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微機保護技術分析論文 篇1：
可編程控制器在微機保護中的應用
摘要：可編程控制器PLC在微機繼電保護自動化中的應用較為普遍，具有編程便捷、易于調試、對接方便、穩定性高等諸多優點。就PLC在微機保護中的應用進行探討，旨在提供一定的參考借鑒。
關鍵詞：可編程控制器 PLC 微機保護 應用
一、微機保護裝置簡介
在計算機信息科學技術不斷發展的背景之下，當前微機保護進一步實現了遠程監控與調用的功能化提升，提升了電力系統繼電保護功能的即時性與可靠性，為實現實時化、便捷化的電力系統管理創造了條件。隨著電力自動化水平的不斷提升，電源自投換、電動機啟停保護等相對復雜的功能需要依托更高質量的可編程控制器予以實現。使用可編程控制器進行微機保護，通過預編程進行控制功能邏輯管理，能夠有效提高微機繼電保護的自動化與即時性。
二、可編程控制器在微機保護中的工作原理分析
1.裝置框架
可編程控制器PLC的微機保護功能的實現依托于PLC控制平臺，此平臺的硬件結構由多個不同性能的元器件組成，可實現電動機運行系統的協調控制。PLC平臺控制功能通過程序軟件進行循環調用，實現微機系統初始化、運行啟動、定時中斷等具體控制。PLC平臺子模塊循環順序如圖1所示。
現階段，微機繼電保護裝置中PLC的應用，主要是通過PLC硬件模塊化嵌入電動機動作控制系統，實現了可編程控制器與不同類型微機系統的有效對接，通過人機交互界面鍵入邏輯控制指令數據，通過PLC內部的信息處理與存儲完成動作指令的傳達。
2.軟件設計
PLC的運行控制邏輯起始于控制目標元器件工作狀態的檢測，首先對微機保護裝置信息輸入端獲得的微機工作信號進行判定。在微機運轉工作狀態下，可對微機保護裝置工作狀態進行檢查，檢查主要測量電動機的工作電壓。如果電動機處于欠壓狀態，而運行正常，則說明微機保護裝置與電動機系統的對接是可行的。如果電壓測量結果與電動機工況不符合以上情況，則應對軟件設計進行調整。
3.實現方案
PLC在微機保護中的控制作用，主要由指令編輯、程序編譯和命令執行三部分組成，其中指令編輯和程序編譯通過平臺中的上位機完成，命令執行則控制裝置完成，通常PLC命令執行控制裝置以模塊化的形式嵌入微機繼電保護系統，實現控制動作的有效執行。PLC微機保護整體實現結構如圖2所示。
其中，PLC系統上位機部分實現的功能主要包含：（1）編程語言設定。PLC上位機運用標準語言IEC61131-3進行編程；（2）中間語言編譯。PLC上位機運用雙向圖分析或有限自動機生成中間語言；（3）人機交互與反編譯?？刂迫藛T通過調試界面完成指令輸入，PLC上位機實現邏輯代碼反編譯。
PLC系統控制裝置部分實現的功能主要包含：（1）命令解釋執行?？刂茍绦醒b置通過“虛擬機”解釋執行，模塊化嵌入微機保護裝置系統，功能相對獨立；（2）微機保護控制命令數據交換。PLC控制裝置實現指令輸入、輸出和虛擬機數據的交換，同時對上述數據交換過程進行加密保護；（3）控制指令跟蹤。PLC控制裝置對指令處理下達與控制動作執行調試進行跟蹤反饋。
依托于嵌入式模塊化操作系統，可編程控制器PLC的微機保護控制可能夠與繼電保護系統有機融合，成為整體系統保護控制的子任務系統，其具體實現功能如下：（1）虛擬機模塊用于解釋執行PLC代碼段，即解釋執行上位機編譯好并下載到裝置特定位置的中間代碼；（2）算法庫模塊存放算法塊供虛擬機調用來完成相應的功能，并可以擴展；（3）調試模塊建立通道與上位機通信，接受調試命令并返回虛擬機狀態以及內部數據在調試終端顯示。
三、可編程控制器PLC在微機保護中應用的可行性分析
