微机保护监控系统

微机保护监控系统（精选12篇）

微机保护监控系统 篇1

0 引言

微机保护广泛应用于国家电网、农村电网和工矿企业,极大地提高了供电系统的可靠性。但是不论是国内还是国外的微机保护装置在应用中都出现了一些问题。

1 微机保护监控后台

微机保护监控后台实时监控着整个电力系统,实现电流电压等实时数据的汇总、现场设备运行情况的实时再现和人机对话信息交换等功能,但在实际运行中常出现以下问题。

1.1 后台死机或自动退出现象

后台死机或自动退出的可能原因有:

(1)后台程序在显示事项时不稳定,突发事项太多可能导致后台出错死机,弹出错误对话框“所需的资源无法获得”或“x盘磁盘空间已满”。

(2)后台属性库中配置的电度个数超过后台允许的默认值,导致后台出错退出。

(3)后台属性库中的某些字段定义的类型不合适,发生字段值溢出错误,导致后台退出。

解决方法:

(1)若有后台程序新版本,则进行升级;清除部分历史监控数据。

(2)减少后台配置的电度个数,使其小于后台默认的最大值;升级后台程序后调整后台默认的最大电度个数。

(3)更改属性库中的某些字段定义类型,由整型改为长整型,同时找出遥信不稳定、频繁变位的原因,并处理。

1.2 遥信名称与实际不符

后台事项条中显示的遥信名称与实际不符,主要由设置不当导致,重新编辑该遥信点的名称即可,并保存备份。

1.3 曲线显示不正常

曲线显示不正常有两方面的原因:

(1)负荷问题。检查曲线反映的数据是否有值,即确认该线路的运行状态和情况。

(2)设置问题。①在编辑状态下双击曲线查看“属性”中对应的站号和遥测点号是否正确;②负荷是否太小或太大,在编辑状态下双击曲线“属性”,检查显示参数是否超过了监控曲线设定的显示范围,若是,则对曲线范围做相应的修改,并保存备份;③查看后台“参数设置”中的“曲线参数”里是否有该遥测点,并设置正确;④若个别时段没有显示,则查看后台监控系统在该时段是否退出。

1.4 无法遥控

出现无法遥控情况时先查看现场微机保护装置是否由“就地”转到“远方”;再查看该遥信点属性设置是否正确;“远方”位置和遥信定义都正确,不能合闸,直流系统放电电流太小,则更换蓄电池组。

1.5 事项条隐藏/显示无效

后台使用空格键隐藏/显示事项条无效,主要由设置问题导致,关闭输入法即可解决。

1.6 语音报警不符或不报警

语言报警不符或不报警有两方面的原因:

(1)后台遥信发生变位,有事项条及语音报警,但遥信状态没有变化。有修改权限的用户登录,用鼠标双击该遥信,选中“显示”项中的“真实值”或在“详细属性”中的“值类型”栏中选中“真实值”,并保存备份。

(2)后台遥信发生变位,有事项条且遥信状态变化,但无语音告警,可能有设置问题或外部音箱连接问题。处理方法:①查看音量是否过小或静音;②检查音箱是否正常工作,连线是否正常;③检查“C:”下有没有wave语音文件夹;④有修改权限的用户登陆,用鼠标双击该遥信,查看“详细属性”中的“选项”栏中的“声光报警”是否选中;⑤后台机声卡是否正常。

1.7 后台报文乱发误发

后台报文乱发误发问题的主要原因是:

(1)通信干扰。

(2)微机保护装置遥信插件故障导致相应的遥信点频繁发送报文,更换遥信插件;现场一次设备辅助节点接触不良,重新压接。

(3)直流系统压降导致保护装置发送报文。

1.8 报表修改问题

需要在日报表、月报表中添加新的遥信点时可以利用原有报表直接添加,做好遥信点定义即可;当需要一些报表数据的最大、最小和平均值时,可采用厂家原有报表的格式,也可利用EXCEL自身定义实现,完成后保存备份。

2 微机保护装置

微机保护装置不但可完成继电保护功能,在正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。它作为整个电力系统计算机网络的一个智能终端,获取了电力系统运行和故障时的所有信息和数据,并将信息和数据通过网络远传给监控后台或调度自动化后台。微机保护装置在实际运行维护中也出现一些问题。

2.1 数据不相符合

(1)电流电压与实际不符。当微机保护装置采集的电流电压值和监控后台显示的数据不相符时,将两者数据和实际值相比较,确定数据不准的一个,然后修改其电流电压变比或系数;两者数据一致,但与实验值不符合,若变比和系数都正确,则查外部接线。

(2)测量功率与实际不符。①测量的电流电压都正确,测电流电压相序并调整正确;②装置显示的电压或电流与测量的不符,存在分压或分流,更正接线;③与后台功率不符,修改后台系数;④后台系数和装置变比都正确,装置显示数据与端子直接测量数据不一致,更换装置交流插件。

2.2 某遥信不停变化,频繁向后台发送报文

导致某遥信不停变化,频繁向后台发送报文的原因有:

(1)一次设备辅助接点接触不好,存在抖动现象,处理好辅助接点。

(2)相应的遥信接线松动,重新接好。

(3)相应遥信的去抖时间设得太短,适当延长即可。

(4)投负荷时电压暂时降低,造成光耦端子由亮到灭再由灭到亮,导致后台误报遥信。

(5)周围是否有电容器停送电操作。

2.3 遥信与现场设备状态不一致

(1)检查相应的设备辅助接点,并手动分合辅助接点,看遥信是否有变化。

(2)找到采集这些遥信点的设备及这些遥信点对应的装置端子号,拆掉相应的二次接线,在装置上用遥信正电源直接点对应的装置端子,看装置遥信是否有变化,若没有,则更换遥信插件。

(3)拆掉相应的遥信接线,用遥信正电源点遥信点,看光耦端子灯是否点亮且24V侧接点是否闭合。

(4)检查遥信回路是否有接线不牢或断开现象。

(5)装置动作,在通信上相应遥信也变化,但遥信状态与现场设备状态正好相反,此时只需重新选择装置辅助接点(常开改常闭或常闭改常开)或在后台把相应遥信取反。

2.4 定值投入

微机保护装置上电后,液晶没显示,运行灯闪烁,按动键盘没有任何反应,这主要是定值设错导致。进入保护装置调试状态,检查当前是否运行在应该使用的定值区,若不是,则重新投入正确的定值区;若定值区没投错,则检查并修改相关定值,修改后投入定值。

2.5 液晶花屏

出现液晶花屏的原因有:

(1)液晶使用时间过长,出现老化现象,更换液晶。

(2)程序出错,保护装置断电,再重新上电。

(3)查看液晶与面板间的数据线是否插牢。

(4)面板出现问题时,用备用装置的面板替换原面板。

(5)主板出现问题时,用备用装置的主板替换原主板。

2.6保护装置频繁启动.

设备正常运行时,保护装置频繁启动的主要原因为:

(1)保护定值设置问题。观察保护装置启动频繁时负荷的二次电流情况,核对电流是否达到某些保护定值的0.9倍,若达到,则修改相应保护定值。

(2)保护装置不用的保护功能若定值设置不当,则有可能造成保护启动,将相应定值设成允许的最大值。

(3)观察保护装置启动频繁时负荷的二次电流波动情况,核对突变量启动定值是否设得过小,若是,则相应调大。

2.7装置失电

装置失电时,首先检查外部电源是否消失;若装置电源有电,则检查装置内部接线是否牢固;若前两者都正常,则更换装置电源板。

3 通信系统

通信系统在微机保护系统中担负着传递信息和数据的任务,在运行过程中经常遭遇干扰和破坏。

3.1 双后台机设置问题

现场使用双后台机监控,将一台后台机的功能直接复制到另外一台后台机时,出现只有一台后台机能正常连接使用的现象,此时修改属性库中RTU通道,改变其IP地址即可。

3.2 后台机更换网卡

当后台机网卡故障需要更换网卡时,先将旧网卡驱动程序卸载掉后再去掉旧网卡,最后安装新网卡及其驱动程序。

3.3 网络连接

网络连接中,通信电缆尽量使用屏蔽电缆,通道内应无强电电缆。微机保护装置的网络连接方式有:

(1)RS-485串口连接。当前网络连接多采用装置直接串接构成环网方式,当一个装置通信出现故障时,不影响其它通信的进行,但如果环网上的2块装置同时出现通信故障,那么它们间的通信将会中断,此时可通过端子盘连接网线实现通信,避免通道故障。

(2)以太网连接。通过HUB连接采用正接网线,否则采用反接网线。正接网线两端压线顺序一致,为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕;反接网线一端压线顺序为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕,而另一端压线顺序为绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。

3.4 装置屏蔽接地

将各微机保护装置的屏蔽地专门接地,以减少干扰。

3.5 防雷

微机保护装置、总控单元、通信管理机处于运行状态时,其周围一定要做好防雷措施,以避免雷击带来的通信模块过电压击毁。

摘要：分析微机保护技术在电网应用过程中出现的问题,并予以解决。

关键词：微机保护,装置,设置,通信,电网

参考文献

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京:中国电力出版社,2002

[2]陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].北京:中国电力出版社,1992

[6]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005

[8]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析[M].北京:中国电力出版社,2000

微机保护监控系统 篇2

摘要：介绍微机继电保护发展历史与发展趋势，数字信号处理器DSP应用于微机继电保护，促使变电站综合自动化水平的进一步提高。

1.微机继电保护发展历史与现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入了新的活力,因此继电保护技术的发展得天独厚。在我国,微机继电保护的发展大体上经历了三个阶段。第一阶段以单CPU的硬件结构为主,硬件及软件的设计符合我国高压线路保护装置的“四统一”的设计标准;第二阶段为以多个单片机并行工作的硬件结构为主, CPU之间以通讯交换信息，总线不引出插件,利用多CPU的特点做到了后备容错，风险分散，强化了自检和互检功能,使硬件故障可定位到插件。对保护的跳闸出口回路具有完善的抗干扰措施及防止拒动和误动的措施。第三阶段以高性能的16位单片机构成的硬件结构为主,具有总线不出芯片,电路简单及较先进的网络通信结构,抗干扰能力进一步加强,完善了通信功能,为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力的环境,使得我**机保护的硬件结构进一步提高。第一代微机保护装置:1984年华北电力学院研制的MDP-1，特点是:采用单CPU结构及多路转换的ADC模数变换模式。第二代微机保护装置，它是由华北电力学院北京研究生部首先研制的。第一套“11”型微机保护装置于1990年5月投入了试运行。特点是:采用多单片机并行工作，总线不引出插件，数模变换采用VFC方式。第三代产品是CS系列，特点是:采用不扩展的单片机，总线不引出芯片及较先进的网络通信结构技术。

2.微机继电保护装置发展趋势

继电保护技术的发展趋势是向计算机化，网络化，智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。2.1计算机化。

随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断进步。现在以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置已经研制成功并投入使用。采用32位微机芯片不仅仅在精度上有很大的提高,更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度,很高的工作频率和计算速度,很大的寻址空间,丰富的指令系统和较多的输入输出接口。信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理能力,强大的通信功能,与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力, 这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。现在,同微机保护装置大小相似的工控机在功能、速度、存储容量和可靠性等方面已得到了巨大的发展, 成本大大降低,因此用成套工控机来做继电保护硬件装置的时机己经成熟,这将是微机保护未来的发展方向之一。

