微机保护在电力系统一次设备故障中的作用

袁渊 王紫鑫 薛飞

【摘 要】 在电力系统中一次设备中使用微机保护，不仅提高设备的可靠性，改善和提高保护设备的安全性，而且还可以减少安全事故的发生以及降低事故的损失。本文从电力系统继电保护的发展历程入手，重点介绍了微机保护技术在一次设备变压器和输电线路中的具体应用，文章的最后又对电力系统维护保护技术的发展趋势进行了分析。

【关键词】 微机保护  电力系统一次设备故障  作用

1 电力系统继电保护概述

电力系统微机继电保护是指以微型计算机和微型控制器作为核心元件，基于数字信号处理技术的继电保护装置运用到电力系统中，简称为微机继电保护或者微机保护。电力系统中微机继电保护技术也是一个不断发展不断完善的过程。20世纪60年代得益于半导体二极管的出现，问世了整流型继电保护装置;到了70年代，半导体技术得到了进一步的发展，问世了晶体管继电保护装置;80年代，由于大规模集成电路的出现，出现了使用该技术的集成电路型的继电保护装置;80年代中期，计算机技术和微型计算机技术得到了飞速的发展，微机型继电保护装置随之出现。电力系统越发展越发达，其安全运行就显得尤为重要，因此要想实现电力系统的安全运行就要求继电保护技术随之提高，电力电子技术，计算机控制技术，单片机技术和信息技术的飞速发展为继电保护技术的发展提供了技术上的保障[1]。

2 微机保护在电力系统中的作用及其应用

2.1 微机保护在电力系统中的作用

电力系统由发电、输电、变电、配电及用电等环节组成的，通常把直接生产、输送和分配电能的设备成为电力系统的一次设备也称为主设备，一次设备构成了电力系统的主体，通常包括隔离开关、发电机、断路器、电力变压器、电力母线、输电线路和电力电缆等设备[2]。但与此同时我们也应看到，微机保护技术也带来了一些问题，例如由于微机保护装置中使用了大量集成芯片，以及硬件设备的不断升级换代，增加了使用人员掌握的难度。因此，为了提高我国电力系统微机保护的现代化水平，适应微机保护的普及和应用，必须采取多种方法和途径培训更多合格的具有微机保护专业知识的微机运行和检修人员。

2.2 微机继电保护在电力系统中的应用

2.2.1 在变压器故障中的应用

在电力系统中，变压器的作用十分的重要，如果变压器发生故障，就会影响整个电力系统的正常运行。变压器经常发生的故障主要有三种：短路故障、油箱漏油、套管漏油。在这三种故障中，可以引起短路故障的情况还有好多种，比如引出线的相间短路、单相绕组部分匝线之间的匝间短路等情况。在变压器没有故障时，也会存在着不正常工作的情况，比如外部短路引起的过电流、变压器中性点电压升高等情况。为了保证变压器能够正常的运行，避免故障的出现，可以利用微机保护来保证变压器的正常运行，从而维护电力系统的正常工作[3]。

2.2.2 在高压输电线路中的应用

在电力系统中，除了变压器以外，高压输电线路也是一个非常重要的设备。近几年来，特高压输电线路的发展速度十分的迅速，尤其是500kV的超高压输电线路，已经遍布全国，成为电力系统中主要的网架。目前，高压输电线路的保护主要有两种方式：光纤通道的分相电流差动、光纤通道的零序电流差动。然而，在高压线路的实际运行中，也会产生许多的故障，例如，由于风力吹起来的物体造成的相间短路或对杆塔的接地短路，雷击过电压造成的绝缘子表面闪络等各种暂时性故障。如果没有微机保护这些暂时性故障就可能是电力运行中断，电力系统的安全性，可靠性和稳定性就会受到严重的影响[4]。

3 微机保护的发展趋势

3.1 高速数据处理芯片的应用

微机保护装置所依赖的是计算机系统，而高速数据处理芯片的应用能够将计算机变成一台高性能、高速度的机器，成为计算机网络上的一个智能终端，从而保护整个电力系统的正常运行。基于网络的电力网可以监控整个电力系统运行的状况，并将所获得的情况信息及时的传给网络中心，当电力系统一次设备发生故障时，可以在电力网处及时的知晓，从而采取有效的解决措施。

3.2 实现保护、控制、测量、信号和数据通信一体化

在电力系统的发展中，越来越倾向于自动化，自动化程度的提高决定了对微机保护需求的增加。需求的增加决定了微机保护功能的增多，除了基本的保护功能之外，微机保护装置还要具备其他的功能，比如对数据的快速处理、强大的通信功能、大容量的存储能力等。现阶段，我国已经研发出来新型的微机保护装置，就是32位数字信号处理处理器，这个微型保护装置的功能更为强大，能有效的将保护、控制、测量等功能集于一体，实现对电力系统一次设备的保护。

3.3 微机保护的网络化

目前，电力企业正在对电力系统实行更新改造，对用于电力系统一次设备保护的微机保护装置，将其与信息技术相融合从而实现微机保护的网络化是现阶段的发展趋势。在当前的电力系统中，通过对各种有利因素的协调发展，微机保护网络化的潜在优势已经很明显的体现了出来。现今，在微机保护装置的内部设计中，已经逐渐的融入了网络化硬件设计思路。

3.4 微机保护的智能化

在20世纪90年代，对于电力系统的继电保护技术已经得到了很好地发展，维护保护技术的研究工作也进入到了一个新的领域——人工智能领域，随着人工智能的不断发展，还创新出了许多的方法来进行故障距离的确定、方向保护以及主设备的保护。人工智能技术的开发和应用不仅能够快速的检测故障发生的位置，而且检测的精准度非常高，还可以将传统方法难以识别的问题用新办法、新途径来解决。

4 结语

对于电力系统的一次设备，采用的是微机保护装置，这个保护装置能够有效的提高一次设备运行的可靠性和安全性，还可以保证整个电力系统处于正常的运行状态，从而减少设备故障的发生，降低故障所带来的各种损失。电力系统的更新提高了对微机保护装置技术的要求，所以要采取多种方式来增强微机保护技术，从而实现电力系统一次设备微机保护的现代化。

参考文献

[1]黄靖.微机保护智能主站及其通讯的研究[D].华北电力大学，2010.

[2]杨帆.基于DSP的综合数字化继电保护装置[J].重庆工学院学报（自然科学版），2010（3）.

[3]王翠霞.电力系统微机保护浅析[J].电气传动自动化，2011（3）.

[4]宋鹏，张秀玉，林丹.基于数字化变电站的电力设备故障诊断研究[J].中国电机工程学报，2013，11（08）：96-99.