【正文】 者，受信者再把接收到的信號進行信源譯碼，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的信息。 第五節(jié) 綜合自動化系統(tǒng)中的微機保護單元 ? 在綜合自動化系統(tǒng)中，繼電保護單元宜相對獨立，其功能不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)或其他設(shè)備。 ? 各保護單元要有獨立的電源，保護的輸入應(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，保護的啟動、測量和邏輯功能獨立實現(xiàn)，不依賴通信網(wǎng)絡(luò)交換信息。 ? 保護裝置通過通信網(wǎng)絡(luò)與保護管理機傳輸?shù)闹皇潜Ｗo動作信息或記錄數(shù)據(jù)。為了滿足無人值班的需要，也可通過通信接口實現(xiàn)遠方讀取和修改保護整定值。 一、概述 ? （一）微機保護裝置的優(yōu)越性 ? 繼電保護就是將檢測的電氣量（也包含個別非電量），或其組合量（如阻抗、差電流和功率等）與動作整定值或動作邊界條件進行比較以決定其動作行為，它的功能不外乎計算和邏輯判斷。相比于傳統(tǒng)的繼電保護裝置，微機保護裝置有不可比擬的優(yōu)越性： ? 。由于微機保護裝置是由軟件和硬件結(jié)合來實現(xiàn)保護功能的，因此在很大程度上，不同原理的繼電保護的硬件可以是一樣的，通過編程即可改變繼電保護的特性。例如：三段式的電流保護、重合閘和后加速跳閘等功能，只要保護軟件設(shè)計成同時具備這些功能，即可以通過同一套硬件裝置實現(xiàn)，這是傳統(tǒng)保護很難做到的。 （一）微機保護裝置的優(yōu)越性 ? 。利用微機很強的邏輯判斷能力，可以綜合考慮對保護特性的各種不利影響因素，例如，在變壓器差動保護中要考慮勵磁電流對保護裝置的不利影響，在牽引供電系統(tǒng)饋線保護中必須考慮諧波分量對保護裝置的不利影響，對于微機保護就很容易實現(xiàn)。 （一）微機保護裝置的優(yōu)越性 ? ，可靠性高。微機保護的功能主要取決于軟件，對于同類型的保護裝置，只要程序相同，其保護性能必然一致，所以性能穩(wěn)定。微機保護采用了大規(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）微機保護裝置的優(yōu)越性 ? ，可明顯地改善保護性能，提高保護裝置的靈敏性。例如，由微機軟件實現(xiàn)的功率方向元件（如：包含原點在內(nèi)的四邊形特性的方向阻抗繼電器），可消除死區(qū)，同時有利于新原理保護的實現(xiàn)。 ? ，微機保護可實現(xiàn)故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)。這是傳統(tǒng)保護所不能比擬的。 （一）微機保護裝置的優(yōu)越性 ? 、功能全。一套保護裝置可實現(xiàn)多種保護功能，可大大簡化裝置的硬件結(jié)構(gòu)，利用微機可以進行靈活的人機交流活動。可以得到各種有用的數(shù)據(jù)。 ? ，現(xiàn)場調(diào)試方便。先進的微機保護裝置可實現(xiàn)在先修改或檢查保護整定值，不必停電校驗各種整定值。 ? 要條件。 （二）微機保護的功能 ? 一套完整的變電所微機保護應(yīng)具有 : ? ； ? ； ? ； ? ； ? ； ? 。 （三）對微機保護裝置的要求 微機保護系統(tǒng)中的各保護單元，除了具有獨立、完整的保護功能外，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，要求保護系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)要相對獨立，而且各保護單元，必須由各自獨立的CPU組成模塊化結(jié)構(gòu)；主保護和后備保護由不同的 CPU實現(xiàn)，重要設(shè)備的保護（如變壓器保護），最好采用雙 CPU的冗余結(jié)構(gòu)，保證在保護系統(tǒng)中一個功能部件模塊損壞，只影響局部保護功能而不能影響其他設(shè)備的保護。 （三）對微機保護裝置的要求 ? 。當被保護對象發(fā)生事故時，能自動記錄保護動作前后有關(guān)的故障信息，包括短路電流、故障發(fā)生時間和保護出口時間等，以利于分析故障。 ? ，以便準確記錄發(fā)生故障和保護動作的時間。 ? 。 （三）對微機保護裝置的要求 ? 。 ? 對保護整定值的檢查與修改要直觀、方便、可靠。除了在各保護單元上要能顯示和修改保護定值外，考慮到無人值班的需要，通過當?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)和遠方調(diào)度端，應(yīng)能觀察和修改保護定值。同時為了加強對定值的管理，避免差錯，修改定值要有校對密碼措施，以及記錄最后一個修改定值者的密碼。 （三）對微機保護裝置的要求 ? 。變電所綜合自動化系統(tǒng)中的微機保護系統(tǒng)應(yīng)該改變常規(guī)的保護裝置不能與外界通信的缺陷。