供电系统微机保护的相关技术分析

　　摘要：本文探讨了微机保护代替电磁式继电保护改造，重点对于微机保护的基本构成和原理，以及微机继电保护优点进行分析。最后，还纤细分析了PDS系列自动化系统和保护装置特点。
　　关键词：继电保护，微机继电保护，系统分析
　　我矿供电系统的继电保护装置为电磁式继电保护，由许多单个继电器，通过二次线和电缆连接组成。继电保护装置至今已运行多年，运行中故障较多，严重影响到矿井的安全生产。尤其是矿井延伸后，供电系统在原有基础上发生了一系列的变化，供电系统原有的电磁式继电保护，己不能满足要求，为保证主变压器和变电所安全运行，研究供电系统继电保护的技术改造势在必行[1,2]。本文针对原有继电保护的结构复杂、运行可靠性不高、调试内容多且质量难以保证等诸多缺陷，提出微机继电保护方法。
　　1供电系统对继电保护的基本要求
　　继电保护装置，是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置的从本仟务是：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员），而动作于发现信号、减负荷或跳闸。
　　2供电系统微机保护的改造
　　原有的电磁式继电保护已不能适应矿井的安全生产，更不适应扩建后供电系统的的安全运行。微机保护以其高可靠性、较好的网络通信功能，在电力系统中已得到广泛应用。
　　2.1微机保护的的概述
　　微机保护是以微机为核心，利用微机的智能化信息处理功能，对检测到的反映电力系统运行状态的电气量进行分析和计算，根据结果来实现对输电线路或电气元件的继电保护。因此，为了使微机获得电力系统运行的信息，必须配置反映电力系统运行的电气量运行状态的数据采集系统，开关量输入电路和发出控制命令的开关输出电路。此外，还需要配备人机对话微机系统，向微机继电保护装置送入有关的计算和操作程序、继电保护定值、输出有关记录保护动作的信息，便于技术人员进行事故分析和输入整定值校验。通常，微机保护装置的硬件电路由五个功能单元构成，即数据采集系统、微机系统、开关量输入输出电路、工作电源和人机对话微机系统。
　　2.2微机继电保护的优点
　　与常规模拟式继电保护相比，微机继电保护具有以下优点：（1）逻辑判断清楚、正确。在复杂的保护中，要对若干相关继电器的动作进行逻辑判断后，才能决定保护是否动作。（2）微机继电保护可以实现常规模拟式继电保护无法实现的优良保护性能。微机继电保护既能对瞬时值也能对以相量表达的等动作判据进行计算，不仅能计算交流输入，也能计算出其对时间的导数和积分值。（3）调试维护方便。目前，在系统运行的电磁式继电保护的调试工作量大，尤其是一些复杂保护，调试项目多，周期一长，而且难以保证其调试质量。而微机继电保护则不同，其动作是微机直接按动作判据进行数学运算的结果。（4）在线运行的可靠性高，微机继电保护装置可以利用软件实现在线自检，极大地提高了其在线运行工作的可靠性。（5）能够提供更多的系统运行的信息量，借助于人机联系的微机系统，可以将有关的系统运行运行信息量，通过打印机输出，例如，系统故障类型、故障发生的时间、保护运行时间、故障前后的电流波形、故障测距的结果等信息量，为事故分析和故障点的快速恢复提供所需的数据。
　　3PDS系列自动化系统和保护装置
　　3.1PDS-7000厂站自动化系统
　　PDS-7000厂站自动化系统采用分层、分布式、模块化思想设计，完成变电所内监控功能和与远方交互信息的功能。它区别于常规厂站的最明显的标志就是它利用通信网络来实现全站信息的共享。整个系统分为两层：主站管理层和间隔层。主站管理层和间隔层之间通过双CAN网和以太网连接。厂站管理层包括PDS-6000计算机监控系统和PDS-751系列网络通讯装置；间隔层为PDS-7000系列保护测控装置。
　　(1)间隔层。PDS-7000系列保护测控装置按间隔分布式配置，可以直接下放到开关场地安装，减少了大量的二次电缆。各间隔相互独立，仅通过通信网互连，并同主站控制设备通信，取消了主站站监控传统方式大量引入主控室的信号、测量、保护、控制等使用的电缆，不仅节省投资，而且大大提高了系统的可靠性。
