摘要:隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)已得到了越來越廣泛的應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)在變電所的應(yīng)用已有幾年的歷史。文中分析了傳統(tǒng)元件保護(hù)的性能與存在的問題，介紹了微機(jī)保護(hù)的優(yōu)越性和63kV綏棱變電所在安裝調(diào)試中碰到的問題及運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)體會，希望以此為系統(tǒng)內(nèi)更好地應(yīng)用微機(jī)元件保護(hù)有所幫助。

要害詞:微機(jī)保護(hù)變電所安裝調(diào)試

63kV綏棱變電所位于綏棱縣城北3km處，是綏棱縣電網(wǎng)的電源入口，由綏棱甲乙雙回輸電線路與220kV海倫變相連，是一個區(qū)域樞紐變電所。自1984年投入運(yùn)行至今，由于系統(tǒng)運(yùn)行時間較長，設(shè)備已經(jīng)嚴(yán)重老化，技術(shù)性能和可靠性已無法滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全的要求。通過對傳統(tǒng)元件保護(hù)的性能分析和新老保護(hù)原理的比較，結(jié)合省電力局"九五"雙技精神，在對兄弟單位使用微機(jī)保護(hù)進(jìn)行考察調(diào)研的基礎(chǔ)上，我們選擇了阿城繼電器廠生產(chǎn)的WBB-2型微機(jī)元件保護(hù)。

1傳統(tǒng)元件保護(hù)應(yīng)用情況和性能分析

傳統(tǒng)變電所的元件保護(hù)可以分為感應(yīng)型、整流型、晶體管型和集成電路型保護(hù)。感應(yīng)型保護(hù)作為我國早期產(chǎn)品，無論是從保護(hù)原理還是從裝置的調(diào)試方面來講，目前均已屬淘汰產(chǎn)品，而整流型、晶體管型和集成電路型保護(hù)目前在系統(tǒng)內(nèi)則仍大量使用。綏棱變原采用的保護(hù)為晶體管保護(hù)，由于是早期生產(chǎn)設(shè)備有些易損元件已經(jīng)難以買到，同時管子漂移嚴(yán)重，特性已經(jīng)改變，無法適應(yīng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。

1.1技術(shù)規(guī)范不嚴(yán)謹(jǐn)，許多特性中的技術(shù)參數(shù)只能是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并隨著時間的推移，元件電性能和磁路導(dǎo)磁性能的變化，保護(hù)技術(shù)性能都要發(fā)生一定的變化，不僅無法調(diào)整而且也無調(diào)整的依據(jù)。如變壓器差動保護(hù)中的制動特性的高低變化，往往會造成無法躲過礪磁涌流而誤動。

1.2裝置調(diào)試繁瑣，困難。這種保護(hù)的許多插件如復(fù)閉保護(hù)插件、差動保護(hù)插件等均需要進(jìn)行10多個特性的調(diào)試。過多的可變因素不僅與目前減入增效提高現(xiàn)代化企業(yè)水平不相適應(yīng)，而且也降低了裝置的可靠性，增加了保護(hù)拒動、誤動的可能性。

1.3這種保護(hù)的許多插件的執(zhí)行元件的出口繼電器調(diào)整極其困難。這種繼電器屬于精密元件一般不答應(yīng)調(diào)整，但在實(shí)際的工作中經(jīng)常會出現(xiàn)觸點(diǎn)動作不利落、接觸不返回、觸點(diǎn)距離不符合要求等情況，而新的備品也往往達(dá)不到要求，因此不得不進(jìn)行調(diào)整。

1.4這種保護(hù)微電部分抗干擾性較差，插件誤動較多，選線時閉鎖差，有時出現(xiàn)開關(guān)連跳現(xiàn)象。

2微機(jī)元件保護(hù)系統(tǒng)在63kV綏棱變電所中的應(yīng)用

63kV綏棱變電所WBB-2型監(jiān)測控制保護(hù)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使用靈活，簡單可靠，易于擴(kuò)充，硬件和軟件全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)和應(yīng)用十分方便。緩棱變電所自1999年4月投運(yùn)以來，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。

2.1系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)備選型

多CPU綜合保護(hù)屏用于主變壓器保護(hù)(如差動、后備、接地、瓦斯等)，63、10kV線路保護(hù)和電容器保護(hù)為多CPU式，每臺保護(hù)一個CPU，每臺保護(hù)直接作用于出口中間繼電器，互不影響，以提高整組的可靠性。每臺保護(hù)由1個主插件(CPU插件，CPU8098)，1～3個接口插件(內(nèi)裝變流器、變壓器、出口繼電器)組成，每面屏最多可以裝10臺保護(hù)。每面屏裝設(shè)以下設(shè)備：