各保護單元必須設(shè)置有通信接口，便于與保護管理機等連接。 （三）對微機保護裝置的要求 ? 、自閉鎖和自恢復(fù)功能。 ? 每個保護單元應(yīng)有完善的故障自診斷功能，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有故障，能自動報警，并能指明故障部位，以利于查找故障和縮短維修時間，對于關(guān)鍵部位故障，例如 A/D轉(zhuǎn)換器故障或存儲器故障，則應(yīng)自動閉鎖保護出口。如果是軟件受干擾，造成軟故障，應(yīng)有自啟動功能，以提高保護裝置的可靠性。 二、微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu) 微機保護硬件構(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 微機保護硬件框圖 二、微機保護裝置的硬件結(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確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)據(jù)量。 二、微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu) ? 單片機系統(tǒng)包括：微處理器 (MPU)、只讀存儲器 (一般用 EPROM)、隨機存取存儲器（ RAM）以及定時器等。 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)進行分析處理，以完成各種繼電保護的功能。 ? 單片機系統(tǒng)是微機保護裝置的核心，它是由單片微機和擴展芯片構(gòu)成的一臺小型工業(yè)控制微機系統(tǒng)，除了硬件之外，還有存儲在存儲器里的軟件系統(tǒng)。 ? 由硬件和軟件構(gòu)成的整個單片微機系統(tǒng)主要任務(wù)是完成數(shù)值測量、邏輯運算及控制和記錄等智能化任務(wù)。除此之外，現(xiàn)代的微機保護應(yīng)具備各種遠方功能，它包括發(fā)送保護信息并上傳給變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)，接收集控機和調(diào)度中心的控制和管理信息。 ? 單片微機系統(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，微機保護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)的可靠性和運行速度得到了大幅度的提高。 二、微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu) ? 一般為了提高保護裝置的容錯水平，目前大多數(shù)保護裝置已采用多 CPU系統(tǒng)，尤其是較復(fù)雜的保護裝置，如：高壓電源進線的主保護和后備保護、主變壓器的主保護和后備保護等，其主保護和后備保護都采用多CPU構(gòu)成相互獨立的微機保護系統(tǒng)，任何一個保護的CPU或芯片損壞均不影響其他保護，以此提高保護系統(tǒng)的可靠性。除此之外，為了防止變電所環(huán)境中強烈的電磁干擾，輸入及輸出回路均經(jīng)光電隔離處理，同時系統(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裝置運行的可靠性。但是對于比較簡單的微機保護，由于保護功能較少，為了簡化保護結(jié)構(gòu)，多數(shù)還是采用單 CPU系統(tǒng)。 三、微機保護裝置舉例 ? （一）微機保護裝置的構(gòu)造形式 ? 微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu)都是相同的，都是由模擬輸入系統(tǒng)、單片機主系統(tǒng)及I/O系統(tǒng)三部分組成。 三、微機保護裝置舉例 （一）微機保護裝置的構(gòu)造形式 ? 對于比較復(fù)雜的多 CPU組成的微機保護裝置和早期的微機保護裝置，多采用模塊插件式結(jié)構(gòu)。微機保護裝置采用模塊化的結(jié)構(gòu)，給設(shè)計、維修及擴展帶來極大的方便。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、微機保護裝置舉例 （一）微機保護裝置的構(gòu)造形式 ? 隨著微機技術(shù)的發(fā)展，比較簡單的微機保護裝置可以和監(jiān)控裝置集成一體化的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是設(shè)備體積小、成本低、維修量小，但維修或擴展時必須整個裝置都換掉，不方便擴展。 （一）微機保護裝置的構(gòu)造形式 ? 一體化結(jié)構(gòu)的微機保護裝置在變配電系統(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；直接進行保護動作值的整定及對開關(guān)進行手動跳、合閘操作。 