繼電保護技術(shù)分析論文
摘要：高壓線(xiàn)路微機保護系統綜合了多方面技術(shù)，如傳感器技術(shù)、單片機技術(shù)、過(guò)程控制理論、信號轉換技術(shù)、電力運行技術(shù)等，該技術(shù)的出現以不斷的發(fā)展完善將對電力運行帶來(lái)極大的便利，也給電力安全運行創(chuàng )造了極好的條件，但目前的多種控制系統仍有待進(jìn)一步完善和標準化。
關(guān)鍵詞：高壓線(xiàn)路 繼電 保護裝置
引言
輸變電行業(yè)是從電能產(chǎn)生到使用消耗的重要的中間環(huán)節，高壓線(xiàn)路的保護至關(guān)重要，對工農業(yè)生產(chǎn)、交通、運輸、國防以及日常的生產(chǎn)生活具有非常重要的意義。國家電業(yè)部門(mén)也對高壓開(kāi)關(guān)柜等設備提出了嚴格的要求，并逐漸形成了相關(guān)的法規標準。隨著(zhù)計算機微型化技術(shù)的迅速發(fā)展，使小型化的微機控制系統快速成熟起來(lái)。同樣，在輸變電行業(yè)中，單片機控制技術(shù)具有先天優(yōu)勢，在控制技術(shù)或電子信號方面，可大大提高控制與保護的精度、速度、范圍，而且還能與計算機聯(lián)網(wǎng)，構成系統化管理體系和無(wú)人職守的站點(diǎn)，極大地降低了工作人員的勞動(dòng)強度，提高了安全性。
1、單片微型計算機的工作原理
單片機是將具備計算機內部各個(gè)基本功能的模塊集成在單一硅片上的微型計算機，具備計算機的全部基本功能，是目前用于自動(dòng)化（或智能化）控制的理想芯片，通常芯片內掩膜CPU、RAM、EPROM （或EEPROM）。
INTEL8051微處理器是該類(lèi)產(chǎn)品的典型代表，屬于8位帶有256BRAM、1KBROM的單片機，并有4個(gè)并行口或多功能端口。在用于自動(dòng)控制系統時(shí)，用于執行各種保護、檢測、控制等功能子程序。并且一般采用外接RAM和EEPROM來(lái)存放數據和程序。外接RAM用于存放過(guò)程物理量檢測值，以便于控制程序調用和工作人員查詢(xún)；EEPROM用于存放各種檢測、保護等功能程序和保護設定值，8255用于對并行口的擴展，來(lái)實(shí)現人機對話(huà)，進(jìn)行數據更改、查詢(xún)等操作，另外，還有地址譯碼器、地址鎖存器，用于CPU對各單元芯片進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)與聯(lián)絡(luò )時(shí)指定位置。
2、信號輸入回路
在輸入回路中通常采用傳感元件將強電信號轉換成弱電信號，并將輸入通道用光電隔離器將二者隔離，以減少系統對檢測電路的影響與干擾。一般有電壓量、電流量、頻率量等輸入，采樣電路則根據這些量之間的物理聯(lián)系，轉化成所需要的系統電壓信號、電流信號、頻率信號、功率因數信號、負荷狀況等表征系統運行狀態(tài)的物理量。傳感元件一般有電壓互感器、電流互感器、零序電流互感器、頻率計等。
在輸入通道中，通常設置了多路模/數轉換器，用于對各種不同回路的物理量進(jìn)行轉換與采樣。如INTEL公司生產(chǎn)的ADC0809，就是根據積分比較原理進(jìn)行轉換的8位芯片，它將前方傳送的數據進(jìn)行轉換后并保持，以便CPU進(jìn)行處理。在模/數轉換器與前方輸入通道之間通常設置快速光隔，以最大限度地減低干擾信號的進(jìn)入，并進(jìn)一步抑制共模干擾信號，提高CPU系統工作可靠性與控制精度。
3、控制量輸出回路
控制量輸出一般采用性能可靠、適合微機管理的元件或機構，如出口繼電器、斷路器的分閘合閘機構、脫扣器、步進(jìn)電機、晶閘管等，這些元件一般受控于模擬量或開(kāi)關(guān)量，CPU發(fā)出控制信號時(shí)，需要將數字量轉化成模擬量或開(kāi)關(guān)量，再由驅動(dòng)回路將此信號進(jìn)行放大，驅動(dòng)執行機構動(dòng)作，在對高壓線(xiàn)路實(shí)施保護控制時(shí)一般采用的執行元件或執行機構有：出口繼電器、永跳繼電器、啟動(dòng)繼電器、三相重合閘裝置等。其中永跳繼電器用于驅動(dòng)操作回路中的防跳繼電器，以作為三跳繼電器拒動(dòng)時(shí)的后備跳閘回路，即在CPU發(fā)出三跳命令0。25s后。故障點(diǎn)仍有電流時(shí)驅動(dòng)此繼電器，以便通過(guò)斷路器的閉鎖接點(diǎn)鎖住重合裝置。