在以往的微機繼電保護控制中，采用較為普遍的是電磁式繼電器，此類保護裝置保護動作標準不同，繼電保護在系統整定與協調動作方面存在著明顯的缺陷。同時，傳統時間繼電器在繼電保護過程中存在較為明顯的延時誤差，且誤差波動較大，經常出現繼電保護上下極時間銜接問題，從而導致微機系統越級跳閘故障的出現。在微機保護系統中引入PLC能夠有效避免上述問題，同時PLC采用電氣梯形圖語言，操作更為簡單，易于電氣技術人員熟悉掌握。同時，可編程控制器PLC的功能更為全面，具有計數、定時、定位、通訊等多種功能，可以滿足微機系統智能化自動化控制要求。另外，PLC在硬件和軟件兩方面分別采用了故障自診斷和自恢復等措施，使PLC具有的抗干擾能力大大提升。所以，將PLC應用于微機保護之中，會全面提高電力系統運行的可靠性。
四、結語
綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提升，微機保護裝置呈現出了自動化、智能化的整體特點，關于可編程控制器的研究與應用逐漸深入與成熟，在微機繼電保護系統中引入PLC，能夠通過嵌入式操作實現有效的微機保護，降低電動機運行故障對電力系統的損壞，提高電力使用的可靠性與安全性。
參考文獻：
[1]陳皓，汪波，黃洲.微機保護裝置硬件結構[J].電力自動化設備，2010，（02）：32-36.
[2]侯美華.可編程控制器在工業控制中的應用[J].電氣開關，2011，（06）：33-35+39.
作者：孫紅霞
微機保護技術分析論文 篇2：
淺析變電站二次回路運行問題
摘 要：油田供配電系統二次回路具有設備多、故障復雜等特點，故障問題繁多、查找困難、表現不一，本文結合二次回路故障問題分析，對變電站二次回路運行中微機保護技術措施進行了探究。
關鍵詞：配電系統；二次回路；故障分析
在油田供配電系統二次回路中，包含端子、電纜、保護壓板等眾多設備，這些設備在油田復雜惡劣供電運行環境中極易出現故障，而且故障診斷和排除較為困難，一旦出現故障將會造成較大損失。因此，有必要結合油田供配電系統二次回路故障分析，對運行保護技術措施進行探究，提升油田供配電系統二次回路運行穩定性。
1 油田供配電系統二次回路運行故障
1.1配電二次回路直流系統故障
在供配電網絡中，二次回路直流系統在正常運行時是不接地的供電網絡體系，因為油田供配電分布廣、點多面廣，造成直流系統在長期高負荷運行中易出現絕緣性降低或出現一點、多點接地的狀況，導致誤跳故障引發危險。在二次回路直流系統故障中，主要故障有線路保護裝置直流電源串入交流造成誤動跳閘、斷路器偷跳等，類似故障中可能有時不會出現監控后臺，以及保護裝置無報警和信號，保護裝置也沒有記錄報告。因為沒有出現操作和控制裝置動作，無法及時發現和準確分析故障。在直流系統接地等故障時，一點接地情況下不會出現短路電流和造成設備損壞，系統一般可以繼續運行，所以故障不易被發現，而實際上因為一次接地造成斷路器誤跳閘等事故越來越常見，特別是現代油田配電網絡中對控制電纜多采取分布電容配套問題，易引發故障。在110kv及以上級別變電站中，為了杜絕開關場干擾電壓導入繼電保護設備引發故障，一般需要在二次回路中應用帶有屏蔽層的電纜線，可在開關場和控制室兩端同時接地。在該類電纜中，分布電容因為處于芯線和屏蔽層間隙，所以電纜長度越大則分布電容效應越明顯，因為屏蔽層兩端都是接地的，所以降低了引發危險和故障的可能性。在直流回路中，分布電容可以改變直流母線共模干擾，但一旦直流系統一點接地或直流串擾，就會造成分布電容出現瞬間放電的現象，對直流操作回路造成干擾，這些干擾信號、電流或由此引發的功率就會造成繼電保護系統誤動作。一般情況下，分布電容等級越大，其產生的干擾電壓衰減速率和幅度也就越慢，可能會引發繼電保護器的誤動作概率也就越高。
