微机继电保护的发展
微机保护论文
浅谈微机保护的发展姓名：王新新学院：电气工程学院班级：08电自学号：2008534123摘要：为了提高供电质量，维护电力系统安全、稳定运行，微机继电保护的研究发展至关重要。
本文回顾了国内外电力系统继电保护技术发展的过程，概述了微机继电保护技术的成就，继电保护技术计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。
电力系统微机继电保护朝着高可靠性、简便性、开放性、通用性、灵活性和网络化、智能化发展。
关键词：微机保护优点发展过程发展趋势0引言随着国民经济持续快速发展以及人民大众生活水平的日益提高，电力用户对电能的需求量越来越大，对供电质量要求也越来越高，同时电力部门又受减员增效的制约，在大规模发展建设电网同时，人员配备却没有相应增加，于是近几年无人值班变电站迅速发展起来，建成了一批能够实现“四遥”甚至综合自动化功能的局域性电网。
即提高了供电质量，又节约相当的人力、物力成本，使电力企业创造出更佳的经济效益。
但是，国内外的运行经验表明，电网在发生自然或人为故障时，如果故障不能得到及时有效的控制，电网将会失去稳定运行，甚至会瓦解，造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。
因此，自从出现电力系统以来，如何保证其安全稳定运行，一直是一个永恒的主题。
继电保护装置（包括安全自动装置）是保障电力系统安全稳定运行的重要装置之一，它们在电力系统中得到了广泛的应用。
电力工业生产发展的需要和新技术的不断出现，是电力系统继电保护原理新技术不断产生的基本源泉。
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断的注入了新的活力，由于微机在继电保护中的应用，使继电保护发生了根本性的变化，并采用了很多新原理和新技术。
从而使电力系统运行更加稳定，输电质量显著提高，为国民生产提供可靠的能源保障。
1.微机保护的国内外历史及发展概况电力系统继电保护是指继电保护技术和由继电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护原理微机继电保护原理
微机继电保护采用数字信号处理 技术，具有高精度的测量和判断 能力，提高了保护的准确性和可
靠性。
灵活性强
微机继电保护可以通过软件编程实 现不同的保护功能，适应性强，易 于扩展和维护。
易于远程控制
微机继电保护可以实现远程控制和 监控，方便了运行和维护。
传统与微机继电保护的结合应用
互补性应用
在电力系统中，可以将传统继电保护和微机继电保护结合使用， 以充分发挥各自的优势，提高整个系统的保护性能。
微机继电保护系统的构成
硬件部分
微机继电保护装置的硬件主要包括中 央处理器、存储器、输入/输出接口 电路等，用于实现各种保护功能。
软件部分
微机继电保护装置的软件主要包括系 统软件和应用软件，系统软件负责管 理硬件资源和应用软件，应用软件根 据保护原理实现具体的保护功能。
微机继电保护的算法
傅里叶变换算法
通过分析电流、电压信号的频 谱，检测设备是否出现故障。
最小二乘法算法
通过最小化误差的平方和，计 算出设备的参数，用于判断设 备是否出现故障。
波形比较算法
通过比较故障前后的电流、电 压波形，判断设备是否出现故 障。
递归最小二乘法算法
通过递归的方式计算设备的参 数，用于判断设备是否出现故
障。
微机继电保护的优点
定期维护
定期对微机继电保护装置 进行维护和检查，确保装 置的稳定运行和延长使用 寿命。
故障处理
在发生故障时，及时进行 故障定位和排除，恢复微 机继电保护装置的正常运 行。
05 微机继电保护的发展趋势 与展望
人工智能在微机继电保护中的应用
人工智能技术
利用人工智能算法，如神经网络、模糊逻辑等，对电力系统中的故障进行快速 识别和判断，提高继电保护的响应速度和准确性。
微机继电保护的原理及发展
保护 中 ， 以上任 务则 是 由微机 系 统 中 的各 程 序运 行 来
实 现的 。结 构 上 的 差 异 造 成 了 微 机 保 护 的 优 越 性 ：
（ １ ） 保 护性 能及可 靠性 大 幅提高 。 （ ２ ） 运行 维 护灵 活 、 便捷 ， 定期 校 验 简 易化 。 （ ３ ） 各种 附加 功 能 获 取 更 加 便捷 。（ ４ ） 各种保 护动 作正 确率 提 高 。（ ５ ） 经 济性 强 。 但 同时微机 保 护也 存 在 一定 的局 限性 如 ： 装 置 的硬 件 长 期性更新 换代 和装 置 的软 件不 可移植性 』 。
ｃ ａ ｌ ｍａ ｉ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ； ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｓ ｈ ｏ ｏ ｔ ｉ ｎ 的安全运行程度要 求越 来越 高，安全指 标成为 电力系统一项重要的性
指 标 ，微 机 保 护 的产 生与 应 用将 电力 安 全 提 升 到 一 个 新 的 高度 。 目前 ， 国 内无 论是 输 电线 路 的保 护 、 变压 器保 护 或 其
他 电力主设 备保 护均有 实用的一套微机保护装置 ，以保 障电网的安全运行 。
关键词 继 电保 护 ；微 机 保 护 ；故 障 处 理 Ｔ Ｍ７ ７ １ 文献标识码 Ａ 文 章编 号 １ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８—１ ７ ８— ０ ３ 中图分类号
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｌｉ ｎ ｅ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ Ｆｕｔ ｕ ｒ ｅ Ｔｒ ｅ ｎ ｄ
微机继电保护装置
微机继电保护装置一、引言微机继电保护装置是一种新型的电力保护装置，它采用了微机技术和现代电力保护原理相结合的方式，使得电力系统的保护更加灵活、可靠和高效。