三、微機保護裝置舉例 （二） 10kV線路微機保護的舉例 ? 10kV線路在一般的供電線路中屬于電壓等級較低、傳輸距離較短的配電線路，它的保護設(shè)置比較簡單，主要考慮下面兩個因素： ? （ 1） 10kV架空線路和電纜線路應(yīng)裝設(shè)相間短路保護，保護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，以保證當發(fā)生不在同出線上的兩點單相接地時有 2/3機會切除一個故障點。 三、微機保護裝置舉例 （二） 10kV線路微機保護的舉例 ? （ 2） 10kV線路保護，一般以電流速斷保護為主保護，以過流保護作為后備保護。 三、微機保護裝置舉例 （二） 10kV線路微機保護的舉例 ? 某公司的饋線保護裝置作為 10kV線路保護， 該套饋線保護裝置由三段電流保護組成，用戶可根據(jù)具體情況設(shè)置為兩段或三段電流保護。裝置采用 RS232標準的數(shù)字接口，可與微機監(jiān)控系統(tǒng)進行連接，從而實現(xiàn)在線監(jiān)控功能，完全實現(xiàn)配電所綜合自動化。下面對 10kV線路保護和饋線保護裝置進行介紹。 ? 1．饋線保護裝置的保護功能 ? 對小電流接地系統(tǒng)的 l0kV線路的饋電線路，常設(shè)置三段式電流保護、低周減載、三相一次重合閘及后加速保護，且具有小電流接地選線功能，每種保護都應(yīng)設(shè)有可否投退的軟壓板。另外裝置對外還可設(shè)計兩個外部硬壓板 (一個保護分閘壓板，一個重合閘壓板 )，這兩個壓板需用戶自行外接，若用戶不需要時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．饋線保護裝置的保護功能 ? （ 1）電流保護 ? 電流保護裝置設(shè)有三段電流保護，其中 I段為電流速斷保護； II段為帶時限電流速斷； III段為過流保護。速斷保護無時限分閘， II、 III段保護分閘時間可分別獨立整定。手動合閘后加速和重合閘后加速為同一個加速保護，可通過軟壓板分別整定加速二段 (時限速斷 )，或加速三段 (過流保護 )，后加速時間可整定。 1．饋線保護裝置的保護功能 ? (2) 低周減載 /失壓保護 ? 所謂低周減載，是當電源的頻率降低時，甩去一部分負荷以保證對重要負荷的供電。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。當線路在運行狀態(tài)時，工作頻率在滑差范圍內(nèi)，系統(tǒng)電壓正常時，低周保護才允許投人，反之則被閉鎖，低周保護會自動退出。低周保護動作時，自動閉鎖本裝置的重合閘。 ? 低周減載保護作為失壓保護時，可增加電流閉鎖，以防止 PT三相斷線引起的保護誤動作，電流的整定值為。 1．饋線保護裝置的保護功能 ? (3) 重合閘 ? 重合閘為三相一次重合閘，啟動方式有兩種：不對應(yīng)起動和保護動作起動。線路在正常運行狀態(tài)時，重合閘充電完成后，方可投人。遠方遙控分閘和就地手動分閘都閉鎖重合閘。 1．饋線保護裝置的保護功能 ? (4) 小電流單相接地選線 ? 小電流單相接地選線功能是計算機保護所具有的獨特功能，該項功能是其他保護裝置所沒有的。在微機保護未能實現(xiàn)之前，當發(fā)生單相接地時，為了尋找接地點，采用的是點滅法，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會。微機保護所設(shè)計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，將各線路的零序功率方向及零序電流數(shù)值遠傳到上位機系統(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．饋線保護裝置的保護功能 ? (5)裝置告警 ? 當 CPU檢測到下列故障時，發(fā)出運行異常信號并報警。 ? ①硬件故障。 RAM、 EPROM、定值出錯、繼電器狀態(tài)不正確時，裝置報警，并同時閉鎖保護出口。 ? ② PT斷線 (閉鎖相應(yīng)的保護 )。當計算 3U0低于（根據(jù)母線三相電壓計算） 20V時，裝置發(fā)出PT斷線報警。 ? ③控制回路斷線。 ? ④分、合閘壓力降低。 1．饋線保護裝置的保護功能 ? (6) 信號指示 ? 保護裝置可向用戶提供完整的信號指示，包括電源指示、自檢故障告警、小電流單相接地選線動作、重合閘充電指示、后加速保護動作、重合閘動作指示、電流保護動作。 ? 保護裝置為綜合自動化考慮，當鑰匙切換開關(guān)在“ 就地 ” 位置時，動作指示燈（除 “ 電源 ” 、“ 充電 ” ）動作后，需當?shù)赝ㄟ^鍵盤手動復(fù)歸，當鑰匙切換開關(guān)在 “ 遠方 ” 位置時，動作指示燈（除 “ 電源 ” 、 “ 充電 ” ）動作后，將自動復(fù)歸，無需遠方復(fù)掃。但 “ 電源 ” 、 “ 充電 ” 指示燈不受此切換開關(guān)控制，由裝置運行狀態(tài)決定。 2．饋線保護裝置的監(jiān)測功能 ? (1) 測量功能 ? 監(jiān)測裝置可實時測量線路的各種電氣量并在當?shù)剡M行顯示