通過以上分析可以發現，為有效降低二次回路直流系統故障，必須要對分布電容進行容量降低處理，可通過縮短控制電纜長度、利用電容效應較低線纜等方式實現。油田供配電常見方式是采取多個保護小室、露天高壓配電裝置GIS改造等方式縮短控制電纜總長度，同時還可以利用性能先進的光纜代替傳統電纜，可有效傳遞保護跳閘信號，杜絕或降低分布電容的不利影響。變電站一般設有直流絕緣監測裝置對直流母線接地絕緣性進行判斷，但在接地報警后無法準確的進行故障支路的診斷分析，只能進一步采取試停法、逼近法等方法進行直流系統的供電網絡分段解列，通過逐個支路斷開的方式查找接地點，操作較為復雜，且斷路會造成供電不穩定，影響油田正常作業生產。因此，為杜絕這一問題，可采用直流傳感器進行微機選線型絕緣檢測裝置設置，對直流系統正負極、各支路對地絕緣電阻情況等進行實時監測，杜絕傳統電橋式繼電器絕緣裝置無法準確反映故障地點的缺陷，還能降低“死區”問題，并避免了傳統監測診斷方式的復雜性，降低了故障檢測成本、提升了檢測精度。但該方式在應用中如不能合理進行平衡橋電阻和切換電阻參數設置，將造成系統正負極對地電壓過大波動，在一點接地情況下就會造成光耦合器和出口繼電器等部分誤動作。
1.2配電二次回路交流系統故障
在配電二次回路交流系統中，回路交流系統異常會影響二次測量和判斷精準性，還會影響自動裝置、繼電保護裝置動作精度，所以接地不合理是影響二次回路正常運行的重要原因。在二次回路交流系統中，必須有1個可靠接地點，并且要對這一接地點進行準確評價，同時電壓互感器存在差異的二次回路必須相互獨立，實現二次繞組和輔助二次繞組獨立設置，確保開口三角繞組輸出準確。交流系統故障除接地、回路獨立等原因外，還會因為電壓和電流極性問題出現故障，互感器在預防性試驗和周期性檢測中有時存在接線端子倒換等問題，影響互感器極性連接的精準性和電能計量、保護動作的啟動。交流系統回路斷線也是常見故障，在回路缺陷和接線問題診斷中，可采取利用電壓互感器二次回路的永久接地小母線串入小型電阻的方式改變電阻值，然后對過流電流進行測定，以電流為依據對電壓回路接地情況進行判斷，還可以通過可靠的接地處理和定期的檢查，確保交流回路接地正確和裝置之間的獨立性。
2 油田供配電系統二次回路運行的微機保護措施
一是微機保護輸入。要以配電系統二次回路運行實際需要為基礎值，設定微機保護模擬量，確?；ジ衅鳂O性、接地和二次繞組正確。對繼電保護動作信號、斷路器觸點位置等強電信號，要轉換為微機保護內部弱電信號，確保微機保護輸入模擬值的準確性。
二是微機保護干擾。主要是內部元器件布局、保護裝置結構、工藝干擾和外部的環境干擾，前者可通過保護裝置工藝改進和元器件合理結構布局改進，后者主要是研究抑制電場耦合、磁場耦合和公共阻抗耦合等引發的干擾，對電場耦合，可通過靜電屏蔽、優化敷設路徑增大耦合阻抗、縮短電纜長度減少耦合電容等方式抑制。對磁場耦合，可通過電磁屏蔽、減少互阻抗的方式進行屏蔽，特別是應用雙絞線抵消磁場感應。對公共阻抗耦合的抑制，要確保二次回路中只有一個固定接地點。對電磁干擾的抑制，主要是采取屏蔽的措施。對光耦導通回路引發的故障，要嚴格選擇合理的元器件，利用動作值較高且運行可靠的繼電器，綜合考慮動作靈敏度、導通電壓、導通電流和動作功率等進行光電耦合器的合理選擇。對由分布電容引發的誤動作，主要是增加保護小室、應用光纖跳閘通道取代電纜跳閘信號通道等措施進行抑制。
3 結論
綜上所述，油田配電系統二次回路運行穩定可確保供電系統運行可靠，針對二次回路直流系統和交流系統運行問題，綜合采取微機保護措施，結合常見運行故障采取抑制和應對措施，有利于提升供配電二次回路系統運行的穩定性。
參考文獻：
[1]姜俊莉，劉占榮，王勇煥.河南油田配電網接地選線裝置應用述評[J].電氣應用，2008（02）.
