【正文】 者，受信者再把接收到的信號(hào)進(jìn)行信源譯碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的信息。 第五節(jié) 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元 ? 在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，繼電保護(hù)單元宜相對(duì)獨(dú)立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其他設(shè)備。 ? 各保護(hù)單元要有獨(dú)立的電源，保護(hù)的輸入應(yīng)仍由電流互感器和電壓互感器通過電纜連接，輸出跳閘命令也要通過常規(guī)的控制電纜送至斷路器的跳閘線圈，保護(hù)的啟動(dòng)、測(cè)量和邏輯功能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，不依賴通信網(wǎng)絡(luò)交換信息。 ? 保護(hù)裝置通過通信網(wǎng)絡(luò)與保護(hù)管理機(jī)傳輸?shù)闹皇潜Ｗo(hù)動(dòng)作信息或記錄數(shù)據(jù)。為了滿足無人值班的需要，也可通過通信接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方讀取和修改保護(hù)整定值。 一、概述 ? （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? 繼電保護(hù)就是將檢測(cè)的電氣量（也包含個(gè)別非電量），或其組合量（如阻抗、差電流和功率等）與動(dòng)作整定值或動(dòng)作邊界條件進(jìn)行比較以決定其動(dòng)作行為，它的功能不外乎計(jì)算和邏輯判斷。相比于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，微機(jī)保護(hù)裝置有不可比擬的優(yōu)越性： ? 。由于微機(jī)保護(hù)裝置是由軟件和硬件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的，因此在很大程度上，不同原理的繼電保護(hù)的硬件可以是一樣的，通過編程即可改變繼電保護(hù)的特性。例如：三段式的電流保護(hù)、重合閘和后加速跳閘等功能，只要保護(hù)軟件設(shè)計(jì)成同時(shí)具備這些功能，即可以通過同一套硬件裝置實(shí)現(xiàn)，這是傳統(tǒng)保護(hù)很難做到的。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? 。利用微機(jī)很強(qiáng)的邏輯判斷能力，可以綜合考慮對(duì)保護(hù)特性的各種不利影響因素，例如，在變壓器差動(dòng)保護(hù)中要考慮勵(lì)磁電流對(duì)保護(hù)裝置的不利影響，在牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)中必須考慮諧波分量對(duì)保護(hù)裝置的不利影響，對(duì)于微機(jī)保護(hù)就很容易實(shí)現(xiàn)。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? ，可靠性高。微機(jī)保護(hù)的功能主要取決于軟件，對(duì)于同類型的保護(hù)裝置，只要程序相同，其保護(hù)性能必然一致，所以性能穩(wěn)定。微機(jī)保護(hù)采用了大規(guī)模集成電路，所以整套裝置的元件數(shù)目、連接線大大減少，因而可靠性高。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? ，可明顯地改善保護(hù)性能，提高保護(hù)裝置的靈敏性。例如，由微機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的功率方向元件（如：包含原點(diǎn)在內(nèi)的四邊形特性的方向阻抗繼電器），可消除死區(qū)，同時(shí)有利于新原理保護(hù)的實(shí)現(xiàn)。 ? ，微機(jī)保護(hù)可實(shí)現(xiàn)故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)。這是傳統(tǒng)保護(hù)所不能比擬的。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)越性 ? 、功能全。一套保護(hù)裝置可實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，可大大簡化裝置的硬件結(jié)構(gòu)，利用微機(jī)可以進(jìn)行靈活的人機(jī)交流活動(dòng)?？梢缘玫礁鞣N有用的數(shù)據(jù)。 ? ，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。先進(jìn)的微機(jī)保護(hù)裝置可實(shí)現(xiàn)在先修改或檢查保護(hù)整定值，不必停電校驗(yàn)各種整定值。 ? 要條件。 （二）微機(jī)保護(hù)的功能 ? 一套完整的變電所微機(jī)保護(hù)應(yīng)具有 : ? ； ? ； ? ； ? ； ? ； ? 。 （三）對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的要求 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的各保護(hù)單元，除了具有獨(dú)立、完整的保護(hù)功能外，還必須滿足以下要求，也即必須具備以下附加功能。 ? 、選擇性、靈敏性和可靠性的要求，它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的影響。