微機保護在電力工程中的應用與發(fā)展

經(jīng)過(guò)近幾十年的應用、研究以及發(fā)展，微機保護在電力系統當中已經(jīng)取得了顯著(zhù)的成效，具有相對比較好的經(jīng)濟效益，使得電力系統運行管理水平得到大幅度的提升。為此，對于微機繼電保護在電力工程當中的應用以及發(fā)展進(jìn)行深入的研究具有極其重要的意義。
1、電力系統繼電保護的作用分析
在電力系統的實(shí)際運行過(guò)程當中， 很有可能存在不正常運行的狀態(tài)或者是各種各樣的故障， 其中出現各種形式的短路問(wèn)題是相對來(lái)說(shuō)zui為危險以及zui常見(jiàn)的， 這主要是由于短路問(wèn)題的出現所產(chǎn)生的后果也相對比較大， 短路后較大的電流以及燃起的電弧會(huì )破壞到故障元件。另外，非故障元件流經(jīng)短路電流時(shí)， 在電動(dòng)力以及發(fā)熱的條件下就會(huì )降低非故障元件的使用壽命，甚至是對其造成破壞，并且還將會(huì )大幅度的降低電力系統中部分地區的電壓， 對于工廠(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量以及用戶(hù)工作的穩定性造成不利的影響。除此之外，還有可能對于電力系統并列運行的穩定性造成破壞，使得系統出現振蕩，嚴重時(shí)還有可能瓦解整個(gè)系統。
對于電力系統來(lái)說(shuō)，電氣元件的正常工作環(huán)境受到損壞，但是沒(méi)有出現故障問(wèn)題，這就屬于一種不正常運行狀態(tài)。比如說(shuō)，由于負荷大于電氣設備的額定值的時(shí)候，此時(shí)就會(huì )使得電
流升高， 這樣就將會(huì )造成絕緣材料和元件載流部分的溫度增加，使得絕緣的損壞和老化速度加快，甚至還有可能引發(fā)故障的發(fā)生。其中不正常運行狀態(tài)以及故障都有可能導致電力系
統發(fā)生故障。
在電力系統中， 通過(guò)各項積極措施的合理應用來(lái)將出現故障的概率降低，同時(shí)在出現故障的時(shí)候，還應該對故障元件有選擇性以及快速的切除， 這是對于電力系統安全運行進(jìn)行保護的zui為有效的方法， 并且對于切除時(shí)間的要求相對比較苛刻，需要短到十分之幾秒，大量的實(shí)踐證明，只有將保護裝置裝設在每個(gè)電氣元件上才有可能滿(mǎn)足要求。
2、企業(yè)供電系統繼電保護發(fā)展歷程簡(jiǎn)介
隨著(zhù)電力系統的不斷發(fā)展， 對于繼電保護方面的要求也在逐漸增加，與此同時(shí)，通信技術(shù)、計算機技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)有為繼電保護技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的機遇。為此，自20世紀50年代開(kāi)始，我國的繼電保護技術(shù)發(fā)展就經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，分別是機電（電磁）式、晶體管式、基于集成運算放大器的集成電路和微型計算機繼電保護。其中鋼鐵冶金企業(yè)當中的繼電保護技術(shù)發(fā)展對于這四個(gè)階段嚴格的遵循，其中，本鋼的機電（電磁）式繼電保護歷經(jīng)時(shí)間zui長(cháng)，同時(shí)應用范圍也zui廣、數量也zui多，其由此直接進(jìn)入到了微型計算機繼電保護時(shí)代。
從兩千年開(kāi)始， 將微機綜合自動(dòng)化保護技術(shù)引入到了本鋼集團，在經(jīng)驗以及技術(shù)的積累下，在2003年對于微機繼電保護技術(shù)發(fā)起沖擊， 先后引入了上海申瑞等廠(chǎng)家的綜合自動(dòng)化保護產(chǎn)品， 在近些年更換以及新建的各變電所當中被普遍的應用，同時(shí)也在向其他的變電所進(jìn)行全面推廣。
3、微機繼電保護技術(shù)在電力工程中的應用分析
3.1 安裝微機繼電保護裝置的績(jì)效
（1）靈活性比較高，對于控制以及保護特性利用軟件就能夠方便的改變，通過(guò)邏輯判斷能夠將各種互鎖得以實(shí)現。
（2）功能多、速度快、精度高。測量部分數字化能夠將精度大幅度提升，CPU速度提高使得速度更快，健功能的提升可以采取負擔的算法來(lái)將多種保護功能完成。
（3）可靠性高，一種微機保護單元可以對多種檢測以及保護功能實(shí)現。對于多種測量?jì)x表以及保護繼電器進(jìn)行代替，使得控制屏幕開(kāi)關(guān)柜之間的接線(xiàn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化， 將設備故障環(huán)節
降低，使得可靠性提升。另外，微機保護單元使用的是高集成度的芯片，軟件具有自動(dòng)糾錯以及檢測工具，從而將保護的可靠性提升。
（4）性?xún)r(jià)比比較高，同時(shí)經(jīng)濟性好，微機保護由于具有多種功能性，這就使得綜合造價(jià)相對比較低，同時(shí)高速度以及高可靠性節約了人力，并且將停電時(shí)間降低，使得經(jīng)濟性得以提升。
（5）線(xiàn)路統一，硬件種類(lèi)少，調試以及維護比較方便，同時(shí)外部接線(xiàn)簡(jiǎn)單，將維護工作量在很大程度上降低，通過(guò)計算機以及按鍵來(lái)保護調試和整定，十分方便快捷。