二、发展历程随着电力系统的发展和电力负荷的增加，传统的继电保护装置已经难以满足对电力保护的需求。
因此，微机继电保护装置应运而生。
从上世纪80年代开始，微机技术逐渐应用于电力保护领域，取得了显著的成果。
经过多年的发展和改进，微机继电保护装置已经成为电力系统安全稳定运行的重要组成部分。
三、工作原理微机继电保护装置采用了微机技术和数字信号处理技术，能够对电力系统中的各种异常情况进行精确的检测和判断，并在出现故障时快速做出保护动作。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 信号采集和处理：微机继电保护装置通过传感器采集电力系统中的各种信号，包括电压、电流、功率等参数，并将其转化为数字信号进行处理。
2. 信号分析和判断：微机继电保护装置通过对采集到的信号进行分析和判断，可以准确地判断出电力系统中是否存在故障或异常情况。
3. 保护动作控制：微机继电保护装置在判断出故障或异常情况后，会对电力系统进行保护动作控制，如切断故障回路、断开电源等，以保证电力系统的安全运行。
四、特点和优势微机继电保护装置相较于传统的继电保护装置具有如下特点和优势：1. 灵活性：微机继电保护装置可以根据电力系统的实际需求进行配置和调整，以适应不同的保护要求。
2. 可靠性：微机继电保护装置采用了先进的数字信号处理技术，提高了保护的精度和可靠性，并能够自动监测和诊断故障。
3. 高效性：微机继电保护装置具有快速的保护动作速度和精确的保护动作，可以在最短的时间内切断故障回路，避免电力系统的损坏。
4. 易维护性：微机继电保护装置采用了模块化设计，易于维护和故障排除。
五、应用领域微机继电保护装置广泛应用于各种规模的电力系统，包括电力变电站、电力配电系统、工矿企业的电力系统等。
它可以对电力系统中的各种异常情况进行保护，并确保电力系统的安全运行。
微机型继电保护
3.能操作保护出口回路压板、动作信息的复归； 4.管理好打印机和打印报告，防止其卡纸和报告丢失，熟悉打印信息； 5.了解保护装置现有定值； 6.熟悉保护装置的运行环境要求。
检修基本要求
（一）检修时间 在装置无故障的情况下，建议6年检修，每两年可作一次小修。 （二）小修内容
1.检修电源； 2.输入通道检查； 3.检查定值； 4.出口检测； 5.插件完好性检查； 6.校正时钟。 （三）大检修基本内容 1.清洁处理； 2.检查端子； 3.保护静态测试； 4.小修中各项试验 5.保护联动试验。
（五）电源系统 通常这种电源是逆变电源，即将直流逆变为交流，再把交流整定为 微机系统所需的直流电压。 作用：它把水电站的强电系统的直流电源与微机的弱点系统电源完 全隔离开。 微机继电保护装置的抗干扰措施 可靠性是对继电保护的基本要求之一，它包括不误动和不拒动两方面。 除了保护的基本原理应满足可靠性要求，还有两个因素影响保护 的可靠性，这就是干扰和元件损坏，这些都不应该引起误动和拒 动。 为了防止由于干扰使保护的可靠性下降，微机保护通常在硬件及软件 方面采取以下防范：
电流差动保护
差 动 保 护 的 动 作 特 性
各相差动保护判据如下： 1、 当 Iop Icd ，且 Iop 3Icd 时，
Iop 0.6Ires 时满足动作条件； 2、 当 Iop 3Icd ，且 Iop I res 2Icd 时，满足动作条件。 I res 其中，分相差动电流 Iop IM I N ， I M I N 分相制动电 I 流 ；I M 、 N 分别是任一相两侧的电流。
中性点直接接点系统的110KV输电线路一般可以配置三段式相间距 离及接地距离保护、四段式零序电流保护、双回路相继速动保护、 不对称故障相继速动保护、三相一次重合闸等保护。
微机继电保护在企业供电系统中的应用及发展趋势
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２２ 微机继 电保护装置存在 的问题 ． （） １在钢铁 冶金企业 的供 电系统 中 ， 由炼铁 、 钢 、 炼 轧钢
等工艺产生 的冲击 电流较大而且较频繁 ， 电流 中含有 较显 此
了可靠性 。微机保护单 元采用 高集成度 的芯片 ， 软件有 自动
检测 与 自动纠错功能 ， 也有提高了保护的可靠性 。
（） ２ 在钢铁 冶金企业 的供 电系统 中 ， 从上级 变 电所 低压
侧至下级变 电所 最终 负荷 点需 要安 装 ３—４级 保 护 ， 图 １ 如
所示 。由于线路太短 ， 、 首 末端短路时故障 电流无 明显 变化 ，
一
作者简介 ： 朱广伟 （９ １ ） 男 ， １７ 一 ， 辽宁本溪 人 ， 本溪钢铁 （ 集
软件 ， 可构成不 同类型的保护 。
收稿 日期 ：０ ６— ６—１ ２０ ０ １
著 的非周期分量 和谐波分量 ， 时刻威胁着灵敏度较高 的微 机 保护 ， 尤其对差动保护是一个严峻考 验。如果微机继 电保 护 装置在抗干扰方 面存在缺 陷， 相对 就很 容易造成保护精 度不 够， 严重的将造成保护元件 误动作 ， 微机保 护厂家往 往对 此 估计不 足。本钢热连轧 厂短流程变 电所就 曾因此 出现过 差 动保护 误动作现 象。
摘
要 ： 阐述 了企业供 电 系统继 电保护技术的发展 历程及微 机继 电保 护技术在 企业各 变 电所 的成功应 用和存在 问 文章
继电保护技术在电力系统中的应用与发展
继电保护技术在电力系统中的应用与发展1、继电保护技术的发展现状电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求．电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。
随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。
可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
2、继电保护的发展趋势2.1继电保护技术的计算机化随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。