[2]王偉，焦彥軍.暫態信號特征分量在配網小電流接地選線中的應用[J].電網技術，2008（04）.
[3]劉志強，郭上華.配合FTU的非有效接地系統單相故障定位方法[J].廣東輸電與變電技術，2009（01）.
[4]朱志平，張民.一種實用的配電網短路故障定位方法[J].電網技術，2008（04）.
作者：黃浩 張現劍 靳平會
微機保護技術分析論文 篇3：
變電所微機保護裝置的應用分析
（摘 要： 伴隨著電力工業的發展和微機繼電保護相關的科學和技術的進步，經過對微機保護裝置結構的不斷優化，功能的不斷增強，應用上的不斷靈活，微機保護裝置有更深層次意義上的發展。簡要介紹微機保護的特點，簡析微機保護系統的硬件組成，并分析微機保護的發展方向與趨勢。
關鍵詞： 微機保護；變電所自動化；應用
利用數字信號處理技術，微機保護實現了復雜的邏輯判斷和計算功能，取代了傳統繼電器保護設備通過硬件連接所能完成的任務。繼電器保護的調試工作在微機保護的智能化下變得簡單易行，大大減少了硬件維護環節。數字化、智能化、網絡化和數字通訊化的微機保護大大提高了繼電器保護在快速性、選擇性、靈敏性和可靠性等方面的性能，從而促進了電力系統管理和維護的信息化和遠程化，提高了電力系統安全經濟運行的水平。
1 微機保護的特點
1）實用性強。對于生產運行中存在的實際問題，解決了二次部分各類數據源的共享和使用；對于繼電保護技術工作者，則可以更為有效地進行系統分析和數據統計，使得運行保護水平得到提高。
2）維護調試方便。微機保護中，各種復雜的邏輯功能都是通過軟件程序實現的，只需要簡單的對程序進行調試或修改就可以完成對微機保護的維護，從而大大減少運行維護的工作量。
3）可靠性高。保護程序的運行，增強了微機的綜合分析和判斷能力，自檢和巡檢能力。微機能自動檢測出硬件故障，發出報警信號，同時軟件也具有自檢功能，可以對輸入的數據進行檢測和糾錯，自動識別干擾，排除干擾，大大提高了保護的可靠性和抗干擾能力。
4）靈活性大。微機保護的功能特性是由軟件決定的，保護原理雖有不同，但可以采用通用的功能軟件，因此若需要改變保護的特性和功能，則只要改變相應的功能軟件既可，從而使得電力系統運行方式的變得更為靈活。
5）實現網絡化。微機保護具有強大的數據通訊能力，通過通信接口，微機保護裝置可以實現網絡連接，進行數據共享，從而使得遙測、遙控、遙信、遙調等功能變為現實。
2 微機保護的硬件組成
微機保護是一種由微型計算機實現的新型保護，主要包括硬件和軟件（即程序）兩大部分。硬件的核心是微處理器。微機保護的硬件是通用的。軟件決定保護性能和功能。軟件具有強大的分析、計算和邏輯判斷能力，并且具有記憶功能，因此可以實現一系列性能完善且復雜的保護原理。一套硬件可以完成多個保護功能，還兼有故障濾波、故障測距、事件順序記錄和對外交換信息等輔助功能。微機保護硬件主要包括如下幾部分：
1）數據采集系統。微機保護能夠處理的信號是離散化的數字信號，將模擬信號轉換成為數字信號的過程就是通常所說的數據采集，也稱為模擬量輸入系統。此系統主要包括電壓形成回路、前置模擬低通濾波器、采樣保持電路、多路轉換器、模數變換電路等五個部分。
2）數據處理單元。數據處理系統是微機保護的核心（微機主系統即CPU系統），它主要由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM，ROM）、定時器/計時器（TIMER）及控制電路等組成，并通過數據總線、地址總線、控制總線連成一個系統，實現數據交換和操作控制。繼電保護程序在數字核心部件內運行，通過對數字信號進行處理，指揮各種外圍接口部件運轉，從而實現繼電保護的原理和各項功能。CPU指揮微機系統自動工作；存儲器是保存程序數據，定時器在觸發采集信號在V/F變換中，是頻率信號轉變為數字信號的關鍵部件。