為此，要求保護(hù)系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)要相對(duì)獨(dú)立，而且各保護(hù)單元，必須由各自獨(dú)立的CPU組成模塊化結(jié)構(gòu)；主保護(hù)和后備保護(hù)由不同的 CPU實(shí)現(xiàn)，重要設(shè)備的保護(hù)（如變壓器保護(hù)），最好采用雙 CPU的冗余結(jié)構(gòu)，保證在保護(hù)系統(tǒng)中一個(gè)功能部件模塊損壞，只影響局部保護(hù)功能而不能影響其他設(shè)備的保護(hù)。 （三）對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的要求 ? 。當(dāng)被保護(hù)對(duì)象發(fā)生事故時(shí)，能自動(dòng)記錄保護(hù)動(dòng)作前后有關(guān)的故障信息，包括短路電流、故障發(fā)生時(shí)間和保護(hù)出口時(shí)間等，以利于分析故障。 ? ，以便準(zhǔn)確記錄發(fā)生故障和保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間。 ? 。 （三）對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的要求 ? 。 ? 對(duì)保護(hù)整定值的檢查與修改要直觀、方便、可靠。除了在各保護(hù)單元上要能顯示和修改保護(hù)定值外，考慮到無人值班的需要，通過當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方調(diào)度端，應(yīng)能觀察和修改保護(hù)定值。同時(shí)為了加強(qiáng)對(duì)定值的管理，避免差錯(cuò)，修改定值要有校對(duì)密碼措施，以及記錄最后一個(gè)修改定值者的密碼。 （三）對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的要求 ? 。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該改變常規(guī)的保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。各保護(hù)單元必須設(shè)置有通信接口，便于與保護(hù)管理機(jī)等連接。 （三）對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的要求 ? 、自閉鎖和自恢復(fù)功能。 ? 每個(gè)保護(hù)單元應(yīng)有完善的故障自診斷功能，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有故障，能自動(dòng)報(bào)警，并能指明故障部位，以利于查找故障和縮短維修時(shí)間，對(duì)于關(guān)鍵部位故障，例如 A/D轉(zhuǎn)換器故障或存儲(chǔ)器故障，則應(yīng)自動(dòng)閉鎖保護(hù)出口。如果是軟件受干擾，造成軟故障，應(yīng)有自啟動(dòng)功能，以提高保護(hù)裝置的可靠性。 二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu) 微機(jī)保護(hù)硬件構(gòu)成是以 CPU為中心的數(shù)據(jù)采集、 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。 圖 71 微機(jī)保護(hù)硬件框圖 二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu) ? ? 模擬量輸入系統(tǒng)由變送器 (電壓形成回路 )、模擬低通濾波器（ ALF）、采樣保持電路（ S/H）、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（ MPX）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D）組成。該系統(tǒng)的作用是將模擬輸人量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)據(jù)量。 二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu) ? 單片機(jī)系統(tǒng)包括：微處理器 (MPU)、只讀存儲(chǔ)器 (一般用 EPROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）以及定時(shí)器等。 MPU執(zhí)行存放在 EPROM中的程序，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到信息輸入至 RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。 ? 單片機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)裝置的核心，它是由單片微機(jī)和擴(kuò)展芯片構(gòu)成的一臺(tái)小型工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)，除了硬件之外，還有存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器里的軟件系統(tǒng)。 ? 由硬件和軟件構(gòu)成的整個(gè)單片微機(jī)系統(tǒng)主要任務(wù)是完成數(shù)值測(cè)量、邏輯運(yùn)算及控制和記錄等智能化任務(wù)。除此之外，現(xiàn)代的微機(jī)保護(hù)應(yīng)具備各種遠(yuǎn)方功能，它包括發(fā)送保護(hù)信息并上傳給變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，接收集控機(jī)和調(diào)度中心的控制和管理信息。 ? 單片微機(jī)系統(tǒng)可以采用單 CPU或多 CPU系統(tǒng)。近年來，隨著 DSP（高速數(shù)據(jù)處理器）技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置開始由最先采用8位的 CPU（如 8031），到采用高速的 DSP，系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行速度得到了大幅度的提高。 