2.2网络化。

计算机网络作为信息和数据通信工具己成为信息时代的技术支柱,它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。传统的继电保护专业性很强,并以“事先整定,实时动作,定期检验”为其特征,很少触及到装置或系统的经常自检,远方监控,信息共享,动态修改定值等问题。国外早就提出过系统保护的概念,这在当时主要是指安全自动装置, 但是对于继电保护同样适用。继电保护的作用应不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这当然是其主要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的正常运行和故障时的信息,并在此基础上进行大量的计算和分析,作出正确的判断使全系统协调动作。对于一般的非系统保护, 实现保护装置的网络化也有很大的好处,继电保护装置能够得到与系统有关的信息越多,对故障性质,故障位置和故障距离的判断就越准确,动作的灵敏性、选择性和可靠性就越高。由此可知,微机保护装置的网络化可大大提高继电保护的性能,这是微机保护发展的必然趋势。2.3保护、控制、测量、数据通信一体化。

80年代末90年代初,数字信号处理(单片机)技术的应用,导致变送器RTU 的问世,现在随着继电保护的计算机化和网络化,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,它可以通过网络获取系统正常运行和故障时的所有信息和数据,也可以在它获得的被保护元件的信息和数据的基础上进行计算和判断, 并将结果通过网络上传给控制中心或任一终端,因此,每个微机保护装置不但可以完成传统的继电保护功能,而且在系统正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信等功能,亦即实现了装置的保护、控制、测量、数据通信的一体化。2.4智能化。

近年来,人工智能如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已经开始。这些算法都有其独特的求解复杂问题的能力,如果将这些人工智能的方法适当的结合起来可使求解的速度更快。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必将会得到越来越广泛的应用,以解决用常规方法难以解决的问题。电力工业的发展和继电保护相关科学技术的进步都给微机继电保护装置的研制提出了前所未有的机遇与挑战。微机继电保护装置结构上不断优化,功能上不断增强,应用上更为灵活,继电保护装置的功能有了较大的延拓。世界上知名自动化系统供应商不断推陈出新,研发了许多优秀的微机继电保护装置平台。随着单片机技术的发展，特别是数字信号处理器DSP技术的出现，使得继电保护硬件平台更加先进。数字信号处理器DSP与目前通用的CPU不同，是一种为了达到快速数学运算而具有特殊结构的微处理器。DSP的突出特点是:运算能力强、精度高、总线速度快、吞吐量大，尤其是采用专用硬件实现定点和浮点加乘（矩阵）运算，速度非常快。将数字信号处理器DSP应用于微机继电保护，极大地缩短了数字滤波、滤序和傅里叶变换算法的计算时间，不但可以完成数据采集、信号处理的功能，还可以完成以往主要由CPU完成的运算功能，甚至完成独立的继电保护功能。鉴于此，国内外已研制出以数字信号处理器DSP为硬件平台的新型微机继电保护装置，促使变电站综合自动化水平的进一步提高。

参考文献

［1］袁刚,范继霞.浅谈微机保护的使用现状［J］.中国科技信息,2005;12：23 ［2］张承军.配电系统监控保护装置的应用.大众科技,2005;83(9)：103 ［3］景胜.我**机保护的现状与发展［J］.继电器,2001;29（10）：1-4 ［4］孙悦迪,张冰,田有文.微机继电保护的研究现状及展望.农业机械化与电气化，2005；（4）：48－49

微机保护监控系统 篇3

【关键词】变电站；微机综合自动化保护系统；设计

随着我国经济的快速发展，工业技术也在快速的发展，这对电网的可靠性也提出了更高的要求；同时市场经济新形势下，对电网建设也提出了许多新的要求；电网规模不断壮大的今天，电网结构更加复杂。综合这三方面的情况，传统的控制保护系统以及远远的不能满足新形势下的电网要求，因此变电站微机综合自动化保护系统的研究和设计具有很大的意义。

一、变电站微机综合自动化保护系统的作用

变电站微机综合自动化保护系统能够保证变电站之间的分配控制、分配检查以及电能传输等任务顺利的完成，变电站自动化保护系统具有下面几个方面的作用：通过自动化保护系统能够满足变电站的通信要求；通过自动化保护系统能够及时、准确的监测出电网中存在的问题，并且将出现问题的部分隔离；通过自动化保护系统能够对当地紧急情况进行控制；通过自动化保护系统能够自动的采集变电站的所有信息，对变电站的情况进行控制。

二、变电站微机自动化保护系统设计的原理

1.充分综合性，变电站自动化保护系统必须完全的代替原来的二次设备，把变电站的控制、保护、坚实、测量等功能全部分在一个系统中。通过其灵活适应性强的运行模式，进行标准化工作，保证其能够适应各种不同类型、电压的变电站环境。

2.需要满足系统对技术先进与安全性的要求，并且能够保证通信信息的共享，各种模块与部件之间应该采用网络模式，便于自动化系统中不断的从外界获取信息，实现站内所有资源的共享。此外，微机保护硬件与软件应该能够满足监控系统这种相对独立的环境。

3.运行系统必须可靠，具备较强的抗干扰能力，所以在进行整体设计的时候，应该综合保证整体系统中的各个子系统相对独立，此外，还需要其具有独立的问题诊断以及自我修复能力。

三、变电站微机综合自动化保护系统的设计

在进行变电站微机综合保护自动化保护系统设计的时候，应该研究变电站的实际情况，根据一次配电设备的布置情况，二次微机继电保护设备的设计，在按照整体的设计原理，实现微机综合自动化保护系统。

1.一次变配電设备的设计

首先选择变压器，变压器分主次之分，一般的主变压器采用户内布置干式变压器，例如SG10-1250KVA变压器，主要有过流保护、高压零测序过保护、低压侧反时限零序过流保护、小电流接地保护、F-C过流闭锁出口、负序过流保护、瓦斯等非电保护等功能，并且能够同时进行10路外部开入遥信的功能；其次是选择高压开关柜，变电站的高压开关柜通常都是安装在真空断路器中，因此常选用真空气体剧院金属封闭开关，例如KYN28-12型真空气体绝缘金属封闭开关柜；最后是选择低压配电屏，低压配电屏通常是安装在全封闭金属铠装移开式开关柜中的，如低压GCS型开关柜。

2.机电保护装置的配置与二次回路

根据变电站的微机综合自动化保护系统的整体设计原则，以及对设备类型的要求，然后对我国多家生产变电站微机综合自动化保护装置的性能，充分的考虑设备的价格、前瞻性、经济性以及售后服务等方面的因素，再结合相关的关键技术指标，进行微机综合自动化保护装置的设计，例如XK2000系列综合自动化保护测控装置的硬件组成有：

（1）微处理器模块，微处理器模块简称CPU，是机电保护装置的核心，其作用就是：监控、自检、通信以及保护的功能，然后对有源低通与带通滤波回路、出口驱动电路、信号驱动电路等，这种模块的端子有：外部复归接点输出、对时脉冲输出、电度脉冲输出以及开关输出、一个CAN串行通道信息接口、一个RS485串行通道信号接口。

（2）电源模块，装入电源模件输入220V直流电压，然后输出24V（2）、24（1）、12V、5V四组直流电压。其中24（2）是开关量输入无源脉冲量，24（1）是机电驱动电源，12V是模拟系统工作电源，5V是处理器工作电源。

（3）交流信号输出模块，X2、X3输入模块通过输入TA、TV交流电，然后通过交流电压信号转化为弱点信号，这样就能起到将弱电隔离的作用，不同的装置在输入与输出交流电的回路接线端子的定义也不相同。

（4）保护测控装置操作回路模块。该模块的内容有：6路独立的动作出口继电器能够传出8个接点，“主合开关”继电器HJ与“跳主开关”继电器TJ是通过第二接点输出；“遥控合闸”与“遥控跳闸”的主要作用就是遥控操作，第3路独立的信号继电器总共输出4个接点，输出“保护动作1”与“保护动作2”，此外，为了保证“装置故障”与“警告信号”，将他们分别接在不同的接点上。

（5）综合测控装置直流模拟及开关量输入模块。该模块的内容有：4路无源开关电源输入，此电源接点通过光耦隔离端子接入；12路有源开关量输出，电压一般选用220V/110V直流电流，同时也可以为220V交流电，对四路电流模拟量进行DC1-DC4测量，将其控制在0-6V/5-20mA范围之内。

3.通信子网构成

微机综合自动化保护系统通信子网，现在通常应用的是以太网，在变电站层一般采用100M以太网，间隔层使用10M以太网。间隔层的保护装置、测控装置、自动装置等具备以太网接口的设备直接接入间隔层以太网，其他分部布置的设备通过规约转换、测控装置或低压保护装置接入间隔层以太网，根据设备所属的间隔和物理位置链接到适当的间隔层集线器，然后再将所有间隔层集线器接入变电站层集线器。对于可靠性要求高的变电站的自动化系统，可采用双重化的以太网来确保单一故障时不损失任何功能。对于站点较多的变电站，变电站层可采用交换性集线器，将间隔分成若干子网，限制每个冲突域的站点数量不致过多，以确保系统响应速率。

四、结束语

变电站微机综合自动化保护系统作为一种蓬勃发展的新兴技术，其设计原理还有许多需要完善的地方，随着广大电力科研人员不断的研究，以及在实践中积累经验，不断对综合自动化系统进行改进，使我国变电站微机综合自动化保护技术得到了不断的提高。

参考文献

[1]黄盛超.变电站微机保护系统的若干问题分析[J].中国高新技术企业，2012（19）：98-100.

[2]郭莉.变电站微机综合自动化保护系统的应用[J].城市建设理论研究，2013（28）：54-57.

[3]蔡春海.浅析变电站微机综合自动化系统运行的可靠性[J].民营科技，2012（2）：52.

船舶选择性微机漏电保护系统 篇4

船舶电力系统由于工作环境恶劣,潮湿、振荡与盐腐蚀等因素易造成电力设备的绝缘降低,从而引起漏电故障。而船舶由于空间的限制,船员经常与各用电设备接触,漏电故障会危及船员安全;对于大型油船或LNG船,漏电故障更有可能引起火灾等安全事故[1]。所以,船舶漏电保护对船员的人身安全、船舶电力系统的可靠性及安全性有极其重要作用。

本文主要分析各种漏电保护原理在船舶电力系统中的应用情况。针对零序电流保护方案,提出基于馈电线路π形等效的电流时域补偿方法。仿真结果表明,与常规的稳态电流补偿相比,时域补偿拥有更好的保护性能。在零序电流时域补偿的基础上,研究了船舶漏电保护在微机中的实现,介绍了软硬件实现方案,新方案能为船舶电力提供具有选择性的漏电保护系统。

1 船舶电力系统漏电保护应用分析

1.1 概述

对于三相四线制的供电系统,可以用一个电流互感器测量三相线与中性线的电流和,形成漏电保护器。对于小电流接地系统,从原理上,漏电保护分为附加直流源检测保护原理、零序电压保护原理、零序电流及零序方向保护原理。另外,有学者提出基于自然直流的选择性漏电保护原理[2~6]。在上述保护原理中,只有零序电流、零序方向及自然直流具有选择性。

考虑到供电的安全性与可靠性,在船舶电力系统中,一般采用三相三线制、中性点不接地的供电方式[7,8],所以并不能应用三相四线制的漏电保护方案。另外,由于附加直流检测与自然直流都有人为接地点,对于安全性较高的大型船舶并不适合。再者,船舶母线/配电板处馈线出线较多,无选择性的漏电保护不能满足供电可靠性要求。所以,船舶电力系统中应该重点考虑零序电流及零序方向保护。