3）開關量輸入/輸出系統。微機保護所需要采集的信息分為模擬量和開關量。開關輸入、輸出量正好對應二進制數字的“1”或“0”，所以開關量可作為數字量“1”或“0”輸入和輸出。此系統包含并行口、光電耦合電路及有接點的中間繼電器，用來完成各種保護的出口跳閘、信號指示及外部接點輸入等工作。輸入系統采集有接點的量（如瓦斯保護、溫度信號）作為開關量輸入，通過開關量輸出發出起動信號、動作跳閘繼電器等，從而完成保護各種功能。
4）人機對話接口。人機對話接口建立了微機保護裝置與使用者之間的信息聯系，以便對保護裝置進行調試、人工操作和得到其反饋信息。MMI部件通常包括：鍵盤、顯示屏、指示燈、按鈕、打印機接口和調試通信接口。
5）通訊接口。除了完成自身的獨立功能之外，為形成集微機保護、監控、遠程控制和管理于一體的變電站綜合自動化系統，微機保護通過主機向本地或遠方傳送保護定值、故障報告等，同時遠方可通過主機對微機保護實行遠方控制，如俢改定值、投切壓板等，這些都需由通信接口來實現。
6）電源。微機保護裝置通常使用的是逆變電源，這樣就達到了變電所強電系統的直流與微機保護裝置的弱電系統電氣隔離的目的。直流電源在通過逆變后具有較強的抗干擾能力，可以極大地消除因斷路器跳合閘等產生的強干擾。
3 微機保護技術未來的發展方向與趨勢
微機保護技術未來將會朝著網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化的方向和趨勢發展。
1）網絡化。網絡保護結合了計算機技術、通信技術和網絡技術，是通過計算機網絡來實現各種保護功能。數據共享是網絡保護的最大優點，由此可實現本來需要高頻保護、光纖保護才能實現的縱聯保護。電力系統網絡型繼電保護是建立在計算機技術、通信技術、網絡技術和微機保護技術基礎上的是一種新型繼電保護技術，是微機保護技術未來發展趨勢的必然。
2）智能化。近年來，人工智能技術廣泛應用于電力系統各個領域，為微機保護技術的發展增添了新的動力。結合不同的人工智能技術用以分析不確定因素對保護系統的影響，從而使得保護動作的可靠性得到提高，是今后智能保護的主要發展方向。
3）保護、控制、測量、數據通信一體化。通過網絡，繼電保護裝置可以獲取電力系統運行或故障的任何信息和數據，也可將所獲得的被保護元件的信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，在正常運行情況下，每個微機保護裝置在完成繼電保護功能的同時也能完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。
4 結束語
高速發展的電力系統和飛速發展的計算機技術、通信技術，給微機保護技術進一步發展帶來了新的動力。微機保護技術的網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化是大勢所趨，這對微機保護工作者提出了艱巨的挑戰，但同也時存在著巨大的活動天地等待著繼電工作者們去開辟?？傊?，伴隨著各種技術進步和發展的微機保護必將呈現新的特征，也將獲得更廣泛的應用。
參考文獻：
[1]田國政、譚偉，微機保護的發展，電網技術，2006.10.
[2]陳德樹，計算機繼電保護原理與技術，北京：水利水電出版社，1992.
作者簡介：
楊海寧（1984-），男，河北省保定人，本科，助理工程師，吐哈油田供水供電處，主要從事變電所運行維護、供配電線路運行維護、變電所自動化改造；石春霞（1985-），女，湖北省黃石人，本科，助理工程師，吐哈油田供水供電處，主要從事變電所運行維護、供配電線路運行維護、變電所自動化改造。
作者：楊海寧 石春霞