能， 动作正确率高。具有很强的巡检和自检功能，保护功能齐全。微机保护能满足配电站所需的各种保护功能， 例如三段定时限低电压闭锁过电流保护、 方向纵联保护等，可靠性高

2） 实现了保护、 控制、 测量、数据通信一体化， 可以进行远方监控。微机保护装置实际上是一台高性能、 多功能的计算机， 是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。 它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据， 也可将它所获得的被保护元件的信息和数据传送给控制中心。因此， 每个微机保护装置不但可完成继电保护功能， 而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、 数据通信功能， 也可实现保护、 控制、 测量、 数据通信一体化。

3 ） 使用方便的数字整定功能。使用灵活方便， 人机界面友好。实时的数据显示， 故障记忆报警。工艺结构条件优越，简化二次接线， 减低功耗。

2、微机综合保护系统按站控层、间隔层和过程层划分。 

1）站控层：监控系统包含监控、一体化五防、VQC和保护信息管理等功能。 

2）间隔层：保护装置、测控装置、安全稳定装置等自动装置。 

3）过程层：电子式互感器、智能终端应用于开关和变压器智能化管理控制。 

4）其它设备包括系统配置器、变电站专用工业以太网交换机、RS-485接口等。 

3、微机综合保护系统的各逻辑接口具有的功能：

间隔与远方保护系统之间保护数据交换;过程层和间隔层之间PT和CT瞬时数据交换;变电站与远方工程师办公地点数据交换;间隔之间直接数据交换，尤其是像联锁、保护这样需要快速动作的功能;变电站和远方控制中心之间或者与DCS、ESD等系统的控制数据交换等。 

4、通信网络物理上应该分控间隔层网络、过程层网络。 

变配电之间的网络可采用双绞线以太网或光纤以太网，过程层网络采用光纤以太网，可以选择采用简单可靠的星型拓扑结构或者环网机构。隔层网络和传统的自动化系统一样，可通过双网热备用或双网双工方式冗余提高通信可靠性;而过程层网络则视为继电保护的一部分，需根据保护配置原则进行冗余，在双网运行时应采用双网双工无延时切换，以满足保护跳闸要求。 

三、微机综合保护系统的优点： 

1.微机综合保护系统，具备采集、监视、控制、自检查功能、通过一台设备可以发现：输电线路的故障，输电线路的负荷、自身的运行情况等，当设备自身某种故障，微机保护通过自检功能，把故障进行呈现出来，工作人员就可要根据显示情况进行处理，采用计算机原理进行远程控制和监视。 

2. 微机综合保护系统采用双核或者多核心CPU进行数据处理，加大了数据处理速度保证动作相应时间。同时由于微机综合保护系统采用各种电力逻辑运算来实现保护功能，所以只需要采集线路上的电流电压等少量信息，简化了接线与布线工作。 

3.微机综合保护系统采用计算机控制功能，保护定值、保护功能、保护手段采用程序逻辑，这样可以随时修改保护参数，修改保护功能。微机综合保护系统还具备通讯功能，可以通过网络把用户所需要的各种数据传输到监控中心，进行集中调度。 

4.微机综合保护系统的采样与控制信号采用光电耦合隔离技术，把所有采集上来的电信号转换为光信号，这样在有强电流进入控制系统的时候，设备可以建立自身保护机制防止损坏或扩大事故。同时由于设备在正常状态处于休眠待机等状态，只有程序实时运行，所以微机综合保护系统的较传统保护系统寿命长。

5. 微机综合保护系统具备时钟同步功能，对于故障可以记录，采用故障波形记录的方式把故障记录下来，便于对故障的分析判断。 

6.微机综合保护系统采用了多层印刷板和表面贴装技术，因而具有很高的可靠性和抗干扰能力。

  4结论

微机综合保护系统比传统的继电保护在各个方面都具有明显优势，随着的微机发展和的广泛应用，它渐渐实现多种功能化，并可实现软件的升级、功能的扩展。微机综合保护系统的自诊断能力，能及时发现装置故障，在使用过程中可将配电系统的各种数据、信号通过通讯线路传送到生产管理部门及总变电站的微机系统，生产管理部门及总变电站的各项指令也可通过数据传输下达到各级变电所的微机工作站，使维护工作量大为减少，减少人工参与过程，节省人力。保证数据的真实可靠，方便化工企业通过内部网络组建ERP管理系统。微机保护必将取代传统保护。

参考文献： 

(1) 继电保护自动装置及二次回路中国电力出版社 

(2) 微机综合保护系统在电力系统的应用新疆电力出版 

(3) 电力系统继电保护原理与实用技术中国电力出版社