原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单CPU结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。
华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU。
发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。
这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。
在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机做成继电保护装置。
由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。
现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机做成继电保护的时机已成熟．这将是微机保护的发展方向之一。
2.2继电保护技术的网络化计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。
它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。
微机保护的硬件结构
• 一、微机保护装置的硬件结构 • （一）硬件结构框图
• （二）各组成部分作用 • 1、信号输入电路 • 微机保护装置输人信号主要有两类，即开关量和模拟量信号。信号 输人部分就是妥善处理这二类信号，完成单片微机输人信号接口功能。 • 2、单片微机系统 • 微机保护装置的核心是单片机系统，它是由单片微机和扩展芯片构 成的一台小型工业控制微机系统，除了硬件之外，还有存储在存储器 里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统主要任务是 完成数值测量、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。除此之外，现 代的微机保护应具备各种远方功能，它包括发送保护信息并上传给变 电站微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。 • 这种单片微机系统可以是单 CPU 或采用多 CPU 系统。
( 5 ）有自检能力。 ( 6 ）有利于事故后分析。 ( 7 ）可与计算机交换信息 ( 8 ）可增加硬件的功能。 ( 9 ）可在低功率传变机构内工作。 （二） 缺点： ( 1 ）与传统的保护有根本性的背离。 ( 2 ）使用者较难维护。 ( 3 ）要求硬件和软件有高度可靠性 ( 4 ）硬件很快成为过时。 ( 5 ）在操纵和维护过程中，使用人员较难掌握。
微机继电保护的硬件结构
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一、计算机继电保护的发展 在继电保护技术领域，计算机除了用作故障分析和保护动作性能分析外， 1965 年已提出用计算机构成继电保护装置。 在 20 世纪 70 年代．计算机继电保护的研究工作主要是作理论探索，只有个 别部门作了一些现场试验，但是限于计算机硬件的制造水平以及价格问题， 故当时还不具备商业性地生产计算机继电保护装置的条件。 到了 20 世纪 70 年代末期，计算机出现了重大突破，大规模集成电路技术飞 速发展，出现了一批功能足够强的微型计算机，价格也大幅度降低，因而无 论在技术上还是经济上，已具备用一台微型计算机来完成一个电气设备保护 功能的条件。1979 年美国电气和电子工程师学会的教育委员会组织过一次世 界性的计算机继电保护研究班。在此之后，世界各大继电器制造商都先后推 出了各种定型的商业性微型计算机保护装置产品。目前发展最快的是日本， 据日本有关部门预计， 1987 年的定货可能达到继电保护设备总产值的 70 ％ 我国在计算机保护方面的研究工作起步较晚，但进步却很快。 1984 年，华 北电力学院研制的第一台以 6809 ( CPU ）为基础距离保护样机在经过试运 行后通过了科研鉴定，它标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发 展阶段。
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/300
微机继电保护的发展
继电保护的未来发展
计算机硬件的更新和网络化发展在计算机领域, 发展速度最快的当属计算机硬件, 按照著名的摩尔定律, 芯片上的集成度每隔18～24个月翻一番。
其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加, 价格也在迅速降低。
微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强, 片内硬件资源得到很大扩充,单片机与DSP芯片二者技术上的融合, 运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。
这些发展使硬件设计更加方便, 高性价比使冗余设计成为可能, 为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
硬件技术的不断更新, 使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。
网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明, 网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。
如基于网络技术的集中式微机保护, 大量的传统导线将被光纤取代,传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常, 这是继电保护发展的必然趋势。
