微机综合保护装置的应用分析

刘建刚

一、前言

（一）微机综合保护概述

环网柜在电力行业发展中的应用越来越广泛，针对目前环网柜结构紧凑的特点，宏瑞公司采用先进的嵌入式数字信号处理器（DSP），并总结了10KV/6KV配电站微机保护与测控装置的成功运行经验推出了NR-2000系列微机综合保护装置，可应用于配电网自动化系统智能箱变、智能户外开关、智能环网柜、智能户外分支箱、智能户外计量控电装置。

它集最新的数字控制技术、抗强干扰技术和故障自诊断软件修复技术于一体，以其极小的维护保养工作量为高压电力系统的继电保护、故障定位、监视监测电力质量和通讯等提供了先进的管理能力。

（二）电力系统现状及发展趋势

传统的10kV配电系统是以放射式为主，放射式与树干式相结合为辅的接线方式，成套开关柜的受电、馈电柜几乎都采用断路器。这种10kV配电方式不仅占地面积大、投资高，而且可靠性也低。

目前，我国使用最多的环网柜主要为负荷开关+熔断器柜、空气绝缘负荷开关柜，它不仅可减少高压配电室的面积并降低层高，而且环网柜不需操作电源，不需专门的控制室，可进一步减少占用面积，这对于高层建筑物内的配电所更具优越性。环网开关柜安装、调试方便，维护简单，易于实现电网自动化管理。

二、微机综合保护装置的特点、原理及参数

（一）主要特点

高性能：由于继承了10KV/6KV和110KV/35KV装置的核心技术，所以在国内外同类产品中有明显的性能优势。

体积小：由于采用了SMT表面贴装工艺和专利的结构设计使此系列微机综合保护装置目前在同类产品中体积最小，非常适合于安装在开关柜上。

功能强：有各种保护的软件库可供用户订货选择，除具备常规的功能外，装置内有自适应跳合闸电流的操作回路、磁保持信号继电器、硬时钟功能、取自保护电流的测量功能（P，Q，U，I，F，COS（φ）），数据掉电保持及良好的液晶显示界面。

硬件稳定：在硬件设计上追求“电磁继电器”的抗恶劣环境的能力，比如优越的抗干扰能力（抗Ⅳ级快速瞬变干扰试验和抗Ⅳ级静电放电干扰试验）、宽工作温度范围（-25℃—+55℃），强抗震动能力等。

良好的人机界面：通过NR系列产品通用液晶界面可以方便的调试维护装置、查询装置的工作状态、分析事故的原因。

系统的解决方案：有相应的软件平台，所以很方便的组成系统以发挥数字保护的通讯优势，达到远方的监控。

（二）工作原理

当微机综合保护装置的负荷侧发生故障时，故障电流信号被装在开关本体内的电流互感器感知后送入电子控制单元中的电流监测电路，控制单元对此电流信号进行处理和识别，当断定电流信号大于预先整定的最小启动电流时，微机模块便自动启动，并按预定的动作程序，通过执行电路自动地向操动机构的分、合闸线圈发出动作信号，操动机构便带动输出轴和转动机构，使开关本体内的主回路动触头完成相应的开断、关合动作。在操作顺序进行的过程中，若故障已经消除（即瞬时性故障），控制单元将不再发分闸信号，直到预定的复位时间到来时自动复位，恢复到初始状态；若故障持续存在（即永久性故障），控制单元将完全按预先整定的操作顺序完成动作次数后闭锁。直到命令合闸时，控制单元才能解除闭锁并恢复到初始状态。

（三）技术参数

1.模拟量输入：8路交流输入。采集3路电流量，3路电压量（可根据用户要求增加）额定交流电流输入：1A/5A；额定交流电压输入：100V；

额定交流信号输入过载能力：400%连续，3200%连续4S。

2.A/D转换分辨率：12位。采样方式：交流采样，每周波64点，采样精度优于1%。

3.开关量输入、输出：4路开关量输入（可增加到12路）。可以是开关位置信号、电源告警、远动分合闸的控制信号等；2路继电器接点输出，用于分、合闸电源控制等。接点容量：12.5A，48VDC或16A，220VAC（空接点）；合闸脉冲电压范围为38V-72V，额定电流10A-20A，脉冲持续时间40-60ms；（可根据开关类型调节）。

4.可面板或远方整定：整定值、操作顺序、重合间隔、安一秒特性曲线、复位时间等参数能在面板或远端设定。反时限、定时限过流保护（0.1-64秒连续可调，可使用符合ANSI/IEC标准的内部固化的17条曲线，也可加载用户自行编制的自定义曲线。

操作顺序（可调）：O—t1—CO—t2—CO—t3—CO—t3—CO—闭锁。

5.通信功能（可根据用户要求增加）。通过RS-485总线通信可实现遥测、遥信、遥控以及远方参数设定操作。通讯规约符合IEC870-5-103标准。

6.工作条件：环境温度：-25℃∽55℃；相对湿度：0∽95%；大气压力：86∽106kpa（相当于海拔高度2km及以下）。

7.可记录1000次系统质量信息和分合闸动作状态信息（时间、过流值、相序、整定值、电池电压等）。允许在电网连续失电30天内系统数据可靠恢复。

8.控制单元的抗电磁干扰能力达到以下要求：振荡波抗扰能力、快速瞬态/脉冲群抗扰能力、冲击抗扰能力、静电放电抗扰能力等按GB/T17626-1998规定第四级要求。

9.系统工作采用以电网电流或电压供电为主、以蓄电池为后备。采用电源泵技术，即使电池电压下降到50%时也可以进行可靠的分合闸切换。电池组系统采用先进的线路电流控制充电技术和数控定期自动完全放电活化处理技术，大大延长电池使用寿命。

10.可在系统进行软件升级和数据更新。

三、结束语

由于电网系统的复杂性，对供电的可靠性要求更高，环网供电方式已成为一种必然趋势，结合环网供电以及环网柜结构的特点推出的微机综合保护装置广泛应用于环网柜、配电所、开闭所、箱变中替代常規的继电器组合方案，不仅功能完善，抗干扰能力强，安装使用方便，与目前国内外同类产品相比具有明显的性能优势。

（作者单位：宝丰县电业局）