水力发电中微机继电保护的应用

贺家维 王叶枢

【摘  要】在水力发电过程中，微机继电保护得到充分应用，大大促进了水力发电站的良好发展，还有利于资本节约，与常规的继电保护系统相比而言，微机继电保护在系统上进行了变革，在系统的安装调试过程中也不断完善，从而使得微机继电保护系统的操作更简单、更便捷。水力发电是我国的基础性产业，在社会建设过程中具有重要的作用，微机继电保护是水力发电系统的核心之一，所以必须要充分加强对微机继电保护系统的建设及维护，对系统的功能进行优化，不断减少甚至避免微机继电保护系统的问题，促进水力发电站的安全运行水平越来越高。

【关键词】水力发电;微机继电保护;应用

引言

微机继电保护是电力系统中一种新兴的继电保护方式，是对常规继电保护的创新发展。与常规继电保护相比，大大节约了资源，应用操作更加简单快捷，基于这些特点使其继电保护在水力发电中得到了广泛应用。水力发电是一种基础型公众设施，因此通过微机继电保护在其中的应用发挥更大的成效显得尤为重要。

1微机继电保护的主要特点

第一，继电保护的动作性能和特征得到了有效改善和提高，确保了其动作的正确率。通常情况下，它具有很强的记忆力，可以通过自动控制对故障分量进行有效保护，且一些新的数学理论和技术如状态预测、人工神经网络、模糊控制及自适应等，都具有非常高的运行正确率，已经在大量实践中得到了有效证明。第二，从数字元件的角度进行分析可以发现，它的主要特点是不易受电源波动、温度变化和使用年限的影响，而且不受元件更换的影响，同时巡检和自检能力较强，可以借助软件对其主要元件、部件的实际运行情况及功能软件本身的运行状态进行检测。第三，操作灵活便利，人机界面趋于友好，维护和调试便利，一定程度上缩短了维修时间。根据微机继电保护的运行经验，可以借助软件方法在现场对其特性、结构进行改变。

2水力发电中微机继电保护的应用

2.1水力发电微机继电保护常见类型

目前在电力系统当中获得一致认可并能够得到广泛应用的微机继电保护装置主要可以分为主保护和后备保护两种类型。其中主保护方式是国外水力发电厂常见的保护方式，微机继电保护装置在具体应用中主要通过二次谐波制动方式完成电力系统控制，从而借助比率差动实现保护。而在国内，两种保护方式根据具体水电厂建设方式，需进行合理选择。其中主保护方式主要采用间段角保护和二次谐波制动保护相结合的保护方式，在系统之中通过波形对称，完成精准度的提升。部分地区主保护和后备保护同时实现，主要由于其变压器自身的电压标准相对较低，可以采用同时保护措施，而前文所论述的主保护方式并不包含后备保护，后备保护通常集成于独立变压器内部，这种模式应用范围十分广泛。

2.2水力发电微机继电保护的装置构成

为了能够满足微机装置人机交互功能，微机继电保护通常具备大屏幕液晶显示屏幕，屏幕一般可以进行按键操作，工作人员可以借助八个按键对屏幕当中15×8的菜单式汉字显示进行操作。装置系统当中的显示信息和打印信息内容则由单独的CPU进行控制。该CPU独立于主运算CPU之外，只进行数据信息的展示，因此可以大幅度提升主运算CPU的处理速度。内容显示要求CPU需要进行代码通讯，从而达到更快的速度和更全面的显示内容。系统内部的跳闸装置，由系统内部的控制整定来完成操控，为了保证保护配置具有灵活性，整定操作中的整定值以十进制制度进行显示，而在上电时，则利用三取二的方式进行校验，并完成自我修改。而在正常运行状态之下，整定值需要进行随机的自我检查，并通过复制、永久保存的方式，进行日志统计。

2.3水力发电微机继电保护处理的故障类型

首先，水力发电厂所采用的发电机，在进行水电生产和运作当中容易发生诸如短路、停机等故障。微机继电保护系统需要在故障发生之前，对发电机运行状态是否存在异常进行判断，并根据故障特征和异常方式，实现保护动作。常见的保护动作包括解列灭磁、减出力以及程序跳闸、光信号等。其中解列灭磁要求继电保护装置能够第一时间完成发电机断路器的断开，同时完成水轮导水翼的关闭，实现瞬时灭磁;减出力则是通过系统控制手段，对原发电机的出力范围进行限制，将其出力大小缩减至给定值范围之内，避免故障问题和故障态势的进一步扩大;程序跳闸则要求继电保护装置能够对水轮发电机进行迅速的关闭出力，并将导水翼停靠于空载位置之上。随后断路器开关的跳开，完成快速灭磁;则是系统报警装置的应用策略，要求继电保护装置能够在第一时间完成快速的信号报警。

其次，母线装置作为水电厂的电能分配枢纽，其故障问题的产生影响更为剧烈。在故障发生之后，发电厂中的电气设备将会受到严重损坏，连接于母线的元件修复周期十分漫长，并且会导致大范围的停电。因此微机继电保护系统需要为母线装置安装单独的保护设备，以保证故障发生时，能够完成及时的故障隔离处理。微机继电保护系统之中，水电厂母线保护措施根据母线出线状态的不同，可以分为单母线保护和双母线保护两种类型。其中单母线保护由于出线回路较少，一般借助差动保护模式对其进行保护，这种保护方式需要进行三相式连接，并且保证继电器能够充当起动元件，利用符合电压闭锁，在回路出口完成故障隔离;双母线接线方式主要应用于地区枢纽变电所当中，用以进行与多回路出线发电厂的连接，因此在微机继电保护装置方面，通常设置为固定连接方式下的差动保护。其中母线相位比较保护、相位比较差保护两种方式，是目前固定连接差动保护中主要应用策略。

结语

综上所述，继电保护对水力发电系统起到了很重要的作用，而微机继电保护的反应灵敏，动作准确，运行稳定性好，比传统的常规继电保护的综合效率高，在水力发电站中的应用非常廣泛，同时，做好微机继电保护在水力发电中正常应用的相关保障工作，以有效提高水力发电站的安全运行水平，在水力发电产业中继续发挥微机继电保护的重要作用。

参考文献：

[1]邓天涛.微机继电保护在水力发电中的应用[J].科学技术创新，2013（26）.

[2]孙金丽.微机继电保护在水力发电中的应用[J].大科技，2014（28）.

[3]肖凯文.微机继电保护在水力发电中的应用研究[J].电工技术：下，2015（03）.

（作者单位：华能澜沧江水电股份有限公司）