（广西水利电力建设集团有限公司麻石水力发电厂 545000）
摘要：我国电力系统当中应用微型计算机设备开展系统的继电保护工作最早可以追溯至上世纪六七十年代。在这一时期，我国刚刚引入了微型计算机技术，但是受到继电保护系统自身运行特性和计算机技术的限制，电力系统采用的微机、处理机无法在电路集成方面为电力系统提供更有效的帮助。随着技术发展和应用需求，微机技术下继电保护开始得到广泛应用，其中水力发电当中，微机继电保护的应用效果十分明显。
关键词：水利发电；微机；继电保护；应用
一、水力发电系统中继电保护的功能要求
水力发电在实际运行中，受到设备运行条件和运行状态的影响，容易出现故障问题，其中发电机组短路故障、电气回路故障等故障类型十分常见。为了避免故障扩大化，需要借助继电保护装置对故障问题进行判断和处理，因此继电保护需要具备以下功能。
（一）故障问题警报功能
在水力发电过程中，一旦管理人员无法做出第一时间的系统内部故障判断，就会造成故障问题的扩大化和持续恶化，除了会造成大面积的设备故障之外，更严重的还会造成对于工作人员的人身安全威胁，酿成悲剧。因此在系统内部设备发生运行故障时，应当由继电保护装置第一时间发出故障警报。与常规火电厂不同，水力发电系统设施受到环境影响严重，内部结构出现异常，就会导致潜在故障威胁。继电保护系统需要能够针对发电系统设备的运行状态进行实时分析，从而完成运行监控。一旦出现运行异常，继电保护则应当立即发出警报，指引工作人员对系统设备进行检查，寻找故障问题和隐患。
（二）故障装置跳闸功能
水力发电系统当中出现的系统设备故障，往往表现为突发性的电路故障。这种故障在出现之前和出现之后，系统运行状态会表现出明显的异常，可被继电保护系统监测获取。为了能够对故障事态进行控制，第一时间遏制故障问题的蔓延，继电保护系统除了需要及时做出报警之外，还需要具备瞬时跳闸功能，利用及时的跳闸，短时间内完成故障隔离，并将已发生故障设备的及时退出隔断，避免其对正常运行设备造成影响，最终实现对于故障范围的有效控制，提高水力发电系统的整体安全。
（三）系统控制功能
在现代化的继电保护系统设置当中，继电保护系统除了需要具备前端故障问题的处理能力之外，在系统平台之中还需要具备系统控制功能。系统控制功能是现代化微机继电保护的核心功能，通过系统控制平台和管理操作的方式，最终达到人机交互能力的实现。管理人员可以直接对系统平台当中的具体应用环节进行参数调整，并结合具体的水力发电系统环节，对具体的设备运行方式和运行条件进行设定，从而提高机组运行的安全性和稳定性。
二、常规水力发电系统继电保护方式存在的问题
（一）经济性不足
水力发电系统当中常规继电保护设备的单套设备价格较为昂贵，同时在具体应用层面，由于需要勘测点数量较多，导致勘测系统数量也需要相应增加，因此在实际采购的设备过程中，缺乏经济性。此外，常规继电保护设备在实际使用过程中，容易出现错误和漏洞，因此运行中还需要增加人工成本和维修成本。
（二）应用价值不高
常规继电保护装置的功能性十分单一，在进行动态数据测量时，需要依靠复杂的表计设备来获取数据，工作人员在进行数据获取需要进行实地抄表，而无法进行远程调试和监控，导致耗时耗力。此外，水力发电系统当中存在体积大、占地空间大等问题，导致水电厂空间资源受限，影响运行效率。
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（三）安全能力不足
常规继电保护装置在实际应用中，要求工作人员进行实地勘测，并对发电厂的数据进行汇总。这种人工作业方式由于人工环节存在误差，容易造成数据判断的偏差，影响继电保护的应用能力。笔者发现，以往的常规继电保护装置，在数据的集中采集过程中，还容易受到环境干扰，出现严重的误动问题，进而导致大规模的故障误报，造成严重的经济损失。因此常规继电保护难以形成精准的故障判断能力。
