10kV變配電站微機(jī)保護(hù)裝置硬件與軟件設(shè)計有關(guān)問題分析

10kV變配電站微機(jī)保護(hù)裝置硬件與軟件設(shè)計有關(guān)問題分析

1 變配電站微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用與推廣
隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展，以及電子元器件質(zhì)量的提高；微機(jī)保護(hù)的功能不斷增強(qiáng)，而價格卻越來越低。需要三種以上保護(hù)并加就地監(jiān)控時，微機(jī)保護(hù)的功能價格已經(jīng)低于傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)，何況有些保護(hù)功能傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)是很難完成的�，F(xiàn)在電力系統(tǒng)變配電站繼電保護(hù)基本上都采用微機(jī)保護(hù)，工業(yè)與民用建筑變配電站繼電保護(hù)也普遍應(yīng)用與推廣采用微機(jī)保護(hù)。變配電站綜合自動化裝置除具有微機(jī)保護(hù)功能外，還具有就地監(jiān)控與遠(yuǎn)方調(diào)度功能。

2變配電站微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)

2.1 二次電路設(shè)計決定于硬件，保護(hù)功能決定于軟件
2.1.1傳統(tǒng)的繼電器保護(hù)二次電路需要根據(jù)保護(hù)所選用的繼電器來設(shè)計，二次電路設(shè)計比較復(fù)雜。微機(jī)保護(hù)的二次電路設(shè)計只需要按照其端子定義，進(jìn)行測量、控制與保護(hù)以及信號回路設(shè)計就可以了。由于保護(hù)功能決定與軟件，二次電路設(shè)計比較簡單。但因?yàn)楦鲝S家產(chǎn)品的端子定義不統(tǒng)一，微機(jī)保護(hù)的二次電路標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計比較困難。只能以端子定義有一定代表性的產(chǎn)品為基礎(chǔ)，進(jìn)行微機(jī)保護(hù)的二次電路標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計。
2.1.2 微機(jī)保護(hù)將需要的電流與電壓通過硬件采集到之后，各種保護(hù)功能均由軟件來實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)在大都采用組態(tài)軟件，而且按照保護(hù)種類進(jìn)行組態(tài)，不再按照保護(hù)對象分為線路、變壓器、高壓電動機(jī)、高壓電容器等保護(hù)裝置。硬件只有一到兩種，稱為綜合保護(hù)裝置或通用保護(hù)裝置。這樣二次電路設(shè)計就更為簡單。
2.2 保護(hù)試驗(yàn)、定值設(shè)置與維護(hù)簡單方便
2.2.1 微機(jī)保護(hù)的保護(hù)試驗(yàn)可以在現(xiàn)場進(jìn)行。通過鍵盤與液晶顯示，定值設(shè)置方便而準(zhǔn)確。
2.2.2 微機(jī)保護(hù)有自診斷功能，通過運(yùn)行與通信指示燈可隨時發(fā)現(xiàn)是否死機(jī)與通信中斷。通過鍵盤與液晶顯示可以觀察到各種測量參數(shù)與保護(hù)定值，硬件故障可更換模塊，維護(hù)簡單方便。