1.2 零序电流保护

如图1为典型船舶电力系统出线图,r和C为各支路对地导纳与电容。支路Nf发生接地故障后,系统各支路都会出现零序电流。故障支路的零序电流等于其它支路零序电流之和,根据零序电流的大小变化,可以形成零序电流保护。

对于零序电流保护,当母线出线支路分布电容分散性较大时,必须进行电流补偿以满足选择性[1]。文献[9]提出了一种较为实用的稳态电流补偿方法,但该法未能考虑故障发生后系统的暂态过程。本文提出一种新的微机漏电保护及电流补偿方法,由软件实现电流补偿,既能保证船舶的安全性,又能改善零序电流保护的性能。

2 电流时域补偿法

如图2为图1系统图经过支路π形等效后的故障零序网络图。C01=C02为线路对地零序电容,R0为线路零序电阻,L0为线路零序电感。根据零序网络图可得任意健全支路零序电流与零序电压的关系:

令补偿电流:

将式(2)离散化,令:

根据式(3)得到:

式中:u(k)、i(k)分别为故障发生后第k个采样点的零序电压和零序电流;T为继电器的采样时间间隔。

式(4)中有大量常数,而且采样时间间隔对于保护来说一般是固定的。所以微机保护中,式(4)可以存储成7个常系数,在程序运行计算时只需要进行简单的线性组合计算,计算量很小。值得注意的是式(4)基于瞬时值,所以补偿式应为:

利用式(5)得到动作值序列iop(k),再用傅氏算法可以得到其幅值,进而形成零序电流的保护判据。

3 仿真分析

利用PSCAD/EMTDC建立如图3所示仿真模型;系统电压等级为6.6 k V,电源中性点不接地。设置图3所示共七个故障点,每个故障点仿真单相接地和两相接地短路共6种故障,接地过渡电阻考虑0~35000Ω共计10种情况。考虑到船舶馈线支路分布电容分散性大,特设定三条分布电容有较大差异的支路,各支路零序π形等效参数如下:

仿真得到故障数据并进行数据处理,每个周波40点采样。比较零序电流保护、带稳态补偿的零序电流保护与基于时域补偿的零序电流保护三种方案在反向故障与正向故障时的保护动作情况。

表1为支路N1在F7点单相故障,即反方向故障时三种零序电流继电器不误动作的最小整定值(反向故障时继电器可能误动作,继电器的整定值须大于反向故障时可能出现的最大值),表2为支路N1在F1点单相故障,既正向故障时能动作的最大整定值(正向故障时,若要继电器动作,继电器的整定值须小于出现的最大值)。图4与图5为支路N3在反方向故障与正方向故障时三种零序电流保护动作值随过渡电阻的变化情况。

由表1的数据可以看出,反方向故障时,稳态补偿和时域补偿都能对动作电流进行相应补偿,防止继电器误动作。数据对比可以明显看出时域补偿比稳态补偿的效果更显著,可见时域补偿更能有效地防止反方向漏电故障时继电器误动,提高继电器的可靠性。

表2数据表明,正方向故障时,稳态补偿与时域补偿皆能大幅提高继电器的动作值。这对于继电器的动作十分有利,有效提高继电器的灵敏度。稳态补偿与时域补偿的数据对比可以看出,时域补偿的动作值略小。

对于零序电流继电器的选择性,最主要考虑的是背侧母线处故障时的动作情况,在图3所示系统图中即为F7点故障。表1和表2的数据对比表明,没有补偿的零序电流保护并不具有选择性。稳态补偿后选择性得到一定的满足,但是整定范围较小,灵敏度和可靠性都很低。对于时域补偿,其选择性是很明显的,并且整定范围更大,灵敏度和可靠性都能有很好的裕度。

图4和图5则是支路N3在反向故障与正向故障时三种保护方案的动作值。由图可见,支路N3的变化情况及补偿效果与支路N1基本相同,说明无论线路分布电容的大小,时域补偿皆有很好的效果。

图6是反向故障后第一周波内三种保护方案动作值随采样点的变化情况。从图可以看出,由于故障后暂态过程的影响,零序电流变化剧烈。稳态补偿后,由于补偿过程中并未计及暂态过程的影响,仍然存在两个波峰,易造成继电器误动。时域补偿可以将此暂态过程的电流波动很好补偿,使电流变化趋于平缓,能有效防止继电器的误动作。

从以上仿真分析可以得出如下结论:

1)零序电流保护在应用时须进行电流补偿;电流补偿后,不仅能降低反向故障时的动作值,还能提高正向故障时的动作值,保护的可靠性及灵敏度都有提高;

2)与稳态补偿相比,时域补偿能更好地抑制故障后暂态过程、提高保护的灵敏度与可靠性;

3)时域补偿对支路分布电容的分散性并不敏感,无论支路分布电容大小,都能有很好地补偿效果。

4 硬件装置与主程序流程图

如图7是微机选择性漏电保护装置硬件框图。同一母线下所有馈线的漏电保护在同一台微机中实现,采集的数据主要是各馈线的零序电流以及母线零序电压。其中前置滤波和A/D转换可以由CPU的时钟中断控制多路开关进行分时复用。程序存储器主要存储保护程序、保护的整定参数及一些常数(如式(4)中的七个常数)。数据存储器主要存储记录采样数据、故障支路以及故障发生的时间等。人机交互主要是键盘与显示屏,便于船舶工作人员的整定与监视。通信/继电器出口是漏电故障时的报警与继电器出口跳闸等。

图8是保护主程序流程图。流程图中电流补偿采用性能更好的时域补偿法。

基于电流时域补偿的微机选择性漏电保护具有很好的选择性,对于同电压等级上、下级之间,可以配以一定的延时构成具有纵向选择性的漏电保护。而对于不同的电压等级,由于船舶电力系统中的变压器皆采用不接地的联接方式,不同电压级间的零序网络并无关联,并不影响漏电保护的整定。所以,利用微机选择性漏电保护装置,可以在船舶电力系统中构成一个完整的船舶微机选择性漏电保护系统。保证有选择性地切除漏电故障,加大了电力系统安全性,对船舶工作人员的人身安全和船舶安全有重要作用。

5 结论

对于零序电流保护,由于船舶的高压母线和低压配电板出线较多,支路分布电容分散性大,所以保护中电流补偿是必须的。带算法补偿的零序电流保护不需要有附加的接地点,能有效提高船舶电力系统供电安全性。因此本文提出微机选择性漏电保护,并对电流补偿算法进行了研究。仿真结果表明,本文提出的电流时域补偿法比常规的稳态电流补偿效果要好,能有效提高漏电保护的可靠性与灵敏度。

摘要：漏电保护对保证船舶安全具有重要作用,大型船舶由于结构复杂,其漏电保护系统还需要具有选择性,所以必须对零序电流保护的电容电流进行补偿。提出了基于支路π形等效的时域补偿方法,仿真结果表明,与常规的稳态补偿相比,时域补偿会有更好的保护效果。在此基础上,研究了漏电保护在微机中的实现,介绍了软硬件的实现方案,具有较广的应用前景。

关键词：船舶电力系统,选择性,微机漏电保护,时域补偿

参考文献

[1]唐轶.选择性漏电保护[M].北京:煤炭工业出版社,1995.TANG Yi.Selective Leakage Protection[M].Beijing:Coal Industry Press,1995.

[2]唐翔,张文海,宋连启.自然直流选择性漏电保护原理分析[J].工矿自动化,2002,(3):22-23.TANG Xiang,ZHANG Wen-hai,SONG Lian-qi.The Analysis of Natural DC Selective Leakage Protection Principle[J].Industry and Mine Automation,2002,(3):22-23.

[3]沈祥云,袁振海.自然直流选择性漏电保护的研究[J].工矿自动化,2004,(2):10-13.SHEN Xiang-yun,YUAN Zhen-hai.Study on Selective Leakage Protection System Based on Natural DC[J].Industry and Mine Automation,2004,(2):10-13.

[4]沈祥云.自然直流选择性漏电保护原理的研究[D].南京:南京工业大学,2005.SHEN Xiang-yun.Study on Selective Leakage Protection System Based on Natural DC[D].Nanjing:Nanjing University of Technology,2005.

[5]晁先发,袁振海.自然直流小电流选线系统中的漏电流初步研究[J].微计算机信息,2006,(32):315-317.CHAO Xian-fa,YUAN Zhen-hai.The Introduction Analysis of Grounding Current in Nature DC Small Current Choice Line System[J].Micro Computer Information,2006,(32):315-317.

[6]晁先发,袁振海.自然直流小电流选线系统中的漏电流的深入分析[J].电气应用,2007,(2):67-69,73.CHAO Xian-fa,YUAN Zhen-hai.The Embedded Analysis of Grounding Current in Nature DC Small Current Choice Line System[J].Electrotechnical Application,2007,(2):67-69,73.

[7]肖乐明.船舶电气新式安全系统[J].船舶,1998,(2):23-27.XIAO Le-ming.A New Safety System for Ship’s Electric System[J].SHIP&BOAT,1998,(2):23-27.

[8]史际昌.船舶电气设备及系统[M].大连:大连海事大学出版社,1998.SHI Ji-chang.Ship Electrical Equipment and Systems[M].Dalian:Dalian Maritime University Press,1998.

微机保护监控系统 篇5

装置软件版本管理规定

1.总则

1.1 为加强电网微机继电保护装置的运行管理，避免因软件版本管理不善而引起保护装置异常或造成保护装置不正确动作，确保电网的安全稳定运行，特制定本规定。

1.2 本规定适用于我公司电网范围内运行的微机保护装置。

1.3 微机保护软件版本按照调度管辖范围实行分级管理。1.4 调度、运行、基建、设计、物资等部门和制造厂家均应执行本规定。

2.软件版本的入网确定

2.1 新型微机保护装置投入运行前，必须做入网检测。通过检测试验的软件版本方能投入使用。根据检测报告对有关程序进行修改后形成的新版本，应重新检测，确保不存在衍生问题。

2.2 通过入网检测的微机保护装置软件版本必须有相应的标识，包括版本号、校验码及生成时间等。

2.3 入网检测工作按电网的有关规定执行。3.软件版本升级管理 3.1 升级流程：

3.1.1 已投运的微机保护装置软件版本需要升级前，由制造厂家向相应调度机构提出升级申请。升级申请包括升级装置名称、型号、升级原因、新老版本功能区别、新软件版本号、软件

校验码、形成时间、试验证明等。

若软件版本变动较大，涉及保护原理、功能、逻辑等，必须经入网检测试验确认。

3.1.2 调度部门收到升级申请后，经过审核、确认后统一安排升级工作。

3.2 升级原则：

3.2.1 装置原软件版本存在严重缺陷，相应调度部门应及时下发有关版本升级的反措文件，限期整改。运行维护单位收到文件后，立即整改。

3.2.2 装置原软件版本存在一般缺陷（如报文显示或后台通讯及规约等方面），但不涉及保护原理、功能以及定值等方面，调度部门发布新软件版本，明确允许新、老版本同时存在。新投运装置按新版本要求，原装置暂维持老版本，择机申请升级。

