微機保護在電力工程中的應用與發展

經過近幾十年的應用、研究以及發展，微機保護在電力系統當中已經取得了顯著的成效，具有相對比較好的經濟效益，使得電力系統運行管理水平得到大幅度的提升。為此，對于微機繼電保護在電力工程當中的應用以及發展進行深入的研究具有極其重要的意義。
1、電力系統繼電保護的作用分析
在電力系統的實際運行過程當中， 很有可能存在不正常運行的狀態或者是各種各樣的故障， 其中出現各種形式的短路問題是相對來說zui為危險以及zui常見的， 這主要是由于短路問題的出現所產生的后果也相對比較大， 短路后較大的電流以及燃起的電弧會破壞到故障元件。另外，非故障元件流經短路電流時， 在電動力以及發熱的條件下就會降低非故障元件的使用壽命，甚至是對其造成破壞，并且還將會大幅度的降低電力系統中部分地區的電壓， 對于工廠產品質量以及用戶工作的穩定性造成不利的影響。除此之外，還有可能對于電力系統并列運行的穩定性造成破壞，使得系統出現振蕩，嚴重時還有可能瓦解整個系統。
對于電力系統來說，電氣元件的正常工作環境受到損壞，但是沒有出現故障問題，這就屬于一種不正常運行狀態。比如說，由于負荷大于電氣設備的額定值的時候，此時就會使得電
流升高， 這樣就將會造成絕緣材料和元件載流部分的溫度增加，使得絕緣的損壞和老化速度加快，甚至還有可能引發故障的發生。其中不正常運行狀態以及故障都有可能導致電力系
統發生故障。
在電力系統中， 通過各項積極措施的合理應用來將出現故障的概率降低，同時在出現故障的時候，還應該對故障元件有選擇性以及快速的切除， 這是對于電力系統安全運行進行保護的zui為有效的方法， 并且對于切除時間的要求相對比較苛刻，需要短到十分之幾秒，大量的實踐證明，只有將保護裝置裝設在每個電氣元件上才有可能滿足要求。
2、企業供電系統繼電保護發展歷程簡介
隨著電力系統的不斷發展， 對于繼電保護方面的要求也在逐漸增加，與此同時，通信技術、計算機技術與自動化技術有為繼電保護技術的發展帶來了新的機遇。為此，自20世紀50年代開始，我國的繼電保護技術發展就經歷了四個發展階段，分別是機電（電磁）式、晶體管式、基于集成運算放大器的集成電路和微型計算機繼電保護。其中鋼鐵冶金企業當中的繼電保護技術發展對于這四個階段嚴格的遵循，其中，本鋼的機電（電磁）式繼電保護歷經時間zui長，同時應用范圍也zui廣、數量也zui多，其由此直接進入到了微型計算機繼電保護時代。
從兩千年開始， 將微機綜合自動化保護技術引入到了本鋼集團，在經驗以及技術的積累下，在2003年對于微機繼電保護技術發起沖擊， 先后引入了上海申瑞等廠家的綜合自動化保護產品， 在近些年更換以及新建的各變電所當中被普遍的應用，同時也在向其他的變電所進行全面推廣。
3、微機繼電保護技術在電力工程中的應用分析
3.1 安裝微機繼電保護裝置的績效
（1）靈活性比較高，對于控制以及保護特性利用軟件就能夠方便的改變，通過邏輯判斷能夠將各種互鎖得以實現。
（2）功能多、速度快、精度高。測量部分數字化能夠將精度大幅度提升，CPU速度提高使得速度更快，健功能的提升可以采取負擔的算法來將多種保護功能完成。
（3）可靠性高，一種微機保護單元可以對多種檢測以及保護功能實現。對于多種測量儀表以及保護繼電器進行代替，使得控制屏幕開關柜之間的接線進一步簡化， 將設備故障環節
降低，使得可靠性提升。另外，微機保護單元使用的是高集成度的芯片，軟件具有自動糾錯以及檢測工具，從而將保護的可靠性提升。
（4）性價比比較高，同時經濟性好，微機保護由于具有多種功能性，這就使得綜合造價相對比較低，同時高速度以及高可靠性節約了人力，并且將停電時間降低，使得經濟性得以提升。
