变电所微机保护装置的应用分析

（摘 要： 伴随着电力工业的发展和微机继电保护相关的科学和技术的进步，经过对微机保护装置结构的不断优化，功能的不断增强，应用上的不断灵活，微机保护装置有更深层次意义上的发展。简要介绍微机保护的特点，简析微机保护系统的硬件组成，并分析微机保护的发展方向与趋势。

关键词： 微机保护；变电所自动化；应用

中图分类号：TM762.1 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310124－01

利用数字信号处理技术，微机保护实现了复杂的逻辑判断和计算功能，取代了传统继电器保护设备通过硬件连接所能完成的任务。继电器保护的调试工作在微机保护的智能化下变得简单易行，大大减少了硬件维护环节。数字化、智能化、网络化和数字通讯化的微机保护大大提高了继电器保护在快速性、选择性、灵敏性和可靠性等方面的性能，从而促进了电力系统管理和维护的信息化和远程化，提高了电力系统安全经济运行的水平。

1 微机保护的特点

1）实用性强。对于生产运行中存在的实际问题，解决了二次部分各类数据源的共享和使用；对于继电保护技术工作者，则可以更为有效地进行系统分析和数据统计，使得运行保护水平得到提高。

2）维护调试方便。微机保护中，各种复杂的逻辑功能都是通过软件程序实现的，只需要简单的对程序进行调试或修改就可以完成对微机保护的维护，从而大大减少运行维护的工作量。

3）可靠性高。保护程序的运行，增强了微机的综合分析和判断能力，自检和巡检能力。微机能自动检测出硬件故障，发出报警信号，同时软件也具有自检功能，可以对输入的数据进行检测和纠错，自动识别干扰，排除干扰，大大提高了保护的可靠性和抗干扰能力。

4）灵活性大。微机保护的功能特性是由软件决定的，保护原理虽有不同，但可以采用通用的功能软件，因此若需要改变保护的特性和功能，则只要改变相应的功能软件既可，从而使得电力系统运行方式的变得更为灵活。

5）实现网络化。微机保护具有强大的数据通讯能力，通过通信接口，微机保护装置可以实现网络连接，进行数据共享，从而使得遥测、遥控、遥信、遥调等功能变为现实。

2 微机保护的硬件组成

微机保护是一种由微型计算机实现的新型保护，主要包括硬件和软件（即程序）两大部分。硬件的核心是微处理器。微机保护的硬件是通用的。软件决定保护性能和功能。软件具有强大的分析、计算和逻辑判断能力，并且具有记忆功能，因此可以实现一系列性能完善且复杂的保护原理。一套硬件可以完成多个保护功能，还兼有故障滤波、故障测距、事件顺序记录和对外交换信息等辅助功能。微机保护硬件主要包括如下几部分：

1）数据采集系统。微机保护能够处理的信号是离散化的数字信号，将模拟信号转换成为数字信号的过程就是通常所说的数据采集，也称为模拟量输入系统。此系统主要包括电压形成回路、前置模拟低通滤波器、采样保持电路、多路转换器、模数变换电路等五个部分。

2）数据处理单元。数据处理系统是微机保护的核心（微机主系统即CPU系统），它主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM，ROM）、定时器/计时器（TIMER）及控制电路等组成，并通过数据总线、地址总线、控制总线连成一个系统，实现数据交换和操作控制。继电保护程序在数字核心部件内运行，通过对数字信号进行处理，指挥各种接口部件运转，从而实现继电保护的原理和各项功能。CPU指挥微机系统自动工作；存储器是保存程序数据，定时器在触发采集信号在V/F变换中，是频率信号转变为数字信号的关键部件。

3）开关量输入/输出系统。微机保护所需要采集的信息分为模拟量和开关量。开关输入、输出量正好对应二进制数字的“1”或“0”，所以开关量可作为数字量“1”或“0”输入和输出。此系统包含并行口、光电耦合电路及有接点的中间继电器，用来完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。输入系统采集有接点的量（如瓦斯保护、温度信号）作为开关量输入，通过开关量输出发出起动信号、动作跳闸继电器等，从而完成保护各种功能。

4）人机对话接口。人机对话接口建立了微机保护装置与使用者之间的信息联系，以便对保护装置进行调试、人工操作和得到其反馈信息。MMI部件通常包括：键盘、显示屏、指示灯、按钮、打印机接口和调试通信接口。

5）通讯接口。除了完成自身的独立功能之外，为形成集微机保护、监控、远程控制和管理于一体的变电站综合自动化系统，微机保护通过主机向本地或远方传送保护定值、故障报告等，同时远方可通过主机对微机保护实行远方控制，如改定值、投切压板等，这些都需由通信接口来实现。

6）电源。微机保护装置通常使用的是逆变电源，这样就达到了变电所强电系统的直流与微机保护装置的弱电系统电气隔离的目的。直流电源在通过逆变后具有较强的抗干扰能力，可以极大地消除因断路器跳合闸等产生的强干扰。

3 微机保护技术未来的发展方向与趋势

微机保护技术未来将会朝着网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的方向和趋势发展。

1）网络化。网络保护结合了计算机技术、通信技术和网络技术，是通过计算机网络来实现各种保护功能。数据共享是网络保护的最大优点，由此可实现本来需要高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。电力系统网络型继电保护是建立在计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护技术基础上的是一种新型继电保护技术，是微机保护技术未来发展趋势的必然。

2）智能化。近年来，人工智能技术广泛应用于电力系统各个领域，为微机保护技术的发展增添了新的动力。结合不同的人工智能技术用以分析不确定因素对保护系统的影响，从而使得保护动作的可靠性得到提高，是今后智能保护的主要发展方向。

3）保护、控制、测量、数据通信一体化。通过网络，继电保护装置可以获取电力系统运行或故障的任何信息和数据，也可将所获得的被保护元件的信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，在正常运行情况下，每个微机保护装置在完成继电保护功能的同时也能完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

4 结束语

高速发展的电力系统和飞速发展的计算机技术、通信技术，给微机保护技术进一步发展带来了新的动力。微机保护技术的网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化是大势所趋，这对微机保护工作者提出了艰巨的挑战，但同也时存在着巨大的活动天地等待着继电工作者们去开辟。总之，伴随着各种技术进步和发展的微机保护必将呈现新的特征，也将获得更广泛的应用。

参考文献：

[1]田国政、谭伟，微机保护的发展，电网技术，2006.10.

[2]陈德树，计算机继电保护原理与技术，北京：水利水电出版社，1992.

作者简介：

杨海宁（1984-），男，河北省保定人，本科，助理工程师，吐哈油田供水供电处，主要从事变电所运行维护、供配电线路运行维护、变电所自动化改造；石春霞（1985-），女，湖北省黄石人，本科，助理工程师，吐哈油田供水供电处，主要从事变电所运行维护、供配电线路运行维护、变电所自动化改造。