微機繼電保護技術的簡要探討

韓文鵬

(貴州電網公司安順供電局,貴州 安順 561000)

1 微機繼電保護主要技術特點

研究和實踐證明,與傳統的繼電保護相比較,微機保護有許多優點,其主要特點如下:

1.1 改善和提高繼電保護的動作特征和性能,動作正確率高。主要表現在能得到常規保護不易獲得的特性;其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護。

1.2 可以方便地擴充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等,可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。

1.3 由軟件實現的動作特性和保護邏輯功能不受溫度變化、電源波動、使用年限的影響。

1.4 簡潔可靠地獲取信息,通過串行口同PC通信就地或遠方控制。

1.5 采用標準的通信協議(開放的通信體系),使裝置能夠同上位機系統通信。

2 常見微機繼電保護事故種類

2.1 定值問題。①整定計算誤差②人為整定錯誤③裝置定值漂移，a元器件老化及損壞b溫度與濕度c定值漂移問題。

2.2 電源問題。①逆變穩壓電源問題，a紋波系數過高b輸出功率或穩定性差②直流熔絲配置問題③帶直流電源操作插件。

2.3 TA飽和問題。繼電保護測量對二次系統運行起關鍵作用，系統短路電流在中低壓系統中急劇飽和時，因為電流互感器已經應用到繼電保護裝置當中，現場的因饋線保護因電流互感器飽和難以啟動，這時就會很容易發生事故。而常用的數字式繼電器采用微型計算機控制，其主要工作電源僅有5V左右，數據采集電平范圍也僅有10V左右，電流互感器飽和對數字式繼電器的危害將更大。

2.4 插件絕緣問題。微機保護裝置集成度高，布線緊密，長期運行后由于靜電作用，會使得插件接線焊點周圍聚集靜電塵埃，在外界條件允許時兩焊點之間出現導電通道，從而引起裝置故障或者事故。

2.5 高頻收發信機問題。在220kV線路保護運行中屬于收發信機問題。各廠家生產的收發信機質量不一，在使用前應嚴格審核，應注意校核繼電保護通信設備（光纖、微波、載波）傳輸信號性和冗余度，防止因通信設備問題而引起高頻保護收發信機不工作。高頻保護不工作的原因包括：收發信機元件損壞，收發信機起動發信信號產生缺口，高頻通道受強干擾誤發信，收發信機內連線錯誤，收發信機閉鎖，作用區外故障時誤動等。

3 如何掌握微機繼電保護技術

要掌握繼電保護故障和事故類型以及繼電保護故障和事故發生的條件，要下述幾個問題：

3.1 足夠必要理論知識

3.1.1 電子技術知識。電網中微機保護使用越來越多一名繼電保護工作者學好電子技術及微機保護知識當務之急

3.1.2 微機保護原理和組成。在微機繼電保護測試儀及自動裝置的使用過程中，要能迅速分析出產生故障或事故的原因以及故障部位，這就要求電力工作人員需要具備過硬的微機保護知識，熟悉保護原理和裝置性能，熟記微機保護邏輯框圖，熟悉電路原理和元件功能。

3.2 具備技術資料的閱讀能力 微機繼電保護事故的處理離不開諸如檢修規程、裝置使用與技術說明書、調試大綱和調試記錄、定值通知單、整組調試記錄二次回路接線圖等資料，所以技術人員必須具備這方面的素質。

3.3 運用檢查方法 一般的繼電保護事故往往憑借簡單的檢查手段就能夠被查出。如果用常規檢查仍未發現元件故障，則說明該故障較為隱蔽，應當引起重視。此時可采用逐級逆向檢查法，即從故障暴露點入手去分析原因，由故障原因判別故障范圍，查找到故障原因以后就可以采用順序檢查法對裝置檢查。

4 抗干擾

繼電保護的抗干擾是指繼電保護裝置在投入實際運行時,既不受周圍電磁環境的影響,又不影響周圍環境,并能按設計要求正常工作的能力。

按干擾的形態可分為共模干擾、差模干擾兩種。共模干擾發生于保護裝置電路中某點各導線對與接地或外殼之間的干擾;差模干擾是發生在電路各導線之間的干擾,是與信號傳遞途徑相同的一種干擾。保護裝置接收這種干擾的能力和接收信號的能力完全相同。

按干擾的危害性可分兩種,一是引起保護裝置不正確動作的干擾,低頻差模常屬于這一類。二是引起設備損壞的干擾。由于高壓網絡的操作或雷電引起的高頻振蕩,最容易造成保護裝置元件和二次回路的損壞。這種干擾常屬于共模干擾。

減少各種干擾對繼電保護或其它二次設備影響,可以考慮采取以下措施。

4.1 硬件抗干擾

屏蔽和隔離相結合。電磁屏蔽是通過切斷電磁能量從空間傳播的路徑來消除電磁干擾的。保護柜用鐵質材料做成,以實現對電場和磁場的屏蔽,在電場很強的場合,可以考慮在鐵殼內加裝銅網襯里或用鋁板做屏蔽體。隔離既可使測控裝置與現場保持信號聯系,又不直接發生電的聯系。

4.2 軟件抗干擾

接入RC濾波器。對于微機保護,在印制板布線設計時應使強、弱信號電路之間有一定的距離,避免平行,在每芯片的電源與零序之間應加抗干擾電容,在交流和直流入口處應接入RC濾波器等。

對外部二次回路的設計采取必要的抗干擾措施。如降低干擾源和干擾對象之間的耦合電容和電感;降低屏蔽層的阻抗值;降低二次回路附近的電氣值等等。

此外,保護裝置的模擬輸入量之間存在著某些可以利用的規律。如果由于干擾導致輸入采樣值出錯,可以取消不能通過檢查的采樣值,等干擾脈沖過去,數據恢復正常后再恢復工作。

5 微機保護的發展

微機保護裝置在國內應用已有近二十年歷史了,微機保護產品的發展也經歷了幾代,可以說,無論是國際品牌或國內知名廠家,其保護產品從原理到生產技術都已經非常成熟了。但是這些微機繼保裝置還是或多或少的存在一些缺陷,時代的發展,技術的進步,對微機保護也提出了更高的要求。

5.1 更趨自動化、智能化

隨著我國智能電網概念的提出和相關技術標準的制定,智能電網相應配套的關鍵技術和系統也需要加快研發速度。

對于繼電保護技術來講,一方面,可以深入挖掘智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃模糊邏輯等在微機保護方面的應用前景,將技術轉化為生產力,以解決常規技術難以解決的實際問題。

5.2 提高微機保護的設備管理和事件記錄功能

現在的微機保護,除了應完成保護、測控、通信一體化功能外,還應能提供被保護設備的日常管理和事件記錄。這些設備管理包括斷路器的分閘、合閘次數,累計故障次數、斷路器動作時間監視、斷路器開斷電流水平,斷路器觸頭壽命、設備累計停電時間、設備累計運行時間、設備檢修記錄、分區段平均負荷電流、日最大負荷電流、日平均負荷電流、累計電度等。對變壓器保護測控裝置,如果有油溫、壓力等模擬量接入,還可進一步監視變壓器的其它運行工況。

[1]王亮,趙文東.微機繼電保護的現狀及其發展趨勢[J].科技情報開發與經濟，2006-06-25.