二、微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu) ? 一般為了提高保護(hù)裝置的容錯(cuò)水平，目前大多數(shù)保護(hù)裝置已采用多 CPU系統(tǒng)，尤其是較復(fù)雜的保護(hù)裝置，如：高壓電源進(jìn)線的主保護(hù)和后備保護(hù)、主變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)等，其主保護(hù)和后備保護(hù)都采用多CPU構(gòu)成相互獨(dú)立的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，任何一個(gè)保護(hù)的CPU或芯片損壞均不影響其他保護(hù)，以此提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。除此之外，為了防止變電所環(huán)境中強(qiáng)烈的電磁干擾，輸入及輸出回路均經(jīng)光電隔離處理，同時(shí)系統(tǒng)通過軟件功能將故障定位到插件或芯片，從而大大地提高了保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性。但是對(duì)于比較簡單的微機(jī)保護(hù)，由于保護(hù)功能較少，為了簡化保護(hù)結(jié)構(gòu)，多數(shù)還是采用單 CPU系統(tǒng)。 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 ? （一）微機(jī)保護(hù)裝置的構(gòu)造形式 ? 微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)都是相同的，都是由模擬輸入系統(tǒng)、單片機(jī)主系統(tǒng)及I/O系統(tǒng)三部分組成。 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的構(gòu)造形式 ? 對(duì)于比較復(fù)雜的多 CPU組成的微機(jī)保護(hù)裝置和早期的微機(jī)保護(hù)裝置，多采用模塊插件式結(jié)構(gòu)。微機(jī)保護(hù)裝置采用模塊化的結(jié)構(gòu)，給設(shè)計(jì)、維修及擴(kuò)展帶來極大的方便。模塊化的結(jié)構(gòu)按照功能劃分出各種模塊：電源模塊、模擬量輸入模塊、 CPU模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊、繼電器模塊等。 圖 72 模塊插件式結(jié)構(gòu)示意圖 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的構(gòu)造形式 ? 隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，比較簡單的微機(jī)保護(hù)裝置可以和監(jiān)控裝置集成一體化的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、成本低、維修量小，但維修或擴(kuò)展時(shí)必須整個(gè)裝置都換掉，不方便擴(kuò)展。 （一）微機(jī)保護(hù)裝置的構(gòu)造形式 ? 一體化結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)裝置在變配電系統(tǒng)得到了廣泛的使用，一體化結(jié)構(gòu)的面板上一般配置了液晶顯示屏，可以直觀地顯示各種狀態(tài)信號(hào)；直接進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作值的整定及對(duì)開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘操作。 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 （二） 10kV線路微機(jī)保護(hù)的舉例 ? 10kV線路在一般的供電線路中屬于電壓等級(jí)較低、傳輸距離較短的配電線路，它的保護(hù)設(shè)置比較簡單，主要考慮下面兩個(gè)因素： ? （ 1） 10kV架空線路和電纜線路應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)，保護(hù)裝置采用兩相式接線，并在所有出線中皆裝設(shè)在同名的兩相上，通常裝設(shè)在 A、C兩相上，以保證當(dāng)發(fā)生不在同出線上的兩點(diǎn)單相接地時(shí)有 2/3機(jī)會(huì)切除一個(gè)故障點(diǎn)。 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 （二） 10kV線路微機(jī)保護(hù)的舉例 ? （ 2） 10kV線路保護(hù)，一般以電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，以過流保護(hù)作為后備保護(hù)。 三、微機(jī)保護(hù)裝置舉例 （二） 10kV線路微機(jī)保護(hù)的舉例 ? 某公司的饋線保護(hù)裝置作為 10kV線路保護(hù)， 該套饋線保護(hù)裝置由三段電流保護(hù)組成，用戶可根據(jù)具體情況設(shè)置為兩段或三段電流保護(hù)。裝置采用 RS232標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字接口，可與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控功能，完全實(shí)現(xiàn)配電所綜合自動(dòng)化。下面對(duì) 10kV線路保護(hù)和饋線保護(hù)裝置進(jìn)行介紹。 ? 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? 