　　(2)主站管理层。PDS-7000计算机监控系统采用全新思想、全新技术和全新策略开发完成的。系统以WindowsXP为操作平台，以为MSSQLSERVER数据库开发平台，基于客户服务器体系结构，具有标准商用数据库接口，符合商用数据库规范。由于采用了先进的客户服务器体系结构，并借助于通用成熟的操作作数据库系统，稳定性极高。
　　(3)通信网络。PDS-7000主站自动化系统区别于常规主站的最明显的标志就是它是利用通信网络来实现全站信息的共享。测控装置可就地安装，通过通信网络互连交换信息，节约大量的控制电缆。
　　3.2PDS-7000数字式保护和自动装置
　　PDS-7000数字式保护和自动装置采用了新技术、新工艺，具有更高的可靠性、更广适用性、更好的使用性和题解优的性价比。具有以下的特点：（1）统一的硬件平台，采用功能强大的犯位微处理器，并在此基础上构成了第二代保护的通用硬件平台。（2）统一的软件平台：在统一硬件平台的基础上，采用了适用于嵌入式系统的多任务操作系统。该系统功能强大，性能可靠稳定，采用高级语言编程，大大缩短了开发周期。（3）友好的用户界面：装置面板上装有320*240mm的大分辨率的LCD，可显示多达300个汉字，所有菜单、操作、提示均完全汉化，可实现无说明书操作和调试。（4）强化信息提供、记录和分析功能装置具有大容量的存储资源，多样的通讯接口，可以为综自系统提供内容丰富的信息，同时可记录多达次的故障录波数据，通过以太网传输数据，通讯速度和可靠性大大提高。（5）自动化的测试手段：由于由于采用通用的硬、软件平台，专门开发了自动检测的测试程序，在单板生产过程中进行自动测试，并将测试结果自动存档，消除了人工测试的“盲点”，保证了产品质量的一致性。（6）故障录波功能：本变电所采用的系列装置，均具有故障录波功能。故障录波的信息存储在CPU的FLASH中，共开辟了8个64K的扇区用于存放故障录波，装置最多可保存8次故障的录波信息。
　　3.3微机保护的硬件配置
　　PDS-7000系列保护和自动装置均为背插结构，维护方便。根据功能分为:电源及开入板、开出板、CPU(扩展)板、交流板等背板，各块板相互独立。若某块板出现故障，用备用板插仁即可。装置端子分为:直流电源端子，开入端一子，木体跳闸输入端子，(信号、跳闸接点、操作机构端子、位置)输出端子，跳闸接点输出，交流端子，网络端子定义。
　　3.4微机保护的“四遥”实现
　　PDS-751系列数字式网络通讯装置主要承担与保护装置及当时监控、远动主站及其他智能装置接口的任务。一方面它通过与继电保护装置、数据采集装置、智能测控装置进行通讯，搜集变电站或电厂系统运行中的各类实时信息送往当地监控和各级电网调度系统或电厂DCS；另一方面接收和转发来自当地监控和各级电网调度系统的各类操作命令，对变电站的断路器、刀闸、变压器分接头等进行遥控和遥调操作。
　　变电所综合自动化系统分为两个监控后台，一个是水平中心变电所的分后台，另一个是35KV总变电所的主后台。水平中心变电所分后台在线监控盘区变电所、运行设备变电所、洗煤变电所6KV装置。运行设备变电所各台装置和中心变电所的各台装置山双绞线厂联，接到中心变电所的网络通讯装置的CAIN网总线，再由CAI网总线接至盘区变电所的网络通讯装置。盘区变电所6KV和洗煤6KV各台装置由双绞线并联，接到盘区变电所的网络通讯装置的CAN网总线。水平中心变电所网络通讯装置的一个以太网和一个CAN网接到当地分后台；一个CAN网接到110KV总变电所的网络通讯装置，再由其接到主后台。
　　4结语
　　伴随着原有继电保护的设备陈旧、无记忆功能、故障率高，特别是扩产后供电系统的扩大，及时对供电系统进行微机保护的的改造，是很必要的。使用微机保护改造满足了化工企业的安全生产，达到了预期目的。选用的PDS-7000厂站自动化系计先进、组态灵活、功能齐全、运行可靠。
　　参考文献：
　　[1]房晓东.一种新颖微机型继电保护系统研究及设计[J].微计算机信息,2008,26
　　[2]朱永芳.微机继电保护设计原理及其具体应用[J].电气开关,2002,01