3.2.3 运行单位对软件版本有特殊要求时，向相应调度机构提出升级要求，上报相关资料，经审核同意后，方可执行。

4.软件版本发布形式

4.1 调度机构的继电保护部门每年初，以文件形式集中发布本微机保护软件版本。

4.2 本内，保护装置需要修改软件版本时，调度机构的继电保护部门以传真文件形式下发软件版本修改通知，规定相关装置新的软件版本并注明作废版本。

5.职责分工

5.1 调度机构继电保护部门

5.1.1 负责对调度管辖范围内的微机保护装置软件版本进行统一管理。

5.1.2 负责组织调度管辖范围内新型微机保护装置软件版本的入网确定和运行装置软件版本的升级工作。

5.1.3 负责收集调度范围内微机保护装置软件版本的运行状况，写出分析报告，并提出相应的改进建议。

5.3 运行单位

5.3.1 组织专业人员学习软件版本的管理规定，熟知微机保护软件版本，建立软件版本台帐。

5.3.2 确保运行的微机保护装置符合规定要求。软件版本文件中未涉及的装置和版本，应上报相应调度机构审批。

5.3.3 继电保护装置的招标、订货时，在技术协议中对保护装置软件版本提出具体要求。将微机保护软件版本检查列入出厂验收项目。

5.3.4 微机保护装置校验和基建工程验收时必须校核其软件版本号、校验码是否符合要求。

5.4 基建、生技、设计部门

5.4.1 熟知微机保护软件版本和相关规定。

5.4.2 在基建、改造工程的招标、订货、设计、施工等工作中，严格执行本规定。微机保护装置的标书和订货技术协议中，必须明确提出软件版本条款。

5.4.3 基建、改造工程投产前，按规定上报的资料应包括软件版本，相应调度机构根据软件版本情况进行相关装置的定值整定计算工作。

5.5 制造厂家

5.5.1 对调度范围内的订货装置，按照每年发布的微机保护软件版本的文件规定调试、发货。如遇特殊情况，可按技术协

议调试、发货。并报相应调度继电保护专业管理部门备案。

5.5.2 必须提供软件版本、校验码的检查方法。5.5.3 微机保护装置软件版本应保持相对稳定，不应频繁随意修改。

5.5.4 微机保护装置如进行软件升级，应向相关调度机构提出书面申请，并按3.1.1条规定上报材料，由调度机构统一安排升级。

固安供电有限公司

BP—2B型微机母线保护浅析 篇6

【关键词】BP-2B型微机；母线；LXB型母线保护

母线是电能汇总、分配之所在。母线保护是正确迅速切除母线故障的重要保护装置，它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。因此，选择适当的母线保护已成为发供电企业确保安全稳定运行的必要条件之一。多年运行经验表明无论是从性能上还是运行维护等方面，本公司LXB型母线保护就越来越不能满足要求。因此63千伏母线保护改造就尤为重要。

一、LXB型电流相位比较式母差保护特点及存在问题

在63千伏母线保护改造前，本公司母线保护为LXB型电流相位比较式母线保护，该保护采用差动电流作装置启动量，比较差动电流与母联开关电流相位以判别故障母线。其主要特点是：原理简单，二次接线明了，能适应一次系统的倒闸操作。要求电流互感器特性、变比一致，否则要加辅助电流互感器。

LXB型母差保护的使用，其间经历过区内和区外故障的考验，为我公司的安全稳定运行做出了贡献，同时也暴露出其存在的某些缺陷，存在许多问题：

1.运行方式改变时，有时将导致保护灵敏性不能满足要求。

2.当63千伏南、北母线所接电源严重不平衡时，电源功率大的母线故障，小电源或无电源母线提供母联电流不能启动相位比较继电器，装置将不能选择出故障母线，使故障范围扩大。

3.因为我公司旁路兼母联开关电流互感器为单侧设置，在旁路兼母联开关与电流互感器之间发生故障，故障母线不能快速切除。

4.双母线分裂运行时，动作失去选择性，动作时间较长。

5.当母线近端发生区外故障时，由于电流互感器严重饱和出现差电流，可能导致母差保护误动作。

6.由于装置投运行时间已较长，继电器已存在不同程度的老化现象。

综上所述，无论是从性能上还是运行维护等方面，该保护都越来越难以满足要求。因此，63千伏母线保护的改造工作成为必然。

二、BP-2B型微机母线保护原理

BP-2B型微机母线保护装置是由深圳南京自动化研究所研发、深圳南瑞科技有限公司生产的。适用于500KV及以下电压等级各种母线接线方式。BP-2B型微机母线保护装置可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵（或死区）保护、以及断路器失灵保护等功能。BP-2B型微机母线保护的原理如下：

1.起动元件

母线差动保护的起动元件由 “和电流突变量”和 “差电流越限”两个判据组成。“和电流”是指母线上所有连接元件电流的绝对值之和，“差电流”是指母线上所有连接元件电流和的绝对值。与LXB型母线差动保护不同，BP-2B型微机母线保护的“差电流”与“和电流”不是从模拟电流回路中直接获得，而是通过电流采样值的数值计算求得。起动元件分相起动，分相返回。

2.差动元件

母线保护差动元件由分相复式比率差动判据和分相突变量复式比率差动判据构成。

（1）复式比率差动判据：复式比率差动判据相对于传统的比率制动判据，在制动量的计算中引入了差电流，使其在母线区外故障时有极强的制动特性，在母线区内故障时无制动，因此能更明确地区分区外故障和区内故障。

（2）故障分量复式比率差动判据：根据叠加原理，故障分量电流有以下特点：①母线内部故障时，母线各支路同名相故障分量电流在相位上接近相等（即使故障前系统电源功角摆开）。②理论上，只要故障点过渡电阻不是∞，母线内部故障时故障分量电流的相位关系不会改变。根据这一特点，采用电流故障分量分相差动构成复式比率差动判据。

3.电流互感器饱和检测元件

为防止母线差动保护在母线近端发生区外故障时，由于电流互感器严重饱和出现差电流的情况下误动作，本装置根据电流互感器饱和发生的机理、以及电流互感器饱和后二次电流波形的特点设置了电流互感器饱和检测元件，用来判别差电流的产生是否由区外故障电流互感器饱和引起。

4.电压闭锁元件

以电流判据为主的差动元件，可以用电压闭锁元件来配合，提高保护整体的可靠性。与LXB型电流相位比较式母差保护只采用母线线电压低电压不同， BP-2B型母线保护电压闭锁元件用到了母线线电压低电压、母线三倍零序电压、母线负序电压。当母线线电压低于给定值、母线三倍零序电压大于给定值、母线负序电压大于给定值三个判据中的任何一个被满足，该段母线的电压闭锁元件就会动作，称为复合电压元件动作。如母线电压正常，则闭锁元件返回。本元件瞬时动作，动作后自动展宽40ms再返回。差动元件动作出口，必须相应母线段的母线差动复合电压元件动作。使保护更为合理可靠。

5.故障母线选择逻辑

我公司63千伏系统的主接线为双母带旁路，旁路兼母联开关的接线方式，所以BP-2B型母线保护使用大差比率差动元件作为区内故障判别元件；使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件。即由大差比率元件区分母线区外故障与母线区内故障；当大差比率元件动作时，由小差比率元件是否动作决定故障发生在哪一段母线。大差比率差动元件的差动保护范围涵盖各段母线，不受运行方式的控制；小差比率差动元件受当时的运行方式控制，但差动保护范围只是相应的一段母线，具有选择性。这样可以最大限度的减少由于刀闸辅助接点位置不对应造成的母差保护误动作。

母线上的连接元件倒闸操作过程中，两条母线经刀闸相连时（母线互联），装置自动转入‘母线互联方式’（非选择方式）——不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切除两段母线。

6.母联充电保护

双母线其中一条母线停电检修后，要通过母联开关对检修母线充电以恢复双母运行。此时投入母联充电保护，当检修母线有故障时，该保护跳开母联开关，切除故障。

三、BP-2B型微机母线保护的特点

通过对BP-2B型微机母线保护原理及特性的探讨，我们可以看出，该保护和LXB 型电流相位比较式母差保护相比，具有以下几个显著特点：

1.比率差动门坎定值按母线最小方式故障整定，保证母线最小方式故障时有足够的灵敏度。

2.大差比率差动元件作为区内故障判别元件，使用小差比率差动元件作为故障母线选择元件，很好地解决了LXB型电流相位比较式母差保护因南、北母线所接电源功率严重不平衡而使母差拒动的问题，同时亦可实现双母线分列运行时保护装置正确、迅速动作。

3.采用死区故障封母联开关电流互感器技术，减小了死区故障时保护的动作时间。

4.增设电流互感器饱和检测元件，有极强的抗电流互感器饱和能力，有效地防止了母线近端区外故障时，由于电流互感器饱和使保护误动作的可能性。

四、BP-2B型微机母线保护存在的问题

BP-2B型微机母线保护和传统继电器保护相比，具有很多的优点，但也存在不足，主要有以下几点：

1.保护装置主机CPU电源中断时可能出现异常。

2.母线保护回路中任何一个运行设备直流电源中断时，装置不能正确判断该设备刀闸实际状态，需人为手动切换。

五、结语

BP-2B型微机母线保护的应用，较好地克服了LXB型电流相位比较式母差保护的缺点和不足，完全适应我公司的现场实际，也必将为我公司的安全生产，系统稳定运行提供更加可靠的保障。

参考文献：

[1]李火原.电力系统继电保护与自动装置[M].中国电力出版社，2006-4-1.

[2]张广嘉.BP-2B微机母线保护装置技术说明书[M].深圳南瑞科技有限公司，2006-7.

微机保护监控系统 篇7

继电保护在电力系统中起着非常重要的作用, 若误动、拒动对电力设备及电网稳定都潜在着巨大的危害。发现微机保护装置中隐藏的软、硬件错误, 验证其工作性能, 以保证继电保护装置的正确动作, 避免其误动、拒动是继电保护产品的生产者和运行者都必须面对的问题, 继电保护测试系统是用来对各种继电器及其成套保护装置进行调试的实验装置, 它可以按照事先编制好的测试计划, 连续自动的完成保护的各种特性和整定值的测试。

2 测试装置硬件配置组成分析

整个测试装置的硬件由数据处理单元 (DSP) 、D/A、低通滤波、功率放大器、A/D及监控计算机组成。其配置如图1所示。

2.1 采用DSP数据处理单元等技术

由于采用了DSP (TMS320F2812) 数字信号处理技术以及16位的数模转换和32位的数字计算精度, 每周波的输出数据点提高到600点, 暂态响应速度、调频特性和输出精度都得到了提高和改善。测试装置通过并口 (或USB口) 与电脑相连, 利用并口较高的传输速率, 提高了测试装置的响应速度, 同时, 串口可以与被测保护相连, 实现了实时控制和快速测试的同步进行, 以较高的采样速率对7路模拟量输出和8路开关量输入进行采样, 采样值存储在测试装置的存储区。在进行滤波的同时, 数据经接口传回计算机, 在计算机屏幕上实时显示出波形, 可以对高达20次谐波的暂态信号进行回放。

2.2 D/A转换模块

D/A转换模块与DSP的接口电路如图2所示, 图中7路D/A转换片选控制信号经译码器选中、光电隔离后接至各数模转换器的片选信号线。

TMS320F2812的数据总线经总线驱动后和光电隔离后再送入数模转换芯片AD669, 以避免外界可能存在的干扰。转换完成后进行低通滤波处理以去除高频成分的影响。本模块共有7路D/A转换, 对应有7块D/A转换芯片, 转换后分别产生三相电流、三相电压和零序电压信号, 图中只示出了第1路, 即第1块D/A转换芯片, 其片选、控制信号对应为CS、L1、LDAC, 其中CS和L1连接在一起, 均为低电平有效。