對(duì)小電流接地系統(tǒng)的 l0kV線路的饋電線路，常設(shè)置三段式電流保護(hù)、低周減載、三相一次重合閘及后加速保護(hù)，且具有小電流接地選線功能，每種保護(hù)都應(yīng)設(shè)有可否投退的軟壓板。另外裝置對(duì)外還可設(shè)計(jì)兩個(gè)外部硬壓板 (一個(gè)保護(hù)分閘壓板，一個(gè)重合閘壓板 )，這兩個(gè)壓板需用戶自行外接，若用戶不需要時(shí)必須將裝置端子排上的相應(yīng)端子與 +wc端子短接，否則，操作回路中分合閘回路將不通 。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? （ 1）電流保護(hù) ? 電流保護(hù)裝置設(shè)有三段電流保護(hù)，其中 I段為電流速斷保護(hù)； II段為帶時(shí)限電流速斷； III段為過流保護(hù)。速斷保護(hù)無時(shí)限分閘， II、 III段保護(hù)分閘時(shí)間可分別獨(dú)立整定。手動(dòng)合閘后加速和重合閘后加速為同一個(gè)加速保護(hù)，可通過軟壓板分別整定加速二段 (時(shí)限速斷 )，或加速三段 (過流保護(hù) )，后加速時(shí)間可整定。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? (2) 低周減載 /失壓保護(hù) ? 所謂低周減載，是當(dāng)電源的頻率降低時(shí)，甩去一部分負(fù)荷以保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。低周減載配有低電壓閉鎖和滑差閉鎖功能，可分別用整定軟壓板的投退。當(dāng)線路在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，工作頻率在滑差范圍內(nèi)，系統(tǒng)電壓正常時(shí)，低周保護(hù)才允許投人，反之則被閉鎖，低周保護(hù)會(huì)自動(dòng)退出。低周保護(hù)動(dòng)作時(shí)，自動(dòng)閉鎖本裝置的重合閘。 ? 低周減載保護(hù)作為失壓保護(hù)時(shí)，可增加電流閉鎖，以防止 PT三相斷線引起的保護(hù)誤動(dòng)作，電流的整定值為。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? (3) 重合閘 ? 重合閘為三相一次重合閘，啟動(dòng)方式有兩種：不對(duì)應(yīng)起動(dòng)和保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)。線路在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，重合閘充電完成后，方可投人。遠(yuǎn)方遙控分閘和就地手動(dòng)分閘都閉鎖重合閘。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? (4) 小電流單相接地選線 ? 小電流單相接地選線功能是計(jì)算機(jī)保護(hù)所具有的獨(dú)特功能，該項(xiàng)功能是其他保護(hù)裝置所沒有的。在微機(jī)保護(hù)未能實(shí)現(xiàn)之前，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，為了尋找接地點(diǎn)，采用的是點(diǎn)滅法，即利用開關(guān)逐條切斷線路，直到故障消除為止。這種辦法不但麻煩，而且增加誤操作的機(jī)會(huì)。微機(jī)保護(hù)所設(shè)計(jì)的小電流單相接地選線系統(tǒng)，其功能是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，將各線路的零序功率方向及零序電流數(shù)值遠(yuǎn)傳到上位機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)過綜合比較各線路的零序功率方向及零序電流數(shù)值，來判斷哪條線路真正接地，裝置要求用戶接人 TV開口三角電壓 (Vx、 Vn)和零序 TA電流。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? (5)裝置告警 ? 當(dāng) CPU檢測(cè)到下列故障時(shí)，發(fā)出運(yùn)行異常信號(hào)并報(bào)警。 ? ①硬件故障。 RAM、 EPROM、定值出錯(cuò)、繼電器狀態(tài)不正確時(shí)，裝置報(bào)警，并同時(shí)閉鎖保護(hù)出口。 ? ② PT斷線 (閉鎖相應(yīng)的保護(hù) )。當(dāng)計(jì)算 3U0低于（根據(jù)母線三相電壓計(jì)算） 20V時(shí)，裝置發(fā)出PT斷線報(bào)警。 ? ③控制回路斷線。 ? ④分、合閘壓力降低。 1．饋線保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ? (6) 信號(hào)指示 ? 保護(hù)裝置可向用戶提供完整的信號(hào)指示，包括電源指示、自檢故障告警、小電流單相接地選線動(dòng)作、重合閘充電指示、后加速保護(hù)動(dòng)作、重合閘動(dòng)作指示、電流保護(hù)動(dòng)作。 ? 保護(hù)裝置為綜合自動(dòng)化考慮，當(dāng)鑰匙切換開關(guān)在“ 就地 ” 位置時(shí)，動(dòng)作指示燈（除 “ 電源 ” 、“ 充電 ” ）動(dòng)作后，需當(dāng)?shù)赝ㄟ^鍵盤手動(dòng)復(fù)歸，當(dāng)鑰匙切換開關(guān)在 “ 遠(yuǎn)方 ” 位置時(shí)，動(dòng)作指示燈（除 “ 電源 ” 、 “ 充電 ” ）動(dòng)作后，將自動(dòng)復(fù)歸，無需遠(yuǎn)方復(fù)掃。但 “ 電源 ” 、 “ 充電 ” 指示燈不受此切換開關(guān)控制，由裝置運(yùn)行狀態(tài)決定。 2．饋線保護(hù)裝置的監(jiān)測(cè)功能 ? (1) 測(cè)量功能 ? 監(jiān)測(cè)裝置可實(shí)時(shí)測(cè)量線路的各種電氣量并在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行顯示