(1)保護(hù)設(shè)備5～10臺。

(2)治理單元(CPU8098)1臺，負(fù)責(zé)帶打印機(jī)，對各條線路進(jìn)行自檢，對保護(hù)進(jìn)行整定以及與監(jiān)控機(jī)通信。

(3)打印機(jī)(9針80行)1臺。

(4)保護(hù)逆變(DC/AC)電源2臺。

(5)輔助(中間、信號)繼電器若干個，如出口、防跳、位置、信號等。

(6)人機(jī)接口單一，便攜式，插在CPU插件面板上的插座中，可對保護(hù)進(jìn)行整定及進(jìn)行傳動試驗(yàn)。

(7)電流試驗(yàn)端子和切換片。

綏棱變電所保護(hù)系統(tǒng)由主變壓器保護(hù)屏、63kV線路保護(hù)屏、10kV線路保護(hù)屏及電容保護(hù)屏構(gòu)成。

2.2系統(tǒng)的主要性能

保護(hù)均為單片機(jī)保護(hù)，采用的單片型號為INTEL8098。

用鍵盤(在人機(jī)接口或治理單元上)進(jìn)行各整定值的調(diào)整和整定，其整定、校驗(yàn)方便，準(zhǔn)確可靠。

正常時由LED(數(shù)字)顯示采樣值(電流、電壓)，并可召喚顯示保護(hù)各段整定值，即當(dāng)時的電流、電壓實(shí)際有效值與故障前3個周波至后8個周波一段時間的電流、電壓波形(數(shù)據(jù))。

用人機(jī)接口和治理單元可對各保護(hù)進(jìn)行傳動試驗(yàn)。

每種保護(hù)都有自檢功能，內(nèi)部故障時自動顯示、打印、報警，治理單元對每種保護(hù)進(jìn)行傳動互檢。

平均無故障工作時間MTBF＞20000h；

平均故障修復(fù)時間MTFR＜2h。

2.3系統(tǒng)的基本原理

2.3.1硬件組成

本保護(hù)系統(tǒng)由保護(hù)、接口、治理單元及電源組成。每個保護(hù)單元與相應(yīng)接口單元組成一種保護(hù)，完成一種保護(hù)功能，每8～10套保護(hù)組成一個系統(tǒng)。每個系統(tǒng)由8～10套保護(hù)加上治理單元及2臺電源組成，每一臺打印機(jī)，裝在一面屏上。治理單元通過通信總線與所有保護(hù)單元通信，以完成定值整定、召喚顯示定值、巡回檢測、故障報警、顯示采樣值。保護(hù)動作后在打印機(jī)上打印出動作的保護(hù)種類、段數(shù)、整定值、實(shí)際采樣值、動作時間和故障前后一段時間的電流、電壓波形。系統(tǒng)設(shè)有在線自動檢測功能，在出現(xiàn)故障時自動閉鎖保護(hù)出口并發(fā)出燈光和遠(yuǎn)方信號。每種保護(hù)單獨(dú)出口，互不影響，任一保護(hù)退出或故障不影響其他保護(hù)工作。治理單元還可以通過串行口與監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信。

(1)接口單元。內(nèi)裝弱電用電流、電壓變換器和小型輔助中間繼電器，其功能是將輸入保護(hù)的電流和電壓隔離，變換為弱電電壓(正比例于輸入電流、電壓，峰值小于5V)，送入保護(hù)單元。將輸入的強(qiáng)電開關(guān)量信號隔離轉(zhuǎn)換成弱電開關(guān)信號送給保護(hù)單元，并將保護(hù)單元通過光電耦合輸出的開關(guān)量信號用繼電器隔離輸出，動作于出口中間繼電器實(shí)現(xiàn)跳閘、重合閘或信號報警。

(2)保護(hù)單元。采用INTEL8098單元機(jī)作為CPU，主頻達(dá)12M，EPROM容量為16K，RAM容量為8K，用于存放整定值的EEPROM容量為2K，模擬量輸入通道8路，開關(guān)量輸入2路，開關(guān)量輸出為4路，多達(dá)20個中斷源，1個串行通信口，兩個16位定時器和1個監(jiān)督定時器。

本單元模擬量輸入范圍 5V。模擬量通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)后再經(jīng)整流電路接至8098兩個A/D通道。其中1個通道轉(zhuǎn)換正信號，另一個通道轉(zhuǎn)換經(jīng)過整流的負(fù)信號，因而將8098的10位A/D轉(zhuǎn)換提高至11位，提高了轉(zhuǎn)換精度。

