微机保护研究现状

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1、1引言继电保护是保障电力系统安全稳定运行的重要手段，陆延昌副总经理曾多次强调“管电必须管理电网，而管电网必须搞好继电保护”。近儿年來，在广大继电保护人员的共同努力下，继电保护动作率逐年提高。其中，作为继电保护组成部分Z—的微机保护起了重耍作用。伴随着集成电路、计算机技术的匕速发展，信息技术的广泛M用，微机保护也迅速发展起來，其结构更加合理，性能更加完善，有效地承担起确保电网安全的重任。2微机保护发展过程利川计算机实现继电保护的设想早在20世纪60年代就己提了出來，但是，由于受当时的技术和经济条件的限制，仅做了

2、理论探索。到了7()年代初期，计算机的制造技术出现了匝大突破，使得以微处理器为核心的微型计算机进入『实用阶段，从而带来了微机型继电保护的研究高潮。在国内外学者的辛勤努力下，电力系统微机型继电保打'得到了迅速的发展,到90年代的中后期，微机型继电保护装置己经在电力系统中得到广泛的应用。我国的计算机继电保护的研究起步较晚，直到70年代末期，才开始从事这方面的研究和探索。起初是山华北电力大学、华中理工大学等高等院校和原电力部南京口动化研究所的继电保护科研人员在吸取国外先进研究成果的基础上，经过儿年的努力，逐步进入实

3、用化阶段。白从1984年，由华北电力人学杨奇逊教授研制的第一代微机型高压输电线路继电保护装置投入现场运行起，我国的电力系统微机型继电保护的研制得到了迅速的发展。在输电线路保打'、元件保打'、变电站口动化系统、故障录波器和故障测距等领域，微机型继电保护都取得了引人注目的成果。[']2.1微机保护的种类微机保护按其保护的设备可分为:微机线路保护和微机元件保护两大类。微机线路保护包括高压线路和低压线路保护;微机元件保护包括发电机、变压器、母线等设备的保护。H前，我国微机线路保护装置的原理、性能、主要技术指标以及制造

4、工艺方面已达到国际先进水平。微机元件保护的研究晚于线路保护，由于保护算法相对复杂，目保护配置种类繁多,使得在研究和应用上具有一定的难度，技术上述不很成熟。2.2微机保护的优越性微机保护装置在我国投入运行己有10多年的历史，并目越来越受到继电保护人员和运行人员的普遍欢迎。具冇比常规的继电器型或品体竹型保护装置不可比拟的优越性，突出表现在以下儿方面：(1)灵活性强抚｝。山于微机保护装置是由软件和硬件结合來实现保护功能的，因此在很大程度上,不同原理的继电保护的硬件可以是一样的，换以不同的程序即可改变继电器功能。(2

5、)综合判断能力强。利用微计算机的逻辑判断能力，很容易解决常规继电保护中碰到要考虑的因索太多时，用模拟电路很难实现的问题，因而可以使继电保护的动作规律更合理。(3)性能稳定，可靠性高。微机保护的功能卞要取决于算法和判据，也即由软件决定，对于同类型的保护装置，只要程序相同，其保护性能必然一致，所以性能稳定。(4)微机保护利用微机的记忆功能，可明显改善保护性能，提高保护的灵敏性。例如，由微机软件实现的功率方向元件，可消除电压死区，同时有利于新原理保打'的实现。(s)微机保打'利用微机的智能，可实现故障占诊断、占闭锁

6、和占恢复。(6)体积小、功能全。由软件可实现多种保护功能，可大大简化装置的硬件结构，可以在事故后，打印出各种冇用数据。例如故障前后电压、电流采样值、故障点距离、保护的动作过程和出日时间等。(7)运行维打'工作量小，现场调试方便。3微机保护的发展2.1微机保护装置硬件方血随着微机保护的发展，一些新的改善继电保护性能的原理和方案，受到更多的重视并逐步得到实际应用;这对微机保护装直换件提出了更高的要求。微机保护装置的发展大致可以分为以下儿个阶段：1)第一阶段以单CPU的硬件结构为卞，数据采集系统由逐次逼近式A/D模

7、数转换器构成，硬件及软件的设计符合“四统一”设计标准，英代表产品为微机高压输电线路保护装置［3］。单片机通过大规模集成电路技术将CPU,ROM,RAM和U0接口电路封装在一块芯片中，因此具有可靠性高、接口设计简易、运行速度快、功耗低、性能价格比高的优点。使用单CPU的微机保护具有较强的针对性，系统结构紧凑，整体性能和可靠性高，但通用性、可扩展性相对较差。单片机的片内资源有限，实际应用时常’I}J需要对其功能进行补充和外部扩展。早期的微机线路保护中采用多个通道共用一个A/D转换器的方案，这种数据采集系统使用的芯

8、片比较多，电路复杂，抗干扰性差。2J第一阶段以多单片机构成的多CPU硕件结构为卞，数据采集系统为电压频率转换原理的计数式数据采集系统，硕件软件的设计吸取了第-代微机保护装置成功运行经验，利用多CPU的特点，强化了自检和4.检功能，使破件故障可以定位，对保打'的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施以及防止拒动与课动的措施。为了提高数据采集系统的采集速度，每个模拟输人通道都需要使用单独的电压频率转换/光祸