3目前變配電站微機(jī)保護(hù)存在的一些問題

3.1 由于微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，而變配電站綜合自動化系（微機(jī)保護(hù)）統(tǒng)包括監(jiān)控功能，它適用于電力系統(tǒng)變配電站。有些工業(yè)與民用變配電站采用電力系統(tǒng)變配電站綜合自動化系統(tǒng)產(chǎn)品，在產(chǎn)品選型與系統(tǒng)調(diào)度等方面盲目追求高標(biāo)準(zhǔn)。
3.2 電氣設(shè)計規(guī)范與電氣設(shè)計手冊不能根據(jù)新技術(shù)與新產(chǎn)品的發(fā)展及時進(jìn)行修訂，對微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用與推廣帶來一定影響，甚至成為其發(fā)展的瓶頸。變配電站綜合自動化系統(tǒng)（微機(jī)保護(hù)）普遍推廣后，進(jìn)線與母線分段短路器以及計量柜設(shè)置、操作電源設(shè)計、備用電源互投判電壓、低電壓保護(hù)判電流、負(fù)序電流與電壓保護(hù)等保護(hù)功能增加后，如何設(shè)置及整定等都有許多需要討論的問題。
3.3 國外微機(jī)保護(hù)發(fā)展很快，已經(jīng)向數(shù)字化發(fā)展，但國內(nèi)在電流與電壓互感器與斷路器操動機(jī)構(gòu)等方面的發(fā)展不配套，對微機(jī)保護(hù)的發(fā)展造成一定影響。
3.4 微機(jī)保護(hù)的發(fā)展對供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定有直接影響，例如保護(hù)選擇性連鎖技術(shù)可以有效防止變配電站越級跳閘，但供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定值要由供電部門來決定。要實(shí)現(xiàn)保護(hù)選擇性連鎖就必須經(jīng)過供電部門的同意，在國家規(guī)范沒有明確規(guī)定之前，這一先進(jìn)技術(shù)很難普遍推廣。又如將保護(hù)選擇性連鎖技術(shù)與方向保護(hù)用于環(huán)網(wǎng)式供電，可以更加提高環(huán)網(wǎng)式供電的可靠性，但也要通過供電部門的同意，在有關(guān)規(guī)范與設(shè)計規(guī)定中作出明確規(guī)定也非常困難的。