2.3 功率放大电路

功率放大电路既可以使仿真系统的数字部分和其后的D/A转换单元工作性能良好, 又可以使系统模型完备精确。它所选用的元件有一般电阻、水泥电阻、高性能运放TL082和N沟道场效应管IR2FP048, 水泥电阻阻值为0.01Ω, 功率为5W, 最大可承受电流约为23A。TL082是高性能通用型JFET输入运算放大器, 其基本电气特性为:输入失调电压为3mV;温度漂移为10μV/℃;偏置电流为5pA;增益带宽积GB=3M;转换速度为13V/μs;电压功率放大电路由输入级、中间推动级和输出放大级三级构成。

3 系统软件设计

3.1 上位机软件设计

上位机通过USB接口和下位机进行通信:一方面上位机将各种控制命令和数据发送给DSP, 另一方面实时接收DSP发送过来的检测数据。Windows独有的多线程处理机制使计算机具备了同时运行几个线程的能力。程序中所有线程运行在同一内存空间, 拥有相同的Windows资源, 故很容易共享内存变量和Windows对象。本系统中, 上位机在主线程中 (即前台) 专门处理消息, 使程序能迅速响应键盘命令和其他事件, 而辅助线程 (即后台) 则完成通信、绘图、打印及磁盘操作等。

3.2 下位机软件设计

下位机软件用C语言编写, DSP通过定时器中断并在中断服务程序中进行数值计算、数据输出。在测试装置中充分发挥了DSP的强大运算能力, 使得每周波 (20ms) 可以完成7个通道, 每通道360个点的函数计算。

4 系统调试

系统调试要求详细观察系统的运行状态, 以便及时发现隐患。

4.1 差动保护极性校验

主变压器带上一定的负荷后, 才能判断出主变压器差动极性。在监控后台机上查看某一时刻主变电流采样数据, 根据差流相数据的大小判断差动极性, 也可通过对各相电流的波形分析差动极性。正常状态下, 对于两圈变压器在同一时刻, 主变压器高低压侧A-a, B-b, C-c相电流波形应正好相反, 即高压侧为正半波数据, 低压侧为负半波数据, 且最大值相加应为0。对于三圈变压器, 送电侧与受电侧电流波形相反, 且最大值相加应为0。如相反, 则需等停电以后在TA二次侧更改极性接线。

4.2 带方向保护的方向校验

线路带上一定的负荷后, 在监控后台机上查看某一时刻同相电流电压数据并进行分析。例如:线路从变电站向线路送电, 则A相电压正半波最大值应超前A相电流正半波最大值一定角度 (最大不超过180°) , 即同半波数据内电流最大值落后电压最大值几个采样点;否则, 线路保护方向错误。根据装置采样频率可以算出两点之间的角度, 如12点采样, 则两点之间为360°/12=30°。同理, 可校验B, C两项。

5 常见问题及解决方法

后台机显示电流、电压不准确。应查看后台机TV、TA变比设置是否正确, 再查看二次接线是否有误, TA二次侧是否被短接。

后台机显示线路、主变各侧功率不准确。功率方向应沿袭流出母线为正、流入母线为负的规定, 若现场有功率测量装置, 可直接通过测量二次电流、电压、相位即可算出功率。若现场无功率测量装置, 可采用两表法或三表法根据公式P=√3UIcosΦ计算功率, 如算出的功率与显示不一致, 则用相序表测量装置电压相序、电流相序、电流极性是否正确, 可以在开关柜端子排依次短接A、B、C三相电流, 并拆掉端子排至主控室或柜上装置电流线, 在后台机上观察三相电流数据显示是否正确变化, 由此可排查电流相序的正确性;若电流相序正确, 应查电流极性是否正确, 各电压等级母线上进出有功功率应平衡, 各母线上所有受电间隔有功功率之和与送电间隔有功功率之和应相等。如不相等, 可根据变电所实际运行状态判断哪个功率方向不正确, 功率反的功率点将TA极性对调即可。

需要注意的是主变送电侧、受电侧有功功率和无功功率不一定完全相等。由于主变传输的是视在功率, 只要送电侧等于受电侧的视在功率即可。系统调试结束后, 针对试运行期间反映出来的问题进行消缺处理, 并做好计算机监控软件的数据备份和调试资料的整理交接。至此, 一个综合自动化变电所的现场调试工作结束。

4 结束语

新型继电保护装置特别是微机保护的推广应用, 对相应的测试技术提出了更新、更高的要求, 继电保护测试装置的开发与应用对提高继电保护测试水平、防止继电保护及安全自动装置不正确动作、保障电网安全运行有着积极的现实意义。本测试装置可以更加真实地模拟各种复杂的故障, 更准确地检验继电保护装置的运行情况和动作特性。

摘要：随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步, 微机型继电保护装置的应用越来越广泛。本文通过分析微机型继电保护测试装置结构, 提出了现场调试的注意事项, 并对常见问题的解决方法进行阐述, 从而达到确保电网安全运行的目的。

关键词：电力系统,继电保护,测试装置,调试,解决方法

参考文献

[1]刘柳.电力系统微机保护技术前瞻[J].四川电力技术, 2009-06-20.

微机保护监控系统 篇8

眼下, 计算机网络作为信息和数据通信工程已成为信息时代的技术支撑, 使人类生产和社会生活的面貌发生了变化--微机继电保护装置就是其中的一例, 实际上就是一台高性能、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。它能有效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任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此, 每个微机继电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隋况下还可完成测量、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。

1. 电力系统中微机继电保护装置的应用

我国电力系统中继电保护装置的应用比较广泛, 本文结合笔者工作实际, 就以电力系统中微机继电保护装置为例谈下它在某地区线路中的设计应用。

1.1 电力系统中微机继电保护装置介绍

实际上, 我们所说的微机继电保护装置一般是以微处理器为基础, 采用数字处理的方法用不同的模块化软件来实现各种功能。但是随着我国微电子技术的发展, 各种功能强大的微处理器及其他相关大规模集成电路器件的广泛应用, 使得微机继电保护装置得到了飞速的发展, 它的应用范围越来越大, 功能也越来越大。特别是在电力系统中的保护功能上, 采用不同的装置可以有效地实现线路、变压器、等电力设备的保护功能。不仅如此, 利用微处理器强大的数据处理能力, 还能实现以往难以实现的很多保护功能

以往旧有的电磁和电磁感应原理的保护存在动作速度慢、灵敏度低等缺点, 晶体管继电保护装置也有抗干扰能力差、判据不准确, 装置本身的质量不是很稳定等明显的缺点。但是随着数字计算机技术的发展, 大规模集成电路技术的飞速发展, 微处理器和微型计算机进入实用化的阶段, 微机继电保护装置开始逐渐趋于实用。

1.2 电力系统中微机继电保护装置应用

1.21应用地区情况。某座城市的城区共设有110 k V变电站66座, 日常的运行维护工作分属其下属的供电分公司变电一、二部所管理, 其中变电一部管辖110 k V变电站34座, 主要位于城区西面, 主变压器容量共3142MVA;变电二部管辖110k V变电站32座, 主要位于城区北面, 主变压器容量共2666MVA。全部变电站已实现三遥无人值班。

另外, 110k V变电站采用的保护装置类型达50余种, 数量共有2071套, 其中微机继电型保护装置1764套, 集成型保护装置72套, 电磁型保护装置235套。

笔者从有关数据统计来看, 后一年的微机继电保护正确动作率高于前一年的, 而且在继电保护设备数量不断增加的情况下, 保护正确动作率一直处于较高的水平。

但是也有不正确的动作情况。笔者从具体的数据分析得知, 得出如下的结论:

1.22元器件有故障。在我国的电力系统中, 据笔者所知元器件故障引起保护装置动作不正确所占比例较大。这主要原因是厂家设备制造工艺不良和部分元器件质量不佳。解决这种问题除了要求厂家在质量上严格把关外, 还应对保护装置缺陷进行长期跟踪, 应尽快将运行时间较长、经常出现不正确动作的保护装置列入改造计划并督促实施;此外, 我们还应加强设备的选型工作, 以期将设备质量问题从源头就开始消除。

1.23设备的设计原理存在缺陷。现在的保护装置设计原理缺陷大致可以分为以下两类:第一类是抗干扰能力差, 比如说某个变电站发生事故, 由于本体保护非电量保护启动及出口回路仅由6只2 kΩ电阻和3只24V继电器串联组成, 并没有任何的抗干扰措施, 事故时受雷电干扰导致了本体重瓦斯保护误动作;第二类是保护程序设计错误, 一变电站发生自投装置TV断线后重新上电时, 程序逻辑出错导致了502A开关误动作。对于保护设计错误引起的不正确动作, 笔者建议除了在事故后及时制定相应的反措外, 在设备投运前还应对图纸设计加强审核。另外, 对于新型号装置, 在正式选用前, 二次专业人员也应与厂方设计人员加强技术交流, 以保障新设备的可靠性和适用性。

1.24施工维护也存在一定的问题。如果对变电站开关零序保护动作, 站内1号Z形变压器保护同时出口切开变压器低压侧开关。事故原因是变电站管理移交时图纸和试验数据不完备, 导致Z形变压器存在2套零序保护, 像类似这样的事故表明我们的试验记录和图纸资料管理制度仍有待完善。

2. 电力系统中微机继电保护装置的维护

根据上面案例的分析和比较, 笔者也总结了一些维护微机继电保护装置的方法, 行文如下:

我们电力系统的有关值班人员要定期定时对微机继电保护装置进行巡视和检查, 并做好各仪表的运行记录。在它运行过程中, 如果发现异常现象时, 应加强监视并向主管部门报告, 并建立岗位责任制, 做到每个盘柜有值班人员负责。同时, 我们还要做好继电保护装置的清扫工作。但要注意, 笔者在这建议清扫工作最好由两人进行, 防止误碰运行设备, 注意与带电设备保持安全距离, 避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次, 每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。

除了以上的两点外, 还要做到:我们还要全面了解设备的初始状态。微机继电保护设备的初始状态, 影响其日后的正常和有效运行。因此, 必须注意收集整理设备图纸、技术资料以及相关设备的运行和检测数据的资料。对设备日常状态的检修, 要在设备生命周期中各个环节都必须予以关注, 进行全过程的管理。

要对设备运行状态数据进行及时、全面的统计分析。首先要了解设备出现故障的特点和规律, 进而通过对继电保护装置运行状态的日常数据的分析, 预先判断分析故障出现的部分和时间, 在故障未发生时, 及时地排查。提高保护装置的安全系数和使用周期, 保证电力系统的正常运行。

3. 电力系统中微机继电保护装置的发展

据资料显示, 我国从70年代末就已开始了计算机继电保护装置的研究工作, 揭开了我国继电保护发展史上新的一页, 为微机保护的应用打下了基础, 为电力系统提供了性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。

但随着微机保护装置的研究, 在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。这除了保护的基本功能外, 还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间, 快速的数据处理功能, 强大的通信能力, 与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力, 高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。现在, 同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机, 因此, 用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟, 这将是微机继电保护装置的发展方向之一。但继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求, 如何进一步提高继电保护的可靠性, 取得更大的经济效益和社会效益, 我们尚须进行具体深入的研究。

摘要：我国的电力系统急速发展, 对继电保护提出了一项新的要求。文章结合实际着重阐述了微机继电保护装置在当下我国电力系统中的应用, 分析了它的未来发展, 供大家参考。

关键词：电力系统,微机继电保护,应用案例,未来发展

参考文献

[1]王泽.关于继电保护可靠性提高措施的探讨[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010年06期.

[2]赵自刚.继电保护运行与故障信息自动化管理系[J].电力系统自动化, 2009.

