10kV配電線路微型機繼電保護的研究

劉玉滿

【摘要】基于10kV配電線路在整個電網(wǎng)中的重要性，微型機繼電保護裝置需要滿足可靠性、選擇性、快速性和靈敏性， 才能對10kV配電線路起到繼電保護功能。微型機繼電保護裝也根據(jù)以上四個基本要求下完善保護裝置的硬件和軟件設計。本文根據(jù)10kV配電線路對微型機繼電保護裝置的要求，介紹微機型繼電保護裝置的硬件設計和軟件設計。

【關鍵詞】10kV配電線路；微型機；繼電保護裝置

引言

由于電力系統(tǒng)的整體性強，系統(tǒng)中任意環(huán)節(jié)發(fā)生故障都會對整個電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響，輕則引起斷電，重則造成設備損毀，威脅系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。而繼電保護技術是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的保障，它隨著電力技術的產(chǎn)生而產(chǎn)生。經(jīng)過長時間的發(fā)展，繼電保護從熔斷器逐漸發(fā)展為類型多樣的機電保護裝置。近年來，隨著計算機、模糊理論、小波技術和波形特征等理論技術的發(fā)展和應用，使微型機繼電保護得以在電力系統(tǒng)大量應用[1]。筆者結合自身的工作經(jīng)驗，淺談10kV配電線路微型機繼電保護設計。

1、10kV配電線路微型機繼電保護裝置應滿足的基本要求

1.1可靠性

微型機繼電保護裝置滿足可靠性表現(xiàn)兩個方面：一是面對10kV配電線路發(fā)生故障時能否采取正確的動作保護配電線路安全；二是微型機繼電保護裝置的保護范圍應該要全面和廣泛。10kV配電線路發(fā)生故障后，如果10kV配電線路發(fā)生的故障處于微型機繼電保護裝置的保護范圍，微型機繼電保護裝置應立即采取正確可靠的動作；如果10kV配電線路發(fā)生故障的地點處于微型機繼電保護裝置保護范圍外，微型機繼電保護裝置則不做出錯誤動作。在保護范圍上，如果微型機繼電保護裝置作為10kV配電線路的主要保護裝置，其保護范圍應該為10kV配電線路全長；如果微型機繼電保護裝置作為下級負荷線路的近后備保護裝置，其保護范圍應該為保護負荷線路的全長。

1.2選擇性

如果微型機繼電保護裝置保護的電路為單端供電線路，當線路出現(xiàn)故障，微型機繼電保護裝置會根據(jù)具體的故障情況，依據(jù)整定時限動作要求，快速切除故障。

1.3快速性

快速性指微型機繼電保護裝置的反應速度，盡可能縮短保護的固有動作時間。當微型機機電保護裝置保護的電路發(fā)生故障，保護裝置應該會立即做出相應的反應，對故障做出快速判斷，并對不同的出口電路做出相應的保護動作。

1.4靈敏性

無論是10kV配電線路的故障或者不正常運行方式發(fā)生于保護范圍內(nèi)或保護范圍外，微型機繼電保護裝置都應該靈敏、迅速地對故障或者不正常運行方式做出準確的判斷，并且對有關出口電路采取相應的保護動作，或者不做出錯誤的動作。例如當10kV配電線路發(fā)生電流速斷故障，在短路電流達到動作值時，此時的微型機繼電保護裝置也應該可以采取相應的保護動作。

2、10kV配電線路微型機繼電保護裝置設計

根據(jù)以上微型機繼電保護裝置應滿足的基本要求，微型機繼電保護裝置可根據(jù)“一對一”的設計原則，采用獨立式設計結構。即每一條線路都有一套保護裝置進行保護負責線路的測量和保護。根據(jù)“一對一”的獨立式設計結構，整個保護裝置包括硬件保護系統(tǒng)和軟件保護系統(tǒng)。

2.1硬件保護系統(tǒng)設計

硬件保護的功能包括采集一次系統(tǒng)的檢測量，并將相關模數(shù)轉換成可用數(shù)據(jù)及信息；為保護程序的準確運行提供物理條件；輸入和輸出外部指令和開關量；與系統(tǒng)管理機通信[2]。根據(jù)硬件系統(tǒng)的主要功能，10kV配電線路微型機繼電保護裝的硬件電路有數(shù)據(jù)采集、主控模塊、外部指令及開關量輸出和輸入模塊、通信模塊例四個模塊。各個模塊在硬件系統(tǒng)中發(fā)揮不同的作用：

第一，數(shù)據(jù)采集模塊采用了高精度的電壓/頻率轉換技術將模擬采樣值轉換成系統(tǒng)可識別的數(shù)字量，還能使A/D轉換器和單片機接口同時采樣，提升模塊的抗干擾能力，提高采樣數(shù)據(jù)的準確性和速度，保護裝置可以地向配電線路提供保護。

第二，主控模塊屬于保護裝置的處理核心，將采集的數(shù)據(jù)進行計算、分析、比較和判斷處理，達到對繼電保護量的測量和控制。

第三，外部指令及開關量輸出和輸入模塊負責執(zhí)行保護出口跳閘、信號及開關量的輸入、輸出和顯示功能。

第四，通信模塊向管理系統(tǒng)機上傳本機的狀態(tài)信息、故障異常、保護信息，并接受系統(tǒng)管理機向本機傳輸?shù)男畔⒑兔睢?/p>

2.2軟件保護系統(tǒng)設計

10kV配電線路微型機繼電保護裝置軟件系統(tǒng)程序包括運行程序和調(diào)試程序兩個主要部分，其中調(diào)試程序則用于保護裝置使用前的調(diào)試工作；保護程序包括主程序、中斷服務、故障處理三個部分的程序，是軟件系統(tǒng)的主要程序。主程序有初始化和自檢等多個部分組成，保護裝置上電或復位后，進入第一個初始化項目，對并行口應規(guī)定每一個端口用作輸入或者輸出，或者用作輸出并賦予正常值，使所有繼電器都不產(chǎn)生動作，然后判斷保護工作方式。如果不屬于調(diào)試，而是運行，則進入第二個初始化項目，對采樣定時器進行初始化，調(diào)節(jié)和控制采樣周期，將相關軟件計數(shù)清零。然后，再對進行RAM區(qū)的讀寫檢查、定值檢查、EPROM的自檢、硬件時鐘電路的檢查、開關量輸入/輸出回路檢查[3]。

3、結語

和傳統(tǒng)繼電保護技術相比，微型機繼電保護技術的極大的提高了保護系統(tǒng)的反應速度、靈敏性和可靠性。但是安裝微型機繼電保護裝置也不能達到一勞永逸的效果，電力系統(tǒng)的保護裝置類型多樣以及快速更新的微型機保護硬件技術都會給微型機繼電保護裝置的應用帶來一定的麻煩。還需要不斷完善和改進系統(tǒng)，削弱不同保護裝置和技術更新帶來的問題，不斷提高繼電保護系統(tǒng)的保護水平和自動化程度。

參考文獻

[1]劉瑞庭.分析10kV配電系統(tǒng)繼電保護的有關問題[J].廣東科技，2010，（22）.

[2]鄭偉.10kV配電線路的故障診斷及繼電保護問題研究[J].山東工業(yè)技術，2013，（07）.

[3]李桂楊.配電系統(tǒng)繼電保護應用分析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2013，（19）.