(淮南矿业集团张集煤矿供电二队 安徽淮南 232174)
摘要：电力系统的网架结构和运行方式日益复杂和多变，这对继电保护灵敏性、选择性、快速性、准确性的执行质量提出了更高的要求。为此微机距离保护应运而生，文章主要介绍了微机微机保护的发展背景以及关键实现技术。
关键词：微机距离保护；背景；技术
微机距离保护是输电线路微机继电保护装置的一个组成部分。距离保护是根据保护安装处的测量阻抗的大小，判断输电线路是否发生故障，以及故障点是否在保护区内，从而决定保护是否动作及动作延时的大小。距离保护克服了电流电压保护受系统运行方式影响大的缺点，具有较好的保护性能。按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。可以实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成误动作，具有自诊断能力，能够自动检测出计算机本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。
1微机继电保护的历史背景
随着计算机技术的高速发展，其广泛而深入的应用为工程技术各领域带来了深刻的影响。微机保护在电力系统的研究开发是计算机技术在线应用的重要组成部分，微机保护的应用与推广已经成为继电保护的发展方向。
早在20世纪60年代末，G•D•Rockefile等人提出了用计算机构成继电保护装置，当时的研究工作以小型计算机为基础，试图用一台小型计算机来实现多个电气设备或整个变电所的保护功能，这为计算机保护算法和软件的研究的发展奠定了理论基础，是继电保护领域的一个重大转折。
国内微机保护的研究始于1979年，虽然起步较晚，但是进展很快。1984年，华北电力学院和南京自动化设备总厂研制的第一套以6809（CPU）为基础的微机距离保护装置样机通过鉴定并投入试运行。1984年年底在华中工学院召开了我国第一次计算机继电保护学术会议，这标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发展阶段。进入20世纪90年代，各厂家几乎每年都有新的产品面世，已经陆续推出了不少成型的微机保护产品。到目前，国内每年生产的微机型线路保护和主设备保护已达数千套，在输电线路保护、元件保护、变电所综合自动化、故障录波和故障测距等领域，微机继电保护都取得了引人瞩目的成果，具有高可靠性、高抗干扰水平和网络通信能力的第三代微机继电保护装置已经在电力系统中投入使用，我国微机继电保护的研究和制造水平都已经达到国际水平。
2 微机继电保护的优点
2.1微机保护集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品,是构成智能化开关柜的理想电器单元。
2.2多种功能的高度集成，灵活的配置，友好的人机界面，使得该通用型微机综合保护装置可作为35KV及以下电压等级的不接地系统、小电阻接地系统、消弧线圈接地系统、直接接地系统的各类各类电器设备和线路的保护及测控，也可作为部分66KV、110KV电压等级中系统的电压电流的保护及测控。
2.3采用32位数字信号处理器（DSP）具有先进的内核结构，高速运算能力和实时信号处理等优点。
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2.4支持常规的RS485总线和及CAN（DEVICENET）现场总线通讯，CAN总线具有也错帖自动重发和故障节点自动脱离等纠错机制，保护信息的实施性和可靠性。
2.5完善的自检能力，发现装置异常自动报警；具有自保护能力，有效防止接线错误和非正常运行引起的装置永久性损坏；免维护设计，无需在现场调整采样精度，测量精度不会因为环境改变和长期运行引起误差增大
3微机距离保护实现技术
数据采集系统包括电压形成回路、ALF、采样保持电路S/H、模拟多路转换开关MPX及模数转换器A/D五部分。
同传统保护一样，微机保护的输入信号来自被保护线路或设备的电流互感器，电压互感器的二次侧。这些互感器的二次电流或电压一般数值较大，变化范围也较大，不适应模数转换器的工作要求，故需对它进行变换。一般采用各种中间变换器来实现这种变换。对于电流的变换一般采用电流变换器并在其二次侧并电阻以取得所需电压，改变电阻值可以改变输出范围的大小。此外，也可以采用电抗变换器，二者各有优缺点。电抗变换器的优点是由于铁芯带气隙而不易饱和，线性范围大，同时有移相作用；其缺点是会抑制直流分量，放大高频分量。因此当一次流过非正弦电路时，其二次电压波形将发生畸变。不过，其抑制非周期分量作用在某些应用场合也可能成为优点；而移相作用在微机保护中很容易地通过软件来完成，因此在电压形成回路中是否有移相作用意义不大。电流变换器最大的优点是只要铁芯不饱和，其付方电流及并联电阻上电压的波形基本保持与原方电流波形相同且同相，即它的变换可使原信息不失真。但是，电流变换器在非周期分量的作用下容易饱和，线性度差，动态范围小。
采样保持电路由一个模拟开关、保持电容及两个阻抗变换器组成。开关受采样脉冲控制，在脉冲到来时模拟开关闭合，此时电路处于采样状态，保持电容上的电压为在采样时刻的电压值。在模拟开关断开时，电容上保持住原采样电压，电路处在保持状态。若阻抗变换器1和阻抗变换器2的输入阻抗为无限大，输出阻抗为零，电容无泄露，采样脉冲宽度为零，则其为一理想采样保持器。但这种理想状态是不可能实现的，因为在采样状态时，电容上的电压不可能实现的，输入电压，而有一个过渡过程，在保持状态，电容上的电压也不可能毫不衰减地保持住模拟开关断开前的电压有衰减量。目前采用的采样保持电路都是把几部分集
成在一片芯片上，保持电容是外接的由用户选择。对微机保护系统来讲，在故障出瞬，电压，电流中可能含有很高的频率成分，为了防止频率混叠，采样频率必然选的很高，从而要求硬件速度快，使成本增高，有时甚至难以做到。实际上目前大多数保护原理都是基于工频分量的，故可以在采样之前使输入信号限制在一定的频带之内，即降低输入信号的最高频率，从而就可以降低频率，这样一方面可以降低对硬件的速度要求，另一方面也不至于产生频率混叠现象。微机保护装置通常是几路模拟量输入通道公用一个A/D芯片，采用多路转换开关将各通道保持的模拟信号时接通A/D变换器。多路转换开关是电子型的，通道切换受微机控制。多路转换开关包括选择接通路数的二进制译码电路和它控制的各路电子开关，他们被集中在一片集成电路芯片上。
模数转换器ADC的基本原理，每个AD转换器都有一个满刻度值，这个满刻度值也叫基准电压。AD转换就是将输入的离散的模拟量与基准电压进行比较，按照四舍五入的原则，编成二进制代码的数字信号。模数转换一般要用到数模转换器，数模转换器的作用是将数字量转换成模拟量。A/D转换器用的是AD574，是由美国模拟器件公司生产，其主要作用有参考电压、偏置电压、模拟量输入、模拟地和数字地、数字量输出、控制线和状态线。
结束语
随着计算机技术、微电子技术、网络通信技术、信息技术的不断发展，最新研制的微机继电保护的体积更小，功能更强，性能更优。微机继电保护正向微型化、网络化、智能化和人性化方面高速发展。
论文作者:田瑞杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：微机论文; 变换器论文; 电压论文; 电流论文; 电容论文; 继电保护论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第17期论文;