三、水力发电微机继电保护的使用方法
（一）水力发电微机继电保护常见的类型
目前在电力系统当中获得一致认可并能够得到广泛应用的微机继电保护装置主要可以分为主保护和后备保护两种类型。其中主保护方式是国外水力发电厂常见的保护方式，微机继电保护装置在具体应用中主要通过二次谐波制动方式完成电力系统控制，从而借助比率差动实现保护。而在国内，两种保护方式根据具体水电厂建设方式，需进行合理选择。其中主保护方式主要采用间段角保护和二次谐波制动保护相结合的保护方式，在系统之中通过波形对称，完成精准度的提升。部分地区主保护和后备保护同时实现，主要由于其变压器自身的电压标准相对较低，可以采用同时保护措施，而前文所论述的主保护方式并不包含后备保护，后备保护通常集成于独立变压器内部，这种模式应用范围十分广泛。
（二）水力发电微机继电保护的装置构成
目前我国应用于水电厂的主保护微机继电保护装置大部分采用进口装置，这类装置能够满足水电厂发电系统的继电保护精度要求。本文在对某水电厂进行调研中，总结了常见的微机继电保护装置的构成规律和装置类型。
为了能够满足微机装置人机交互功能，微机继电保护通常具备大屏幕液晶显示屏幕，屏幕一般可以进行按键操作，工作人员可以借助八个按键对屏幕当中15×8的菜单式汉字显示进行操作。装置系统当中的显示信息和打印信息内容则由单独的CPU进行控制。该CPU独立于主运算CPU之外，只进行数据信息的展示，因此可以大幅度提升主运算CPU的处理速度。内容显示要求CPU需要进行代码通讯，从而达到更快的速度和更全面的显示内容。系统内部的跳闸装置，由系统内部的控制整定来完成操控，为了保证保护配置具有灵活性，整定操作中的整定值以十进制制度进行显示，而在上电时，则利用三取二的方式进行校验，并完成自我修改。而在正常运行状态之下，整定值需要进行随机的自我检查，并通过复制、永久保存的方式，进行日志统计。
（三）水力发电微机继电保护处理的故障类型
目前应用于水电厂的微机继电保护系统装置，在进行系统保护时，面临的故障来源主要来自于发电机系统故障和母线装置故障这两个方面。
水力发电厂所采用的发电机，在进行水电生产和运作当中容易发生诸如短路、停机等故障。微机继电保护系统需要在故障发生之前，对发电机运行状态是否存在异常进行判断，并根据故障特征和异常方式，实现保护动作。常见的保护动作包括解列灭磁、减出力以及程序跳闸、光信号等。其中解列灭磁要求继电保护装置能够第一时间完成发电机断路器的断开，同时完成导叶和桨叶的关闭，实现瞬时灭磁；减出力则是通过系统控制手段，对原发电机的出力范围进行限制，将其出力大小缩减至给定值范围之内，避免故障问题和故障态势的进一步扩大；程序跳闸则要求继电保护装置能够对水轮发电机进行迅速的关闭出力，并将导叶停靠于空载位置之上。随后断路器开关的跳开，完成快速灭磁；这是系统报警装置的应用策略，要求继电保护装置能够在第一时间完成快速的信号报警。
四、结论
综上所述，现阶段广泛应用于水力发电系统当中的微机继电保护系统装置具有高精度和远程操控能力，在实践当中能够结合水力发电系统不同层面的应用需求形成不同的保护方式和故障处理策略，从而提高继电保护的可靠性。相较于常规继电保护方式，更具应用价值。
参考文献：
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[2] 于宏伟.变配电站继电保护技术的研究与应用[J].科技创新与应用，2017，（11）：209.
论文作者:黄恩线
论文发表刊物:《河南电力》2019年2期
论文发表时间:2019/10/12
标签：系统论文; 故障论文; 继电保护论文; 水力发电论文; 微机论文; 方式论文; 设备论文; 《河南电力》2019年2期论文;