[3]朱广伟;;微机继电保护在企业供电系统中的应用及发展趋势[J];辽宁科技学院学报, 2006年03.

微机保护监控系统 篇9

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,继电保护也已经迈向微机时代。一方面,微机保护装置早已突破常规保护的概念,向计算机化、网络化、智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。大量微电子技术的应用使其在电磁干扰方面有明显的敏感性和脆弱性;另一方面,微机保护装置一般工作在电磁环境极为恶劣的变电站中,使位于开关场内的继电保护装置比主控室继电保护所遭受的电磁干扰更加强烈,因此研究微机保护装置的抗电磁干扰性能具有重要的意义,不少学者对此都作了深入探讨[1,2]。

1 电磁干扰源分析

保护设备位于变电站内,变电站的电磁干扰是非常强烈的。随着输电电压的提高,当开关进行运行操作或发生故障时,在空间内会产生更强的电磁场。而且,SF6开关和GIS(Gas-Insulated Substation,GIS)系统的使用也越来越普遍。由于SF6气体的去游离能力极强,当开关操作时,母线上会出现频率极高的快速暂态过电压,向空间辐射上升沿极陡的脉冲电磁场,成为频带很宽的更强烈的干扰源[3],其电磁环境极为恶劣,EMC问题就更加突出。具体地说,可能存在的电磁干扰有很多种,例如变电站内可能产生的电磁干扰如高压回路中操作隔离开关及断路器引起的电气暂态现象;高压回路中绝缘击穿或避雷器和火花间隙放电引起的电气暂态现象;高压装置产生的工频电场和磁场;接地系统中的短路电流引起的电位升;雷电引起的电气暂态现象;低压设备开合操作引起的快速瞬变干扰;静电放电;设施内部或外部的无线电发射装置产生的高频场;设施内部其他电气或电子设备产生的高频传导和辐射干扰;供电线路串来的低频传导干扰;核电磁脉冲(NEMP);地磁干扰等等。归纳起来,常见电磁现象的属性如表1所示。

由于电磁环境是非常复杂的,可以用三类现象来描述所有的电磁干扰。(1)低频现象(传导及辐射的,除静电放电以外);(2)高频现象(传导及辐射的,除静电放电以外);(3)静电放电现象(传导及辐射的)。表2列出了基本电磁干扰现象,其分类是相当广泛的,包罗了绝大多数的电磁现象。在对于一个给定的设备进行抗干扰分析时,需要按照设备所处的环境及固有特性来进行组合分析。

2 电磁兼容性与电磁干扰机理

2.1 电磁兼容性

电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)是研究在有限的空间、有限的时间及有限的频谱资源条件下,各种设备可以共存并不致引起性能降低的一门科学。电磁兼容定义为:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。”从上述定义看,电磁兼容应包括:设备不受干扰的影响;设备不对周围的其他设备形成不能承受的干扰。电磁兼容涉及到以下问题:干扰源特性的研究,包括电磁干扰产生的机理、频域及时域的特性、抑制其发射强度的方法等;敏感设备的抗干扰性能;电磁干扰的特性,包括辐射和传导;电磁兼容的测量,包括测量设备、测量方法、数据处理方法以及测量结果的评价;系统内及系统间的电磁兼容性。电磁兼容的研究涉及自然界的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)源及其模型的研究、EMI、EMC的测量及评估、实现EMC的技术及技巧,其内容包括:

(1)自然界及人为的电磁干扰源及其模型的研究:闪电及静电放电是两个自然界的电磁干扰源。

(2)EMI和EMC的测量:开阔场地的测量;辐射干扰的测量;传导干扰的测量;脉冲干扰的测量(静电放电、电快速瞬时变脉冲群、电浪涌)。

(3)实现EMC的技术及技巧:屏蔽;接地;绑接;滤波;适当的频率规划及实现;采用特殊设计的电缆及连接器来抑制干扰。

2.2 电磁干扰机理

形成电磁干扰必须同时具备三个因素:电磁干扰源;对此种类型的干扰能量敏感的接受器(敏感设备);将能量从干扰源耦合到敏感设备的媒质(耦合通道)。因此,抗干扰设计必须从两个方面着手:减小设备内部存在的射频能量(发射);减小进入设备内的射频能量(敏感度或抗扰度)。发射和干扰是通过辐射及传导途径传输。为了更深入地研究干扰途径,必须认识到传播途径包含多种传播方式。一般来说,干扰途径有:从干扰源到敏感设备的直接辐射;从干扰源将射频能量直接辐射到敏感设备的电源线或信号控制电缆;射频能量通过电源线、信号线及控制线,从干扰源辐射到敏感设备;射频能量通过公共电源线或公共信号/控制电缆。对于上述耦合途径,存在四种形式的耦合:传导、电磁场、磁场及电场。

电磁干扰与耦合方式有关。在装置的端口或敏感设备的回路上的作用形式可以分为共模干扰、差模干扰两种情形。差模干扰是串联于信号源之中的干扰;共模干扰是引起回路对地电位发生变化的干扰,即对地干扰。共模干扰可为直流,也可为交流,它是装置不正常工作的主要来源。通常认为差模信号携带有用的数据及信息;共模信号不含有任何有用的信息,是最主要的辐射源,对装置的EMC影响最大。共模电流的幅度一般比差模电流小,但它却能产生非常高的辐射电场。差模电流的辐射发射可以被削弱,但是绝对无法消除,因为两个传输途径不可能绝对一致。此时共模电流的发射也随之产生。有许多因素,如距导电面的距离、结构的对称性等都会产生共模电流。非常小的共模电流产生的RF发射能量将与非常大的差模电流RF能量相当,并且共模电流在RF回流路径中不可能被取消。

应当注意:印制板PCB上的共模电流,与差模电流相比,是很难预测的。共模电流的返回通路常常是经杂散电容(位移电流)至其他相邻物体。因此一个完整的预测方案必须详细考虑PCB和其外壳的机械结构以及对地和对其他设备的接近程度。削弱共模干扰的主要方法有:浮空隔离技术;双层屏蔽技术;系统一点接地;低阻抗匹配传输、电流传输代替电压传输;采用隔离变压器;采用光电耦合器等。

当两个信号线都有差分阻抗,就存在差模电流与共模电流的转换。这些阻抗在射频下主要是由于杂散电容及杂散电感产生。在印制板布置时,一定要使装置的杂散电容及杂散电感最小,以阻止差模、共模电流的产生。由于需要平衡的电压及参考地,对于存在高频信号的电路一定要平衡设计,使每个导体上的杂散电容保持一致,最大程度地降低射频辐射能量、减少对其他信号的影响及提高抗扰度。

3 数字电路在干扰下的行为及其影响因素分析

大多数微控制器(MCU)采用CMOS技术。由于这些器件的同步特性,时钟信号电平的差异可能引起误动作。所有的CMOS设备都有一个噪声阀值,当超过该值时,将产生错误。元器件在干扰作用下被破坏的形式如下:(1)干扰功率过大造成半导体器件PN结点熔化或者烧毁;(2)电压过高,使半导体器件厚度仅为微米级的氧化膜绝缘层击穿而损坏;(3)电流过大使半导体器件的镀敷金属烧毁;(4)出现幅度过大的尖峰电压,使半导体器件处于不能自动恢复至正常状态,造成电路“死机”,切断电源后尚可恢复正常。由于半导体器件的损坏存在累计过程,所以任何不良的影响均会由潜伏性损坏导致永久性损坏。而器件的损坏会带来额定电压下降、性能降低、计算机数据丢失、误动作、拒动作等不良后果。电磁干扰导致电子设备失效的最根本原因在于电子元器件在电磁干扰能量作用下的破坏,其脉冲能量及元器件失效能量如表3和表4所示。

从装置系统级EMC考虑,在EMC研究中应考虑以下几点[4]:(1)频率,研究问题的频谱。(2)幅值,干扰源的电平多强?引起有害干扰的最大电势是多大?(3)时间,研究的问题是连续信号或者仅在操作间隔内出现?(4)阻抗,干扰源、敏感设备的阻抗以及传输途径的阻抗。(5)物理尺寸,设备能够引起发射的物理尺寸。当装置产生EMI问题时,依照上述特性分析问题是非常有益的。此外根据“Norton等效定理”得到的Norton网络,EMI问题都可以迎刃而解。

4 微机保护硬件系统抑制干扰的策略

通常抑制干扰的措施包括:积极防范电磁干扰的措施,即抑制干扰源;消极防电磁干扰措施,即阻断干扰途径;预防性抑制电磁干扰的措施,即降低受干扰装置的噪声敏感度。在研究系统级EMC问题时应当注意:不使用不当的抑制干扰措施;电缆及接插件(连接器)的错误设计、实施及接地处理;错误的印制板(PCB)布置。具体地说,也就是抑制干扰的措施与时钟和周期信号的布线、印制板的布局及信号的布置、选择高频谱能量分布的元器件、共模、差模滤波器、接地处理和不充分的旁路、退耦电容有关系。为了克服上述缺陷,可采用屏蔽、密封、接地、滤波、解耦、正确布线、隔离、电路阻抗控制等措施。

4.1 布局与布线

布局与布线的好坏对PCB的电磁兼容性影响是非常大的,所以在布局与布线前就应考虑到电磁兼容性问题。数字电路、模拟电路以及电源电路的元件的布局和布线特点各不相同,它们产生的干扰以及抑制措施也不相同。所以在元件布局时,应将数字电路、模拟电路以及电源电路分别放置,将高频电路与低频电路分开。在条件允许的情况下应使之各自隔离或单独做成一块电路板。此外,布局中还应特别注意强、弱信号的器件分布及信号传输方向、途径等问题。时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。

电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合:低电平信号不能靠近高电平信号和无滤波的电源线;将低电平的模拟电路和数字电路分开,避免模拟电路、数字电路和电源公共回线产生公共阻抗耦合;高、中、低速逻辑电路在PCB上要用不同区域;安排电路时要使得信号线长度最小;保证相邻板之间、同一板相邻层之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线;EMI滤波器要尽可能靠近EMI源,并放在同一块线路板上;DC/DC变换器、开关元件和整流器尽可能靠近变压器放置,使导线长度最小;尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器;将印刷电路板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件要距离远一些;对噪声敏感的布线不要与大电流,高速开关线平行[5]。在布线时,要注意:

(1)45°角的路径:与过孔相似,应该避免直角的转弯路径,因为它在内部的边缘能产生集中的电场。该场能耦合较强噪声到相邻路径。因此,当转动路径时全部的直角路径应该采用45°。

(2)短截线:会产生反射,同时也潜在增加天线辐射的可能。虽然短截线长度可能不是任何系统已知信号波长的1/4整数,但是附带的辐射可能在短截线上产生振荡。因此,避免在传送高频率和敏感的信号路径上使用短截线。

(3)不变的路径宽度:信号路径的宽度从驱动到负载应该是常数。改变路径宽度时路径阻抗会产生改变,从而产生反射和造成线路阻抗不平衡。

(4)树型信号线排列:虽然树型排列适用于多个PCB印刷线路板的地线连接,但它带有可能产生多个短截线的信号路径。因此,应尽量避免用树型排列高速和敏感的信号线。

(5)辐射型信号线排列:辐射型信号排列通常有最短的路径,以及产生从源点到接收器的最小延迟,但是这也能产生反射和辐射干扰,所以应避免用辐射型排列高速和敏感信号线。

(6)过孔密度:经过电源和地层的过孔过于密集会在接近过孔的地方产生局部化的阻抗差异。这个区域不仅成为信号活动的“热点”,而且电源在这点是高阻,影响射频电流传递。

(7)接地敷铜区:所有的敷铜区应该被连接到地,否则,这些大的敷铜区能充当辐射天线。

(8)最小化环面积:保持信号路径和它的地返回线紧靠在一起将有助于最小化地环,因而,也避免了潜在的天线环。对于高速单端信号,有时如果信号路径没有沿着低阻的地层走,地线回路必须沿着信号路径流动来布置。