微机保护设计网络化, 将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新, 它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性, 使装置真正具有了局部或整体升级的可能。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。
但对如何更好地满足电力系统要求, 如何进一步提高继电保护的可靠性, 如何取得更大的经济效益和社会效益, 尚须进行具体深入的研究。
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱, 使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。
它深刻影响着各个工业领域, 也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。
到目前为止, 除了差动保护和纵联保护外, 所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。
继电保护的作用也只限于切除故障元件, 缩小事故影响范围。
这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。
/300继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围( 这是首要任务) , 还要保
证全系统的安全稳定运行。
这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数
据, 各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作, 确保系统的安全
稳定运行。
显然, 实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机
网络联接起来, 亦即实现微机保护装置的网络化。
这在当前的技术条件下是完全可能的。
对
于一般的非系统保护, 实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。
继电保护装置能够得到
的系统故障信息愈多, 则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。
对自适应保护原理的研究已经过很长的时间, 也取得了一定的成果, 但要真正实现保护
对系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息, 只有实现保护
的计算机网络化, 才能做到这一点。
对于某些保护装置实现计算机联网, 也能提高保护的可
靠性。
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下, 保护装置实际上就是一台高性能、多
功能的计算机, 是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。
它可从网上获取电力系统运
行和故障的任何信息和数据, 也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控
制中心或任一终端。
因此, 每个微机保护装置不但可完成继电保护功能, 而且在无故障正常
运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能, 亦即实现保护、控制、测量、数据通信一
体化。
用于变电站的监视、控制、保护, 包括故障录波、紧急控制装置, 虽然已实现了微机
数字化, 但几乎都是功能单一的独立装置, 各个装置缺乏整体协调和功能的调优, 且功能交
叉, 输入信息不能共享, 接线复杂, 从整体上降低了可靠性, 同时不能充分利用微机数据处理
的强大功能和速度, 经济上也是一种浪费。
现在广泛应用的变电站自动化系统为常规自动化系统,它应用自动控制技术、计算机数
据采集和处理技术、通信技术, 代替人工对变电站进行正常运行的监视、操作、电压无功控
/300制、量测记录和统计分析、故障运行的监视、报警和事件顺序记录与运行操作, 大多不涉及
继电保护、紧急控制、故障录波、RTU、维修状态信息处理等功能, 功能相对比较简单。
目前, 为了测量、保护和控制的需要, 室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次
电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。
所敷设的大量控制电缆不但要大量投资, 而且使
二次回路非常复杂。
但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置, 就
地安装在室外变电站的被保护设备旁, 将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字
量后, 通过计算机网络送到主控室, 则可免除大量的控制电缆。
如果用光纤作为网络的传输
介质, 还可免除电磁干扰。
现在光电流互感器( OTA) 和光电压互感器( OTV) 已在试验阶
段, 将来必然在电力系统中得到应用。
在采用OTA和OTV的情况下, 保护装置应放在距OTA
和OTV最近的地方, 亦即应放在被保护设备附近。
OTA和OTV的光信号输入到此一体化装
置中并转换成电信号后, 一方面用作保护的计算判断; 另一方面作为测量量, 通过网络送到
主控室。
从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置, 由此一体
化装置执行断路器的操作。
总之, 微机保护必将随着各种技术的进步和发展呈现更新的特
征, 也将获得更广泛的应用。