為確保系統的可靠性，可由多片CPU組成不同功能的模件，在各自的CPU芯片中設有自診斷程序，通常情況下，如果模件上有硬件損壞可由模件自診斷功能檢出，之后一方面直接驅動(dòng)相應模件發(fā)出報警信號，另一方面通過(guò)串口向人機對話(huà)模件報告，通過(guò)驅動(dòng)打印機或顯示器發(fā)出關(guān)于故障點(diǎn)的詳細信息（如故障點(diǎn)位置、故障類(lèi)型、芯片名稱(chēng)等），如果某一CPU模件的硬件在致命部位有故障，致使模件不能正常工作，即失去了自診斷與報警功能，此時(shí)可由入機對話(huà)模件通過(guò)巡檢發(fā)現而告警。人機對話(huà)模件在運行狀態(tài)下不斷通過(guò)通訊口向其它CPU模件發(fā)出巡檢令，并作出相應回答，如若不回答則先對回路復位后再次巡檢，仍不應答則發(fā)出故障信息。
4、裝置的保護類(lèi)型
4。1 距離保護 所謂距離保護是指相間故障、接地故障時(shí)采取的保護措施。當故障發(fā)生后，如相間短路、單相接地、缺相運行等故障，CPU首先會(huì )接到相應回路點(diǎn)發(fā)來(lái)的中斷信號，然后根據其中所包含的故障信息作出相應的判斷，并向執行部件發(fā)出動(dòng)作指令。
當系統發(fā)生第一次故障時(shí)，利用電壓記憶，CPU準確判斷1～3段任何故障的類(lèi)型和方位，在震蕩閉鎖期間，如再發(fā)生故障，因系統可能處于震蕩狀態(tài)，使測量不可靠，故對各種不對稱(chēng)故障均采用負序方向元件來(lái)把關(guān)，此時(shí)，震蕩閉鎖中的控制采用偏移進(jìn)行矯正。為保障動(dòng)作的可靠性，而設置此邏輯，并應具備以下條件：①敏感元件應先有信號發(fā)出；②電阻分量應變化很�。孩垡源藖�(lái)判定震蕩是否發(fā)生。
4。2 零序保護邏輯 當系統出現某相接地或發(fā)生零序電流泄漏時(shí)，該邏輯中的零序保護程序作出響應。正常情況下零序保護元件發(fā)出開(kāi)口三角電壓UO，而軟件可根據三相電壓信號自產(chǎn)出U=Ua＋Ub＋Uc，若故障前發(fā)現Ua＋Ub＋Uc=U不成立，而U≠0，則故障仍采用U；若UO=0則采用UO。
4。3 負荷控制 通常在此邏輯中，根據各回路中的負荷情況，將數據進(jìn)行匯總向上級電業(yè)部門(mén)進(jìn)行報送，當出現電力負荷不均衡時(shí)，電力部門(mén)按照有關(guān)規定，根據負荷等級向用電部門(mén)發(fā)出指令進(jìn)行統一調配，單片機在此進(jìn)行數據匯總，并與上級電業(yè)管理部門(mén)進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò )。
4。4 三相重合閘 該邏輯用于回路中突發(fā)性短時(shí)故障時(shí)，故障能在發(fā)生后自動(dòng)消除情況下，若再次送電不會(huì )發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)恢復電網(wǎng)供電。此類(lèi)故障，如相間因細小的金屬線(xiàn)等雜物短路，當金屬線(xiàn)燒短后，再次送電并不影響系統正常運行。該邏輯設有突變量啟動(dòng)元件，該元件不動(dòng)作時(shí)，重合閘的各種功能均不投入，僅保留了輕載下斷路器偷跳時(shí)的重合閘功能，如偷跳時(shí)負荷電流小而不足以使啟動(dòng)元件啟動(dòng)，可部分啟動(dòng)重合閘，如裝置內任一種保護發(fā)出跳合閘時(shí)，可由邏輯插件中的三跳固體繼電器經(jīng)光隔來(lái)啟動(dòng)重合閘插件的電流元件，切除故障時(shí)刻并開(kāi)始計時(shí)，在每次重合閘后都進(jìn)行一段延時(shí)，以防止多次跳合。
此外，還可設置功率因數調整、運行檢測顯示、表格制作、圖形打印等管理功能。
5、小結
高壓線(xiàn)路微機保護系統綜合了多方面技術(shù)，如傳感器技術(shù)、單片機技術(shù)、過(guò)程控制理論、信號轉換技術(shù)、電力運行技術(shù)等，該技術(shù)的出現以不斷的發(fā)展完善將對電力運行帶來(lái)極大的便利，也給電力安全運行創(chuàng )造了極好的條件，但目前的多種控制系統仍有待進(jìn)一步完善和標準化。
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