自动化微机保护设备设计中的问题分析

目前，自动化微机保护技术和装置已经逐步发展成熟，被广泛应用到各个电力系统以及主元件的保护中，在稳定电力输送、提升电力输送的安全等级方面发挥着巨大的作用，同时也是电力系统中的主要技术系统之一。自动化微机保护装置在各个电压等级的电力系统中都有广泛的应用，尤其是在110kV无人值守的自动化变电站设备中更是得到了广泛的推广和发展，有效解决了传统人工控制模式的弊端，促进了电力系统的稳步前进。但是，由于旧有的保护模式以及二次回路设计思路仍然广泛存在于变电站控制系统中，导致自动化微机保护设备在设

计和运行过程中仍然存在诸多问题。

1、对微机保护设备设计中几个关键问题的探索

1.1 主变保护

1.1.1 110kV电路中二次回路混用问题探索

在110kV电力系统中主保护与备用保护过程是独立完成的，相互之间几乎不存在联系，但是从保护系统装置的基本结构和功能进行考量，主保护中的差动保护和本体非电量保护之间的直流电源和出口回路在设计过程中都是混在一起的，这无疑增大了系统优化设计的难题，给自动化微机保护的设计和实施带来一定的障碍。一方面主变电路和非电量电路共用一个电气开关，一旦该电气开关发生故障，将使得主变保护和非电量保护同时失去效用，另一方面，电量保护与非电量保护之间也存在出口回路共用的现象，且这两种电路之间存在相互影响、相互制约的关系，一出口回路出现故障，将连带着另一出口回路也会出现保护效用失灵的问题，这将给变电站系统的正常运行和电力能源的安全输送带来严重的困扰。因此为了提升自动控制系统的安全等级必须采取相应的技术手段将电源与出口回路独立分开，从而降低相互之间的影响。

1.1.2 主变后备电路的探索

在实际应用中主变10kV电路中仅安装10kV电压过流保护必然无法满足电路整体速动性的要求，在保护整定中，三卷主变10kV侧过流保护时间一般整定为2.5s或是3s，而双卷主变10kV不需要设置过流保护装置。同时由于10kV短线路不断增加，导致离变电所较近区域内的故障发生频率也逐渐增大，给变电站系统的正常维护带来严重的威胁。

另外，由于开关据动或是保护据动等因素的影响，常常导致短路电流长时间的冲击变压器设备系统，给变压器系统元器件造成永久的伤害，容易引发一系列的安全问题。因此为了保障设备的安全运行，保护变电站系统在长时间工作情况下不受来自内部系统的短路电流冲击，应该在10kV侧增设一套限时电流速断保护装置，不仅起到了对10kV电路母线以及馈线电流的保护作用，同时也降低了对变压器的冲击作用。

1.2 馈线出口处短路以及保护据动问题的相关探讨

通过查阅大量的相关资料以及文献，总结出引起因馈线出口处短路保护据动引起主变后备保护动作跳母联及主变两侧开关问题事故的主要原因有以下两个方面。

1）电流互感器的响应特征不良。就电流互感器来说，其变比的设计是按照负载电流的大小和传输特性来确定的，但是当馈线电路出现故障时，短路电流将非常大，一旦故障电流的倍数超过其10%的误差曲线所确定的一次电流倍数时，将导致变比误差大于10%，同时电流倍数越大，变比误差也越大，这就给变电器的实际工作带来的大的误差，将直接影响到电力能源的稳定输送。对于灵敏度较低的保护电路来说，速断保护将导致据动问题的发生，但是灵敏度较高的限时过流保护装置仍旧可以保持正常工作。但是在实际控制系统中不仅需要考虑短路电流的稳定值，还需要将大容量电力系统中逐渐衰减的非周期分量。另外，直流分量对TA的励磁使得工作磁通量剧增，这样电路的稳定电路将超过额定电流的本多倍，从而导致TA二次电流波形的严重失真，从而造成过流保护的据动操作。