(9)其他布线策略:采用平行走线可以减少导线电感,但导线之间的互感和分布电容会增加,如果布局允许,电源线和地线最好采用井字形网状布线结构,具体做法是印刷板的一面横向布线,另一面纵向布线,然后在交叉孔处用金属孔相连。

4.2 接地设计

在电子设备中,接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。在PCB板的地线设计中,接地技术既应用于多层PCB,也应用于单层PCB。接地技术的目标是最小化接地阻抗,从而减少从电路返回到电源之间的接地回路电势。

(1)正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中,信号的工作频率小于1 MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用单点接地。当信号工作频率大于10 MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。当工作频率在1~10 MHz时,如果采用单点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗,高频元件周围尽量布置栅格状大面积接地铜箔。

(2)将数字电路与模拟电路分开。电路板上既有高速逻辑电路又有模拟电路,应尽量使它们分开,两者的地线不要相混,应分别与电源端地线相连。要尽量加大模拟电路的接地面积。

(3)接地线应尽量短而粗。因为导体电感与其直径对应成反比,而与其长度成正比,若接地线用很细的线条,导线电感增大,接地电位会随电流的变化而变化,致使电子设备的定时电平信号不稳,抗噪声能力变弱。因此应将接地线尽量加粗,使它能通过三倍于印刷线路板的允许电流。

(4)将接地线构成闭环路。在设计只由数字电路组成的地线系统时,将接地线作成闭环路可以明显地提高PCB抗噪声能力。因为当印刷线路板上继承电路元件比较多时,耗电量比较大,受接地线粗细的限制,会在地结上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地构成环路,则能减小电位差值,提高PCB的抗噪声能力。

(5)当采用多层线路板设计时,可将其中一层作为接地层,这样可以减少接地阻抗,同时又起到屏蔽作用。设计中常在印刷板周边布一圈的地线,也是起同样的作用。

(6)在多层板的设计中,应把电源面和接地面尽可能近地放置在相邻层中,因为电源面和接地面间的绝缘薄层可以产生PCB电容。在单层板中,电源线和地线的平行布放也存在这种电容效应。PCB电容的一个优点是它具有非常高的频率响应和均匀地分布在整个面或整条线上的低串联电感,它等效于一个均匀分布在整个板上的去耦电容。

(7)布放高速电路和元件时应使其接近地面,而低速电路和元件应使其接近电源面。

(8)当电路需要不只一个电源供给时,应采用接地将每个电源分离开。

5 结束语

抗电磁干扰问题是很复杂的,在硬件系统设计中考虑问题稍有不慎,就有可能给微机保护系统留下先天性的故障隐患。随着继电保护装置的更新换代,电磁兼容问题变得尤为突出,因此结合工程实践对微机继电保护装置的抗电磁干扰性能展开研究,针对可能产生的电磁干扰提出抑制相应的抗电磁干扰措施是有工程参考意义的。

参考文献

[1]黄益庄.变电站智能电子设备的电磁兼容技术[J].电力系统保护与控制,2008,36(15):6-9.HUANG Yi-zhuang.EMC technology for IED in substations[J].Power System Protection and Control,2008,36(15):6-9.

[2]黄海,张辉,华栋.变电站内的电磁干扰及电磁兼容问题[J].电力建设,2002(2):32-33.HUANG Hai,ZHANG Hui,HUA Dong.Problems of electromagnetic interference and compatibility within substations[J].Electric Power Construction,2002(2):32-33.

[3]杨吟梅.变电站内电磁兼容问题——有关的基本概念[J].电网技术,1997,21(2):61-69.YANG Yin-mei.Problems of compatibility within substations about basic concepts[J].Power System Technology,1997,21(2):61-69.

[4]Designing for electromagnetic compatibility(EMC)with HCMOS microcontrollers[M].Motorola Inc,2000.

微机保护监控系统 篇10

1.1 遥测和遥信以及遥控功能

1.1.1 遥测

1) 通过电流量输入采集模块采集各出线回路的各相电流, 单个模块可采集16回路电流。每一个回路可以由电流量输入模块采集该回路的电流, 并根据测量的实际电压、功率因数等来计算该回路的实际用电量。

2) 通过模拟量输入模块采集变压器的温度信号、湿度信号以及液位信号等模拟量信号 (各个模拟量信号需有4m A~20m A或0V~5V输出) 。

1.1.2 遥信

利用开关量采集输入模块采集各出线回路开关分合闸状态、开关故障报警信号、失压报警信号、过压报警信号以及框架式开关的位置, 并对变压器的风机状态、高温、超高温信号等开关量实施监控, 一个单独模块一般可采集16回路开关状态。

1.1.3 遥控

通过继电器控制输出模块分别对低压各出线回路 (带有电动操作机构、失压脱扣器的开关) 实现开关的远程分、合闸功能。

1.2 监控系统功能

1.2.1 显示功能

系统可显示变配电站实际开关柜体图、一次系统图, 并在一次系统图上显示各开关的分、合状态;显示各配电回路的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率以及功率因数等电量参数;显示各开关的分、合状态和事故报警类别等;显示各回路电量参数的实时曲线图;显示变压器的运行状态以及高温、超高温报警及瓦斯保护;显示其他工艺设备的运行状态及故障情况。

1.2.2 报警功能

状态报警。当变配电系统的开关出现过载跳闸、短路故障跳闸以及综合继电保护装置内部故障时, 计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称、事故类别。

超限报警。当变配电系统的各电量参数出现超过额定值时或其他工艺设备超限运行时, 计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。

三相不平衡报警。当变、配电系统的三相电流或三相电压值出现不平衡时 (可自定义范围) , 计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。

1.2.3 控制功能

在变配电站总值班室中央管理机处, 可以通过鼠标器控制各种高、低压开关 (带有电动操作机构或者带有交流接触器) 的合闸和分闸;同时也可实现电气闭锁功能, 以防止具有闭锁回路的开关误操作。另外, 还有统计和打印功能以及历史记录、通讯功能、自检功能。

2 变电所内的电磁干扰

2.1 电磁干扰的来源

目前, 电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面。外部干扰包括高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源, 及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构、元件布置和生产工艺等决定的。主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应, 长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰信号引起的干扰等。

2.2 变电所抗电磁干扰的措施

干扰对变电所综合自动化系统在线运行的影响很大, 若不采取有效的措施, 将产生严重的后果。消除或抑制电磁干扰的措施有:

2.2.1 隔离和屏蔽变电所的微机监控系

统、微机保护装置以及其他自动化装置所采集的模拟量, 大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器, 它们均处于强电回路中, 不能直接输入到综合自动化系统, 必须经过设置在自动化系统各种交流回路中的隔离变压器。这些隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层和屏蔽层, 而且屏蔽层必须安全接地, 这样可起电场屏蔽作用, 防止高频信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件。

变电所综合自动化系统开关量的输入、输出, 主要是对断路器、隔离开关的辅助触点等的控制。这些断路器和隔离开关都处于强电回路中, 如果与自动化系统直接相连, 必然会引起强的电磁干扰。因此要采用光耦合隔离或继电器隔离措施, 这样会取得比较好的效果。开关量输入回路前及信号变换部分应考虑采用滤波, 开关量输入信号送给CPU之前, 必须进行隔离处理, 可采用光电隔离, 而且两级光电隔离的效果会比较好。在开关量输入板的出口处和CPU板的入口处各设置一级光电隔离。开关量输出回路也应该在前端采取隔离措施, 可通过光耦合或继电器进行隔离, 而且两级隔离的效果比较好。在CPU板的出口处和开关量输出板的入口处各设一级隔离。开关量输出回路一般都用于控制现场的设备, 要求实时性强, 所以一般不能加滤波器。

2.2.2 接地

在变电所中, 一次系统接地是以防雷和保证安全 (系统中性点接地) 为目的的, 但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。如果接地合适, 可以减少所内的高频瞬变电压幅值, 特别是减少电网中各点的瞬变电位差, 减少了电网中的瞬变电位升高。这对二次设备的电磁兼容很有好处。电磁干扰可能进入综合自动化系统弱电部分的主要途径是通过微机电源。因为电源与干扰源的联系比较紧密, 同时电源线直接连接至系统各部分, 因此来自电源的干扰很容易引起死机, 所以对微机电源的地线处理是很重要的。微机电源地线与机壳的连接方法有一点连接、多点连接和不连接。实践中, 多采用微机电源地线和机壳不连接的方法, 它的优点是:由于干扰造成的流过电源的浪涌电流可大大减少, 从而增加了抗共模干扰的能力, 可明显地提高系统的安全性和可靠性。

2.2.3 微机电源的抗干扰

微机电源回路是电磁干扰最容易进入的通道, 所以电源回路必须采用比其他回路更多的抗电磁干扰措施。对于微机电源的抗干扰, 在实践中采取如下措施都是很有效的:一是在电源的输入侧安装电源滤波器, 可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。二是在电源的输入侧安装隔离变压器, 由隔离变压器的输出端直接向微机供电;三是通过UPS电源向微机系统供电, 可有效地抑制电网低频正常状态下的干扰。

3 结论

近年来, 变电所综合自动化技术得到了迅速的发展, 并广泛应用于石油、石化、电力、煤炭、钢铁、航空等行业。但是, 变电所综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统, 它们所工作的环境是电磁干扰极其严重的强电场所, 很容易受到电磁的干扰而不能正常工作, 给电力系统的安全经济运行带来非常严重的后果。所以, 应注意提高变电所的抗电磁干扰能力。

综上所述了变电所的微机保护和综合自动化系统的基本功能, 针对变电所综合自动化系统很容易受到电磁干扰而不能正常工作的状况, 并提出了变电所抗电磁干扰应采取的措施。

参考文献

[1]陈远春, 电力系统自动化控制技术标准规范与操作管理.

[2]县级电网调度自动化功能规范DL/T635-1997.