板上還有故障報警線路，當(dāng)CPU失效不能自檢、自恢復(fù)時，硬件線路自動發(fā)生報警信號并閉鎖出口，防止誤動作。

(3)治理單元。有鍵盤和CED顯示器組成，具有有串行通信和打印等功能，所有保護(hù)單元的整定值都可通過治理單元用鍵盤進(jìn)行整定，各保護(hù)單元的定值也可以通過治理單元召喚顯示并打印。任一個保護(hù)單元動作時，治理單元都將保護(hù)單元的信號、故障類型、故障時間、故障量值和故障前后一段時間共7個周波的波形數(shù)據(jù)通過打印機(jī)打印出來。

(4)電源。電源插件輸入為直流220V，輸出為±5、±12、±24V。每個電源插件通過電源母線向5個保護(hù)單元和相應(yīng)接口單元供電。一旦其中一個電源插件故障，運(yùn)行人員可通過電源總線聯(lián)絡(luò)開關(guān)將兩個電源母線連接起來，由一臺電源給全部保護(hù)供電。

2.3.2軟件構(gòu)成

軟件主要由整定程序、保護(hù)功能程序、串行通信中斷程序與自檢程序4部分構(gòu)成。

整定程序?qū)⒍ㄖ倒袒贓EPROM中，可由WBB-2治理單元的鍵盤和LED顯示器進(jìn)行定值整定，也可用插頭外接的鍵盤顯示插件進(jìn)行。

保護(hù)功能程序(中斷采樣程序)主要完成數(shù)據(jù)采集、實(shí)時計(jì)算、故障判定處理與發(fā)出動作信號。

串行通信中斷程序是響應(yīng)8098單片機(jī)內(nèi)的串行中斷，完成指定功能的。

自檢程序包括靜態(tài)自檢和動態(tài)自檢，含CPU、EPROM、EEPROM的自檢。

3WBB-2型微機(jī)保護(hù)在63kV綏棱變電所中的調(diào)試情況和體現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)

3.1調(diào)試情況

我們在主變壓器保護(hù)、線路保護(hù)以及電容器保護(hù)的調(diào)試時，按照說明書和調(diào)試報告的要求進(jìn)行了逐項(xiàng)調(diào)試。通過調(diào)試感到這種保護(hù)性能優(yōu)良，動作可靠；保護(hù)整定方便簡單；易于維護(hù)和治理。除大綱要求外，我們又進(jìn)行了兩項(xiàng)試驗(yàn)。

3.1.1直流電源拉合試驗(yàn)。保護(hù)正常運(yùn)行時往往會因?yàn)橹绷飨到y(tǒng)切換或直流故障跳閘而出現(xiàn)保護(hù)直流斷電現(xiàn)象，保護(hù)不因直流短時消失而動作。經(jīng)直流拉合試驗(yàn)，保護(hù)系統(tǒng)無異常和誤動發(fā)生。

3.1.2保護(hù)裝置的抗干擾試驗(yàn)。集成電路保護(hù)和微機(jī)保護(hù)的抗干擾問題一直是一個難題。做試驗(yàn)時在保護(hù)屏四周，分別在屏體門打開和關(guān)閉時使用高頻對講機(jī)，保護(hù)均未出現(xiàn)誤動及異常，說明保護(hù)抗干擾性能良好。

3.2體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)我們對裝置的調(diào)試情況，將該保護(hù)歸納起來有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.2.1該裝置采用了許多優(yōu)良的保護(hù)原理和計(jì)算方法，大大提高了保護(hù)性能。通過調(diào)試我們發(fā)現(xiàn)無論是保護(hù)定值還是保護(hù)特性曲線都非常精確，誤差一般在2范圍內(nèi)，甚至不到1。

3.2.2工藝水平高，插件集成化，免維護(hù)、免檢定，每個功能模塊相對獨(dú)立

3.2.3有完善的自檢功能、在線視功能和自動報警功能，便于及時發(fā)現(xiàn)裝置故障。

3.2.4系統(tǒng)易于擴(kuò)充和治理，功能豐富，便于運(yùn)行人員把握。

4結(jié)束語

微機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中已得到越來越廣泛的應(yīng)用，盡管微機(jī)保護(hù)還存在一些不足，但是微機(jī)保護(hù)是電力系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展方向，我們要在實(shí)際運(yùn)行中不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使其為電力系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮越來越大的作用。

(注：本文獲優(yōu)秀論文三等獎)

董永黑龍江省綏棱縣電業(yè)局(152200)