（5）線路統一，硬件種類少，調試以及維護比較方便，同時外部接線簡單，將維護工作量在很大程度上降低，通過計算機以及按鍵來保護調試和整定，十分方便快捷。
3.2 微機繼電保護裝置存在的問題分析
（1）在一些企業當中的供電系統，需要進行3~4級保護的安裝在從上級變電所低壓側到下級變電所zui終負荷點， 如圖1所示。線路由于比較短，兩端出現短路問題時，電流的變化不夠明顯，通常下對于保護條件的選擇都是通過時間來滿足。這樣就不能夠快速的切除嚴重的故障，很容易出現起火、開關爆炸、停電以及母線扭曲等相關的事故。
（2）在一些企業的供電系統當中，由于一些過程存在相對比較頻繁且大的沖擊電流， 其中又具有相對較為顯著的諧波分量以及非周期分量， 這樣對于靈敏度比較高的微機保護就會造成威脅，特別是對于差動保護而言，更是一個較為嚴峻的考驗。微機繼電保護裝置一旦在干擾方面存在著問題，此時比較容易降低保護的精度，甚至還有可能導致保護元件誤動作，通常微機保護廠家對此的評估又有待于進一步提升。
（3）當前急需要對各個變電所危機保護監控裝置的聯網問題進行解決。在企業當中由于引進的微機保護裝置來自于不同的廠家，且各個廠家的通訊規約也存在著差異，這就需要將他們向標準規約進行轉化， 從而就加大了接入總控以及網絡匯總的難度。除此之外，微機保護全部組網，這樣就會存在著維護以及施工不方便、通訊線路長、接線復雜以及信息量大等眾多的問題。
（4）在微機繼電保護裝置方面，還存在著硬件比較容易過時、故障錄波沒有實際參考價值以及使用者維護困難和系統對時不準確等等相關的問題。
（5）在用變電站系統出現短路問題的時候，這是其饋出線電流互感器二次短路電流將會不在采樣范圍之內， 從而就會導致保護裝置內部電流互感器的飽和。除此之外，短路電流超量程也是一個比較隱蔽但是應該給予關注的重點問題。
4、提高微機繼電保護裝置可靠性的有效措施分析
在電網安全運行過程當中， 微機保護裝置發揮著極其重要的作用，但是由于受到軟件以及硬件等相關因素的影響，對其安全可靠運行造成了不利的影響， 通過與自身的實際工作經驗相結合， 發現抗干擾是對于危機保護裝置可靠性進行提升的重點所在。對于我微機保護裝置而言，它的內部是工作電平相對比較低的弱電系統， 但是卻存在著相對比較嚴重的電磁干擾問題，這些干擾信號幅度相對比較大，同時頻率高以及時間短， 利用電磁耦合非常容易就會進到微機保護裝置的內部中，從而導致運算程序出軌、錯誤的計算，甚至還有可能損壞元件，造成不利的影響。另外，在時鐘的控制下，微機保護裝置當中的微型機工作速度非常之快， 不能夠通過相對比較容易的延時電路將干擾信號躲過。為此，要想將微機繼電保護裝置的可靠性進行真正的提升， 應該從以下幾方面進行重點考慮。容錯設計方式、抗干擾糾錯、抑制干擾源、故障自動檢測以及抑制干擾耦合等等，但是值得注意的是，通過科學合理的接地是在微機保護當中有效對干擾進行抑制的一種重要方法。
隨著通信技術、計算機技術的快速發展以及電力系統的不斷完善，繼電保護技術也在不斷的被研究，同時也將面臨新的發展趨勢。就當前國內外這一方面的研究來看，其發展趨勢主要就是網絡化、計算機化、人工智能化以及測量、控制、保護、數據通信一體化，這同時也加大了繼電保護工作者的任務難度，并為其更好的發展提供了方向。
綜上所述， 微機繼電保護在電力工程當中具有極其重要的作用，綜合其發展的趨勢以及歷史來看，隨著硬件技術的不斷更新，微機保護迫切需要進一步的升級技術的開放性。實踐也充分證實， 網絡是模塊化分布系統當中進行通信以及的一種相對比較理想的方式， 同時微機保護設計的網絡化也將會為發展和設計繼電保護提供新的理念， 將硬件設計進一步簡化、可靠性進一步增強，從而使裝置能夠真正的升級整體或者是局部的可靠性，通過它的合理應用，推動電力工程的快速發展，更好的滿足人們的需求。