浅谈常见的几种微机母线保护 篇11

关键字：微机 母线保护 装置

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-01

计算机技术的高速发展，使得微机继电保护的优势越来越明显，不仅容易操作，便于管理维护，而且可靠性高、选择性好、速动灵活等。目前微机母线保护在电力系统方面的应用已经变得很广泛，微机化保护在220 kV以上电网继电保护装置中的线路保护上已经基本实现，元件保护也正朝着全面微机化方向过渡中。微机母线保护中应用原理最广的是具有比率制动特性的差动保护原理，它是以差动电流的计算为基础，关键点是确定差流计算范围以及规定TA极性。母线保护的要求比较高，需要满足灵敏性、选择性、可靠性以及速动

性等。

1 母线保护概述

1.1 母线保护的重要性

母线是电力系统中的一个重要组成元件，是汇集电能及分配电能的重要设备。如果母线故障时没有装备相应的母线保护，那么就要靠相邻元件的保护当做其后备的保护，这样一来就会延长断开故障的时间，使得停电范围扩大。母线上通常连有较多的电气元件，母线故障将使这些元件停电，从而造成大面积的停电事故，在修复故障母线期间，将使故障母线连接的所有元件转换到其他没有故障的母线上运行。因为母线保护关联较多的开关，一旦误动作会造成严重的后果，所以对它的安全性的要求更高。

1.2 母线保护分类

母线保护按照原理分类可分为：用相邻回路保护实现的母线保护；电流差动原理（固定连接母差）；母联电流相位比较原理；电流相位比较式母线保护原理。按照差动回路的电阻大小分类可分为：低阻抗型母线保护；中阻抗型母线保护；高阻抗型母线保护。按照元器件构成来分类可分为：整流型母线保护；集成电路型母线保护；微机型母线保护。

1.3 微机型母线保护的优点

微机型母线保护的优点有：能根据软件计算的结果来合成差动电流以及制动电流，不再要求有公共的差电流回路，不用并联各回路的电流互感器次绕组后引到保护盘，使保护的可靠性得到很大的提高；微机母线保护可以利用微机的快速计算处理能力和智能分析能力进行比较复杂的动作判据，实现更为可靠的保护方法；能通过软件平衡不同回路电流互感器的变比；微机母线保护还具有自检功能，更加可以提高可靠性，此外，微机母线保护还有一些通信接口，能够实现监控系统方便互联、数据的传输以及远程控制。

2 常见的几种微机母线保护装置

2.1 RCS-915AB型母线保护装置

RCS-915AB型母线保护装置包括一套 RCS-915AB型微机母线保护、一套RCS-918A型复合电压闭锁装置以及隔离开关模拟盘MNP-3。

该保护装置设有母联差动、母联充电保护、母联死区保护、母联失灵保护、母联过流保护、母联非全相保护、以及断路器失灵保护等功能。本装置保护采用高灵敏比率差动保护原理，由分相式比率差动元件构成，并采用常规比率差动和工频变化量比率差动元件。

RCS-918A型复合电压闭锁装置为由微机实现的数字式复合电压闭锁装置，用作母线差动保护或断路器失灵保护的独立电压闭锁元件。复合电压元件包括相低电压、零序电压和负序电压三个判据，三个判据任一动作时，电压闭锁元件开放。复合电压元件长期开放装置发电压开放报警信号。

RCS-915AB型母线保护装置是利用隔离开关辅助接点判断母线运行方式，因此刀闸辅助触点的可靠性直接影响到保护的安全运行，配置MNP-3隔离开关模拟盘以减小隔离开关辅助接点的不可靠性对保护的影响。

当保护向母联断路器发跳令后，经整定延时（应大于母联断路器最大动作时间）母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护切除两条母线上的所有连接元件。母联失灵保护可由差动保护、失灵保护、外部开入启动，受与之相连的两段母线电压闭锁（双母双分接线形式下分段失灵时只受与之相连的一段母线电压闭锁）。

元件的动作方程为：当正序电压 或负序电压，延时10 s报PT断线并发告警信号。PT断线元件仅发告警信号不闭锁差动保护。

2.2 SGB750型数字式母线保护装置

SGB750型数字式母线保护装置包括一套SGB750型数字式母线保护装置及SGB750-2模拟盘。该装置设有母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联断路器失灵和盲区保护、断路器失灵保护、母联断路器非全相保护、复合电压闭锁功能、运行方式识别功能等功能。

该装置保护采用比率制动差动保护原理。并设置两套差动保护：采用分相式全电流差动保护和分相式电流变化量差動保护。特点是：抗过渡电阻的能力强，受故障前系统功角的影响小。采用“差电流变化量起动”和“差电流起动”双启动原理，双启动原理的启动灵敏度高，对系统发生的金属性或非金属性故障、短路容量的差异所产生的不同故障特征，均能快速起动，并进入下一级保护判别。对于可能导致母线保护装置误动的小概率因素，能从多方位采取有效措施，确保不误动。能自动适应母线的各种运行方式。还设置独立于差动保护软件的复合电压闭锁功能，可靠防止差动保护的误动。

2.3 BP-2C（S）母线保护装置

BP-2C（S）母线保护装置是深圳南瑞科技有限公司研发的新一代微机型母线保护装置。该装置的设计继承了BP系列成熟的保护原理及丰富的现场运行经验，研制出高性能的硬件平台，并以此为基础提升软件的逻辑处理能力，数字化技术应用平台兼容能力，以及工程应用的自适应配置能力。其中“S”为BP-2C扩展型号，表示BP-2C装置国网测试后定版版本。

BP-2CS 微机母线保护装置适用于1000 kV及以下电压等级，包括单母线、单母分段、双母线、双母单分段以及双母双分段在内的各种主接线方式，母线上连接元件的最大规模为24个支路。对于中性点不接地系统，若母线保护仅接入两相CT，母线上连接元件的最大规模为36个支路。适用于Q/GDW 175—2008《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》。

2.4 WMH-800母线保护装置

WMH-800A母线保护装置是WMH-800系列微机母线保护装置的改进型产品，适用于750 kV及750 kV以下各种电压等级、各种主接线方式的母线。装置设有两套独立的保护用CPU，CPU2完成启动，CPU1完成出口，双CPU模式可防止一块CPU意外故障而引起保护误出口。

3 结语

随着微机母线保护各种相关技术的发展和进步，数字式母线保护将成为母线保护的一个发展方向。随着电网的复杂程度的提高及设备功能的增强、费用的提高，对微机母线保护的可靠性、快速性、反应的准确性要求将会越来越高。微机母线保护方法也会越来越多，更先进的微机母线保护装置也会不断出现，为电力系统的安全、可靠、稳定运行提供保障。

参考文献

[1] 黄雪松.浅析微机母线保护[J].仪器仪表用户，2012（2）.

[2] 王迎新，王兰，刘海燕.RCS-915A微机型母线差动保护原理与应用[J].电力学报，2004（1）.

微机保护监控系统 篇12

关键词：微机线路保护,异常自动重合,故障

1 故障事例

电力系统的故障中,大多数是送电线路的故障(特别是架空线路),电力系统的运行经验表明架空线路的故障大都是瞬时的,因此,线路保护动作跳开开关后再进行一次合闸,就可提高供电的可靠性[1]。进入20世纪90年代后,微机保护装置开始推广应用,继电保护微机化率已达100%。但多年的现场实际应用中,发现中低压线路微机保护(如:LFP-900系列线路微机保护)的控制回路与重合闸回路之间的配合有问题,导致微机线路保护出现多次“异常自动重合”的现象。

事例1:2007年10月28日,苏州供电公司某110 k V变电站1台10 k V出线开关(该开关为SIEMENS-8BK20手车开关,保护配置为LFP-966微机线路保护)在线路故障时重合未成,调度发令将该开关置于“试验”位置(即将线路转为检修状态),值班员在将手车开关由“工作”位置移至“试验”位置后开关即自行合上,保护装置的保护动作报告为重合闸动作。

事例2:2007年11月1日,苏州供电公司某220k V变电站1台110 k V出线开关(该开关为GIS组合电气开关,保护配置LFP-941微机线路保护)在线路故障时重合未成,调度发令该出线改线路检修状态,值班员在将该单元的线路刀闸拉开后,将GIS汇控柜内的“远方/就地”开关切至“远方”时开关自行合上,保护装置的保护动作报告亦为重合闸动作。

以上2个事例中,实际动作情况均出现“异常自动重合”现象,为现场工作带来极大困扰。

2 原因分析

针对上述情况,继电保护人员结合现场操作的步骤及微机线路保护的重合闸充、放电条件,进行了详细的分析。

LFP-966,LFP-941微机线路保护装置的重合闸充电条件有3个(见图1):(1)保护装置内的双位置继电器KKJ在合闸状态;(2)保护装置内的跳闸位置继电器TWJ在分闸状态;(3)外部无闭锁重合闸信号。

这3个条件为“与”的关系,只有三者全部满足,重合闸才会充电。图1中,KKJ为双位置继电器;BC为外部闭锁合闸开入量;TWJ为分闸位置继电器;CH为重合闸投退软压板;CHJ为重合闸出口中间继电器;tcd为重合闸充电时间;tch为重合闸延时时间。由此可见,现场运行操作中,必是由于在特定条件下,全部满足了3个条件,才会出现“异常自动重合”的现象。

事例1中,当开关重合未成后,值班员未将保护的双位置继电器KKJ复位,至使开关的控制回路在“不对应”状态(KKJ在合闸状态,断路器在分闸状态),当手车开关由“工作”位置移至“试验”位置过程中,开关的联锁机构位置辅助接点S33断开,造成TWJ继电器失磁返回,此时满足重合闸充电条件,重合闸开始充电,手车开关到“试验”位置时(时间超过15 s,重合闸已充好电),S33接点接通,TWJ继电器励磁动作,此时满足重合闸不对应启动条件,重合闸保护动作出口合上开关(见图2)。

图中,S33为联锁机构位置行程接点(试验、工作位置通);S1为开关辅助接点;S3为弹簧储能接点。

事例2中,当开关重合未成后,值班员亦未将保护的双位置继电器KKJ复位,至使开关的控制回路在“不对应”状态。而GIS组合电气开关的二次回路设计,将刀闸的操作切换开关的接点接在断路器的控制回路中,这种设计考虑了就地操作刀闸时可以闭锁断路器的操作。因此实际运行中,当运行人员操作出线刀闸时,一旦将GIS汇控柜内“远方就地”切换开关切至“就地”时,断路器的合闸回路断开,造成TWJ失磁返回,此时重合闸开始充电,而操作完出线刀闸后,运行人员将切换开关切至“远方”时又接通断路器的合闸回路,TWJ励磁动作,此时重合闸充电完成,保护装置又判断路器在“不对应”状态,满足重合闸不对应启动条件,重合闸保护动作出口合上开关。

而在正常遥控、手动分开断路器时,KKJ继电器被复位(分闸状态),重合闸不能充电,无论TWJ如何动作,不能满足重合闸充电条件,也就不会出现“自动重合”的现象了。

3 解决方案

根据以上分析,解释了断路器在特定条件下发生“异常自动重合”现象的原因。据此分析,结合现场情况,继电保护人员提出了4种解决方案:

(1)运行人员在发生断路器保护动作跳闸、重合不成后调整断路器状态时,必须先用人工方式对微机线路保护的双位置继电器KKJ进行复位,使微机线路保护的重合闸不能充电,再进行其他的操作;

(2)运行人员在发生断路器保护动作跳闸、重合不成后调整断路器状态时,必须先将保护装置的直流电源断开,操作结束后再恢复保护装置的直流电源;

(3)考虑将保护装置的TWJ、HWJ继电器的常闭接点串接后作为闭锁重合闸保护的开入量接入保护,在控制回路断线时闭锁重合闸,但保护装置的备用接点中无符合此要求的接点,不能实现;

(4)联系厂家修改保护程序,将充电条件的第二条改为由合闸位置继电器HWJ判别,但改动已成熟运行的保护装置内部程序,是否会对其他保护的正确性和可靠性造成影响,难以评估。且苏州供电公司此类保护线路数量众多,即使能够改动,但执行时间长,实施难度也大。

经过比较,可行的为第一条方案,继电保护人员将造成微机线路保护在特定条件下发生“异常自动重合”的原因给运行人员做了详尽的分析,公司运行部门亦梳理了所有特定条件下会出现“异常自动重合”现象的线路,并修改现场运行规程,明确规定了操作步骤。

通过规范操作步骤的方法,一举解决了中、低压线路微机保护控制回路与重合闸回路之间存在的配合问题,经过实际运行,该措施是有效的。目前,公司此类线路保护均运行正常,且在特定条件下均再未出现“异常自动重合”现象。

参考文献