3.2 微機繼電保護裝置存在的問(wèn)題分析
（1）在一些企業(yè)當中的供電系統，需要進(jìn)行3~4級保護的安裝在從上級變電所低壓側到下級變電所zui終負荷點(diǎn)， 如圖1所示。線(xiàn)路由于比較短，兩端出現短路問(wèn)題時(shí)，電流的變化不夠明顯，通常下對于保護條件的選擇都是通過(guò)時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足。這樣就不能夠快速的切除嚴重的故障，很容易出現起火、開(kāi)關(guān)爆炸、停電以及母線(xiàn)扭曲等相關(guān)的事故。
（2）在一些企業(yè)的供電系統當中，由于一些過(guò)程存在相對比較頻繁且大的沖擊電流， 其中又具有相對較為顯著(zhù)的諧波分量以及非周期分量， 這樣對于靈敏度比較高的微機保護就會(huì )造成威脅，特別是對于差動(dòng)保護而言，更是一個(gè)較為嚴峻的考驗。微機繼電保護裝置一旦在干擾方面存在著(zhù)問(wèn)題，此時(shí)比較容易降低保護的精度，甚至還有可能導致保護元件誤動(dòng)作，通常微機保護廠(chǎng)家對此的評估又有待于進(jìn)一步提升。
（3）當前急需要對各個(gè)變電所危機保護監控裝置的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題進(jìn)行解決。在企業(yè)當中由于引進(jìn)的微機保護裝置來(lái)自于不同的廠(chǎng)家，且各個(gè)廠(chǎng)家的通訊規約也存在著(zhù)差異，這就需要將他們向標準規約進(jìn)行轉化， 從而就加大了接入總控以及網(wǎng)絡(luò )匯總的難度。除此之外，微機保護全部組網(wǎng)，這樣就會(huì )存在著(zhù)維護以及施工不方便、通訊線(xiàn)路長(cháng)、接線(xiàn)復雜以及信息量大等眾多的問(wèn)題。
（4）在微機繼電保護裝置方面，還存在著(zhù)硬件比較容易過(guò)時(shí)、故障錄波沒(méi)有實(shí)際參考價(jià)值以及使用者維護困難和系統對時(shí)不準確等等相關(guān)的問(wèn)題。
（5）在用變電站系統出現短路問(wèn)題的時(shí)候，這是其饋出線(xiàn)電流互感器二次短路電流將會(huì )不在采樣范圍之內， 從而就會(huì )導致保護裝置內部電流互感器的飽和。除此之外，短路電流超量程也是一個(gè)比較隱蔽但是應該給予關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。
4、提高微機繼電保護裝置可靠性的有效措施分析
在電網(wǎng)安全運行過(guò)程當中， 微機保護裝置發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用，但是由于受到軟件以及硬件等相關(guān)因素的影響，對其安全可靠運行造成了不利的影響， 通過(guò)與自身的實(shí)際工作經(jīng)驗相結合， 發(fā)現抗干擾是對于危機保護裝置可靠性進(jìn)行提升的重點(diǎn)所在。對于我微機保護裝置而言，它的內部是工作電平相對比較低的弱電系統， 但是卻存在著(zhù)相對比較嚴重的電磁干擾問(wèn)題，這些干擾信號幅度相對比較大，同時(shí)頻率高以及時(shí)間短， 利用電磁耦合非常容易就會(huì )進(jìn)到微機保護裝置的內部中，從而導致運算程序出軌、錯誤的計算，甚至還有可能損壞元件，造成不利的影響。另外，在時(shí)鐘的控制下，微機保護裝置當中的微型機工作速度非常之快， 不能夠通過(guò)相對比較容易的延時(shí)電路將干擾信號躲過(guò)。為此，要想將微機繼電保護裝置的可靠性進(jìn)行真正的提升， 應該從以下幾方面進(jìn)行重點(diǎn)考慮。容錯設計方式、抗干擾糾錯、抑制干擾源、故障自動(dòng)檢測以及抑制干擾耦合等等，但是值得注意的是，通過(guò)科學(xué)合理的接地是在微機保護當中有效對干擾進(jìn)行抑制的一種重要方法。
隨著(zhù)通信技術(shù)、計算機技術(shù)的快速發(fā)展以及電力系統的不斷完善，繼電保護技術(shù)也在不斷的被研究，同時(shí)也將面臨新的發(fā)展趨勢。就當前國內外這一方面的研究來(lái)看，其發(fā)展趨勢主要就是網(wǎng)絡(luò )化、計算機化、人工智能化以及測量、控制、保護、數據通信一體化，這同時(shí)也加大了繼電保護工作者的任務(wù)難度，并為其更好的發(fā)展提供了方向。
綜上所述， 微機繼電保護在電力工程當中具有極其重要的作用，綜合其發(fā)展的趨勢以及歷史來(lái)看，隨著(zhù)硬件技術(shù)的不斷更新，微機保護迫切需要進(jìn)一步的升級技術(shù)的開(kāi)放性。實(shí)踐也充分證實(shí)， 網(wǎng)絡(luò )是模塊化分布系統當中進(jìn)行通信以及的一種相對比較理想的方式， 同時(shí)微機保護設計的網(wǎng)絡(luò )化也將會(huì )為發(fā)展和設計繼電保護提供新的理念， 將硬件設計進(jìn)一步簡(jiǎn)化、可靠性進(jìn)一步增強，從而使裝置能夠真正的升級整體或者是局部的可靠性，通過(guò)它的合理應用，推動(dòng)電力工程的快速發(fā)展，更好的滿(mǎn)足人們的需求。