变电站微机保护系统的若干问题分析

摘要：近几年，国家电网进行了较大规模的自动化技术改造，与之相关的无人值守化以及综合自动化这样的工程都与二次继保系统施工相关联，涉及到不同变电站的具体施工。文章结合工作实际，对变电站微机保护系统进行相关的问题分析。

关键词：变电站；微机保护；线路保护；电容组保护

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0103-03＼

变电站微机保护系统是一种复杂并且特殊的系统，在系统的配置和装置中，由于各个变电站的具体设备情况以及旧变电站改造过程中涉及相关的用户利益，部分二次继保设备改造会在带电或者部分带电的情况下进行。

1 微机保护装置结构

1.1 硬件

变电站微机保护的装置主要由电源模块、输入输出模块、主模块和管理模块构成。电源模块的主要构成又包括两个宽稳压范围、开关稳压电源（高抗干扰模块式）以及部分外接组件。电源电压模块的主要作用是将外加的常规电压220V转化为单元内其他模块所需要的电压。输入模块则主要是将现场送来的二次额定电压值及电流值的交流信号进行转化，以便于适合单片机系统A/D采样的低电压信号。输出模块是将主模块中的24V分合闸控制信号隔离并扩大，使其能直接驱动断路器的分合闸。单元装置的核心就是主模块，它能完成设备运行参数采集、开关状态检测和操作、相关的各种自动控制和继电保护等。并且单片机的上位机通讯和与外部设备交换信息都是由主模块进行管理。而管理模块主要是实现人机对话，完成操作运行过程中的指示和先关数据的显示，必要时候进行故障报警。

1.2 软件

保护系统软件能够在故障全过程中对继电器的运行进行计算，保障装置的可靠性和动作速度。软件可以自动调整和校正变压器各侧的电流平衡，简化电流二次接线。同时软件还具备GPS时间校对、保护动作事件、故障录波记录、软压板投退等功能，这些功能都在正常运行的情况下由主程序自动运行。

2 微机保护系统分析

2.1 高压变电站的微机保护布置

由于笔者日常接触的都是500kV的高压变电站，现代变电站监控系统都已经实现了内部通讯网络现代化，变电所的通讯网络是建立分散和分布式系统的纽带。而建立好的分散分布式系统具有各个智能电子设备分工明确、各自独立的特征，任何单独的电子设备失效，不会影响整个综合的二次系统，有效地分散了危险。高压变电所的继电保护装置要保证电所与电网安全，在目前的技术条件下就要实现完全独立的继电保护功能，于是，分散系统中就要将测控装置和集中组屏故障录波器进行分散布置。

传统的微机保护布置方式基本上采用的是集中布置方式，将继电器屏和控制屏等全部集中在控制室，所有的信号都由控制电缆引入控制室，这样布置的好处是便于运行方式的维护，但是很容易使控制电缆引入传导类的强干扰。随着技术的发展和认识的推进，分散布置已经是现在广泛采用的方式，它主要是将保护和监控装置直接布置到被控制的对象旁边，在有效地削弱传导类干扰的前提下，还能减少设备的占地面积，大大缩短了电缆以及相关的投资。分散布置的方式起初只是在110kV的变电站进行改造，现在500kV的高压变电站基本上已经实现了分散布置的方式。

2.2 抗干扰问题

变电站主变微机保护的工作电流很低，在输入和输出时容易因为回路串进干扰引起误动和拒动误发信号，保护会利用光耦模件将干扰信号隔离，同时也会对外部输入的开关量转换成CPU可以接受的弱电电平。为了避免长电缆串入干扰，跳闸输出和信号引出都经非电量输出，引入和引出的电缆都是屏蔽电缆，抗干扰能力得到了极大加强。保护在投入运行中还是能通过保护系统有效阻止干扰，保证设备以及电网的运行安全。

2.3 运行情况

在微机保护系统中，电流和电压的实时采样值、变压器的差动电流和开关的输入量状态都可以显示，现场的维护及调试就很方便了，但是这些数据也只是在主菜单上显示，不能打印，数据的检查只能到现场，管理和分析工作也就相应的滞后。相关的存储报告也不能很好地保存，新的报告会在第一时间刷新旧的报告，不能选择性地存储有用的报告，删除无用报告也只能将所有报告整体删除，提取有用信息的难度也加大了。保护起动时还要面临的一个问题就是，当保护起动时在间隔较短的时间又一次起动就会更新资料，从而无法分析后一次起动的原因，给运行分析和事故分析带来相应的阻碍。这些问题的解决还是要依赖于软件的更新，只有对相关的软件进行更换才能消除问题，保证系统运行稳定。

3 微机保护配置问题

变电站微机保护系统的自动化和智能化水平较高，在二次继保系统的施工中，保护系统的相关配置也面临一些需要调整的地方。

3.1 变压器保护

变压器的保护分为主动保护和后备保护。两种保护的装置要求不一样。主动保护需要配置速断、差动、温度和瓦斯等保护，同时能进行35kV侧断路器液压装置的故障监测，油温测量和风扇控制也是必不可少。微机保护系统要在具有非电量保护的情况下，才能接受变压器发出的信号，将所接受的信号作为事故记录，启动装置的跳闸继电器，并且将动作信息打印出来，通过信息管理机传递给监控

系统。后备保护装置的配置和主动保护的大不相同，虽然都是进行变压器的保护，但是使用的装置和原理却大相径庭。后备装置的主要保护功能范围是过流、零序过压、零序过流、负序过流、过负荷、过励磁及间隙过流重合闸等的保护。该保护系统要在完成上述保护任务的同时完成运行参数测量、状态监视及控制。在进行上述一系列保护工作的时候将故障时的相关波形进行记录。后备保护装置的信息传输主要利用CAN总线，联接通讯单元的上位机，向调度中心传输信息。

3.2 线路保护

变电站中微机保护系统进行的线路保护是一套将电流保护、电压保护和三相重合闸相结合的线路保护。在这套保护装置中，进行配置就要考虑使用两个CPU插件。其中的一个插件要满足32位微机处理器构成保护和重合闸的功能单元，另外一个CPU则是总线不出芯片的单片机，以此构成通用的人机接口单元，只有满足两个CPU的线路保护装置才是完备的保护装置。线路的保护中，主要是由具体反映相间故障的三段式相间电流保护，还能反映小电阻的接地系统需要的零序电流保护。这项微机保护系统也能在重合闸和TV断线上实现自动检测。线路的微机保护可以进行低频减载，进行遥测、遥控和遥信的操作，也能在运行稳定的前提下，完善自检功能。

3.3 电容器组保护

该微机保护装置的保护范围很广，电容器保护主要是电流速断、过电流、过电压和低电压、不平衡电压等的保护。与其他的保护装置一样，在电容器微机保护系统中也配置了相应的系统进行运行参数测量、状态监视和控制等一系列监控功能。变电站微机保护系统的配置，要根据设备的不同而采用不同的软件，但是变电站中涉及到的许多运行参数的记

录和监控则是每个保护系统中必不可少的配置。

变电站保护装置的微机化程度会不断增强，这也从侧面指出，在二次继电器保护的改造中，施工的质量和人员技术要求将越来越高，要高质量地完成相关工作，就要不断加强学习，不折不扣地落实相关措施。

参考文献

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作者简介：黄盛超（1980-），男，广东东莞人，广东电网公司东莞供电局变电管理二所500kV莞城站助理工程师，研究方向：电力运行。