2）微机保护自身模拟量采样回路异常问题。在电力系统中变电站的模拟采量是通过压频转换中VFC中的A/D转换机完成的，同时限幅器的运用有效的降低了A/D转换信号的溢出。因此在发生严重系统故障的过程中输入的模拟量被削去波顶，进而出现较大的计算误差。另外造成微机数据计算和采集系统中出现严重失真问题的主要原因是辅助变换器LH在最大短路电流的条件下容易饱和，同时二次设备的短路电流也超过了LH的临界饱和值，造成严重的二次电流失真问题，同时在电阻上出现的二次电压也将出现失真的现象。

2、自动化微机保护设备设计具体问题和改进措施

2.1 自动划设备中各专业之间协调与管理

从当前电力系统的具体管理模式而言，变电所的自动化设备的管理工作需要分别由保护、通信、远动等专业部门进行负责管理，同时各部门之间需要加强合作和交流，共同完成电力系统的控制和管理。通常情况下通讯和远动部门之间的联系较为密切，但同时与保护部门之间具有明确的分工。随着电气自动化控制系统的不断完善与发展，无人值守与管理模式逐渐成为当前变电系统中的主要工作形式，传统的分管部门之间的工作界限也逐渐开始相互渗透，加强了各部门之间的交流和沟通。因此当系统中出现遥控误动、通讯状态故障等问题时，控制中心无法准确判断故障发生位置处于保护、通信、远动等专业部中的哪一具体部门，因此为了探明故障发生位置与原因必须分派几名工作人员深入控制现场一线进行故障排查工作，使得下场的调动和协调工作缺乏合理性。因此在未来的管理模式中应该将保护、通信、远动等等专业部门纳入到机电一体化的系统控制模式中，培养具备多种专业知识和工作能力的高素质人才，并成立综合控制系统将所有的工作部门进行统一化管理，从而有效提升故障处理质量和效率。

2.2 定期检查系统问题

2.2.1 微机自动控制系统特点

通过查阅大量的相关文献可以总结出微机自动控制系统具有如下几方面的特点。

1）可以选择出口回路来实现完成出口插件的阔扩展工作，但是出口插件必须采用统一的标准，否则将给系统内部的统一控制带来一定的技术难题。

2）计算机系统中的CPU部件主要负责对系统产生的各个电量之间的逻辑关系进行分析判断，进而可以实现系统的自动控制。

3）通常由数据采样来决定电量大小，同时这一基本特性简化了计算机控制操作流程，提升了系统的稳定性和安全性，为工业用电和生活用电提供了安全技术保障。目前，在自动化微机继电保护程序的定期检擦工作中，其基本工作还是基于传统的晶体管型以及电磁型的检测方式完成的，从长远的角度考虑这种检测手段和方式对于变电站自动化微机继电功能的发挥是极为不利的，也与未来电力系统自动化和集约化的发展趋势相违背，必须针对定期监测的周期和方式问题探究合理的解决措施。

2.2.2 微机自动控制改进措施

针对变电站微机继电器机械保护系统的工作特点和检测项目以及周期中存在的主要问题，可以采取以下方式进行解决。首先，微机保护系统在运行过程中经常出现断电的现象，因此在检测过程中可以重点针对断电事故发生的位置、周期等进行综合的分析与评定，并以两年为一周期实施一次整机试验，并将关键部位的开关以及继电器启动调合开关等作为主要的维护焦点。同时根据现行的变电要求，需要至少一年之内进行一次。其次，为了保证控制精度和控制质量必须在三四年之内对微机保护部分进行检测。其检测项目通常为数据采样回路的精度以及零漂。最后，针对自动化微机继电器控制系统中存在的种种问题，需要在六到八年之内对微机保护系统实施模拟检测，即模拟保护系统中出现的各种设备和控制问题，探索出合理的技术解决方案。

自动化微机控制技术作为先进控制技术的典型代表，在电力控制系统中得到了广泛的研究与应用，有效地提升了电力系统的输电稳定性与安全性，为国家工业生产和民众日常生活提供了稳定的电力保障。同时针对自动化微机保护装置中设计规范、管理规定等存在的主要问题，应该重点加强新技术的研发与推广工作，提升自动控制的质量和效率，从而为我国电力系统的稳定发展提供完备的技术支持。