110kV输电线路微型机结构设计.doc

110kV输电线路微型机结构设计 1 微型机继电保护概述 1.1微型机继电保护的发展 微型机保护是指将微型机、微控制器等器件作为核心部件构成的继电保护。国内在微型机保护方面的研究工作起步较晚，但进展很快。自从1984年第一套微型机线路保护装置在河北马头电厂投入运行以来，我国微型机继电保护的发展已经历了28年的历史，整个发展过程大体上经历了三个阶段：第一阶段为以单CPU的硬件结构为主，数据采集系统由逐次逼近式的AD574(12位或8位）芯片构成，硬件及软件的设计符合我国高压线路保护装置的“四统一”设计标准，其代表产品 WXB．01，WXH．1A型微型机高压输电线路保护装置；第二阶段为以多个单片机构成的多CPU硬件结构为主，数据采集系统为VFC电压-频率转换原理的计数式数据采集系统，硬件及软件的设计方面吸取了WXB．01型微型机保护装置的成功运行经验，针对01型保护存在的问题进行了改进，同时，利用多CPU的特点，强化了自检和互检功能，使硬件故障可定位到插件，对保护的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施及防止拒动和误动的措施，其代表产品为WXB．11、WXH． 1X型微型机高压线路保护装置和LFP．900系列保护装置；第三阶段为以高性能的32位单片机构成的硬件结构为主，具有总线不引出芯片，电路简单的特点，抗干扰能力进一步加强，完善了通信功能，为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力的环境，其代表产品为CSL及CST系列保护装置。 十几年来，微型机继电保护的研究方向侧重于高压输电线路保护方面，目前在全国各大电力系统中投入运行的微型机线路保护装置以超过数千套。近年来，各个制造厂家相继推出了中低压网的微型机保护装置。这些产品基本上可以分为两种方式，一种方式为“一对一”方式，即一套装置实现一条线路的保护：另一种方式为“一对N”方式，即一套装置实现多条线路的保护。由于中低压线路保护的使用面广，且大多处于电力系统的基层运行单位，这些单位的技术水平，运行维护管理能力，调试及检测仪器设备均相对偏低。因此中低压系统的微型机保护宜于采用积木式结构，对不同要求的用户可选用不同的插件组合，使用户的调试维护工作量尽量减少，使微型机保护成为“免维护”保护装置。另外，低压网的微型机保护可能安装于一次设备旁边，因此对其抗干扰水平提出了更高的要求。由于中低压网的用户广泛，并且考虑到无人值班变电站，首先在较低电压等级的变电站推广，所以中低压微型机保护可望出现一个新局面。 1.2微型机继电保护的基本构成 微型机保护的主要部分是微型计算机本体。微型机是被用来分析计算电力系统的相关电量并判定系统是否发生故障，然后决定是否发出跳闸信号的主要装置。除计算机本体外，还必须配备自电力系统向计算机送进有关信息的输入接口部分和向电力系统送出控制信息的输出接口部分。此外计算机还要输入有关计算和操作程序，输出记录的信息，以供运行人员分析事故，即计算机还必须有人机联系部分。总的来说就是由数据采集系统、微型机主系统、开关量（或数字量）输入/输出系统构成。 1.3对微型机保护的评价 微型机保护在我国已获得极其广泛的应用。微型机保护在发展过程中继承、借鉴了模拟式保护的成熟经验，由于微型机的优越性把继电保护的技术向前推进。实践已证明微型机保护的性能显著优于传统的保护。 1.3.1微型机保护的特点 微型机保护的优缺点如下。优点是： ①程序可实现自适应性，可依系统运行状态而自动改变整定值和特性，灵活性大； ②有可存取的存储器； ③在现场可灵活地改变继电器特性； ④用数学方程方法较之用继电器元件特性方法可以使保护性能得到更大的改进； ⑤有自检的能力，对硬件各部分和程序（包括功能、逻辑等）不断地进行自动检测，一旦发现异常就会自动报警； ⑥有利于事故后分析； ⑦可与计算机交换信息； ⑧对现有硬件可增加其功能； 缺点和问题： ①与传统的保护有根本性的背离； ②对硬件和软件都要求高度可靠； ③硬件很快变成过时； 微型机保护的优缺点一方面决定于技术本身，另一方面与各国的技术经济发展状况有关。微型机保护和传统保护相比还有两大特点： (1)保护中的各项功能(相应于传统保护中的元件)都是由软件实现的； (2)保护中的各项功能是按程序规定的顺序依次串行(在传统保护中是并行)工作的。 1.3.2微型机保护的技术进步与新概念 微型机的应用给线路保护带来以下几个方面的技术进步和新概念。 ①由软件实现的功能性能稳定、优越。机械型继电器的运动机构可能失灵，触点可能接触不良，模拟式静态继电器的元器件和电路可能有故障。微型机保护中的功能是由软件实现的，没有上述缺陷。批量生产的保护装置程序相同，各功能的特性一致，不受温度等影响，所以性能稳定。复杂的微型机保护都采集到齐全的交流信息，于是只要写出一项功能的动作判据的数字表达式，CPU按保护算