4變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸入有關(guān)問題分析

4.1 開關(guān)量輸入為微機(jī)保護(hù)的信號回路，它和控制回路與測量回路組成微機(jī)保護(hù)的三個外部接口電路。
4.2 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸入的種類
4.2.1 微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入分為位置信號、報警信號與監(jiān)視信號三種。
4.2.2 位置信號反映斷路器、隔刀閘離與接地刀閘合分狀態(tài)以及手車試驗(yàn)與運(yùn)行位置等。這些信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī)后，值班人員可以隨時觀察到現(xiàn)場的運(yùn)行狀態(tài)。有些還利用開關(guān)量輸入位置信號作為遙控允許合閘，以及重合閘等閉鎖信號。對于沒有計算機(jī)系統(tǒng)的變配電站遙控允許合閘信號就不再需要。
4.2.3 報警信號主要有變壓器的瓦斯與溫度信號，以及高壓電動機(jī)故障與工藝跳閘等信號。
4,2,4 監(jiān)視信號主要有合分閘回路斷線監(jiān)視、控制與合分閘電源監(jiān)視等。合分閘回路斷線與控制電源監(jiān)視由設(shè)計在微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部的開關(guān)量輸入來實(shí)現(xiàn)，它與二次電路設(shè)計無關(guān)。
4.3 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸入的電源電壓選擇
4.3.1 微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入的電源電壓有直流24V、直流110V、直流220V與交流220V四種。微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部開關(guān)量輸入采用光電隔離。電源電壓為直流24V時，開關(guān)量輸入的直流24V電源由微機(jī)保護(hù)裝置提供。電源電壓為直流110V、直流220V與交流220V時，開關(guān)量輸入的電源直接由直流110V、直流220V與交流220V操作電源提供。
4.3.2 直流24V、直流110V、直流220V比交流220V受線間電容的影響小。但直流24V不宜用于遠(yuǎn)距離的信號。交流220V容易受線間電容的影響。
4.4 變配電站微機(jī)保護(hù)開裝置關(guān)量輸入有關(guān)問題分析
4,4,1如果軟件通過斷路器的合分狀態(tài)來監(jiān)視合分閘回路斷線與控制電源，就可以省掉微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部的開關(guān)量輸入。合分閘電源監(jiān)視可以選用帶報警輔助接點(diǎn)的斷路器，其報警輔助接點(diǎn)接到微機(jī)保護(hù)的開關(guān)量輸入報警信號上來實(shí)現(xiàn)監(jiān)視。
4,4,2 電源電壓為直流24V時，開關(guān)量輸入的直流24V電源由微機(jī)保護(hù)裝置提供，如果在微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部的開關(guān)量輸入每個回路加一個反向保護(hù)二極管，將直流24V電源的負(fù)極與直流操作電源的負(fù)極連接在一起，電源電壓為直流24V電源時也可以利用軟件通過斷路器的合分狀態(tài)來監(jiān)視合分閘回路斷線與控制電源，但不能用于交流操縱電源。
4,4,3 微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入的路數(shù)一般為8～10路，有些多達(dá)12路。電力系統(tǒng)35kV以上的變電站開關(guān)量輸入信號比較多，工業(yè)與民用建筑10kV變配電站開關(guān)量輸入信號比較少，有8～10路完全可以滿足要求。對于位置信號與報警信號可以通過軟件組態(tài)來設(shè)置�？雌饋砗孟笥欣�于設(shè)計選用，實(shí)際使用過程中會使每個變配電站開關(guān)量輸入外部接線差別比較大，對維護(hù)不一定有利，也增加了軟件的內(nèi)容。變配電站開關(guān)量輸入位置信號數(shù)量要大于報警信號數(shù)量，比較合理的方案是把前幾位規(guī)定為位置信號，只把后4位規(guī)定為可設(shè)置位置與報警。
4.4.4 現(xiàn)在工業(yè)與民用建筑小型10kV變配電站也開始推廣微機(jī)保護(hù)，一般都不設(shè)置計算機(jī)。信號報警需要采用中央信號分路報警。除采用斷路器的合分狀態(tài)來監(jiān)視合分閘回路斷線與控制電源外，隔離與接地刀閘合分狀態(tài)以及手車試驗(yàn)與運(yùn)行位置等采集后，基本上沒有太大用途。微機(jī)保護(hù)裝置減少幾路開關(guān)量輸入位置信號雖然沒有太大意義，但有了這些開關(guān)量輸入位置信號端子，二次電路設(shè)計時就會把它設(shè)計上，從而增加了開關(guān)柜的接線，造成浪費(fèi)。從全國范圍來講造成的浪費(fèi)就會很大。如果有關(guān)設(shè)計規(guī)范與規(guī)定能作出一些規(guī)定，還是有一定實(shí)際意義的。
4.4.5 微機(jī)保護(hù)裝置保護(hù)出口的連接片設(shè)置一直是一個有爭議的問題。設(shè)置保護(hù)出口的連接片主要是為了方便保護(hù)試驗(yàn)。在作電流速斷試驗(yàn)時所加的試驗(yàn)電流要超過過電流保護(hù)定值，加速斷試驗(yàn)電流需要一定時間，此時過電流保護(hù)等就要動作。因此必須將過電流保護(hù)等退出。雖然可以利用軟件保護(hù)設(shè)置將過電流保護(hù)退出，電流速斷試驗(yàn)結(jié)束后再利用軟件保護(hù)設(shè)置將過電流保護(hù)投入。這樣電流速斷試驗(yàn)時軟件保護(hù)設(shè)置麻煩，由于沒有外部明顯標(biāo)志，電流速斷試驗(yàn)結(jié)束后軟件保護(hù)設(shè)置忘記將過電流等保護(hù)投入，不容易發(fā)現(xiàn)。
如果有過電流保護(hù)等出口連接片，電流速斷試驗(yàn)時只需要將過電流保護(hù)出口連接片打開，電流速斷試驗(yàn)結(jié)束后再將過電流保護(hù)出口連接片投入，就不需要通過軟件來解除過流等保護(hù)。不僅操作非常方便，而且有外部明顯標(biāo)志。這也是用戶要求有連接片的主要原因。
有些微機(jī)保護(hù)裝置有多個保護(hù)出口繼電器，連接片接在繼電器線圈的電源上。如果將連接片接到微機(jī)保護(hù)的開關(guān)量輸入上，來作為保護(hù)投入與退出的判據(jù)，可減少保護(hù)出口繼電器，降低成本，并可縮短速斷保護(hù)的動作時間。
4.4.6微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入還可以用來傳遞保護(hù)選擇性連鎖與備用電源互投信號，這應(yīng)可以減少外部控制電纜芯數(shù)。有利于調(diào)試與維護(hù)。
保護(hù)選擇性連鎖與備用電源互投的傳遞信號，可以利用通信來實(shí)現(xiàn)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線就是各單元之間可以相互交換信息，但通信都要求采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，不宜改動。利用開關(guān)量輸入與輸出傳遞保護(hù)選擇性連鎖與備用電源互投信號，也就是采用I/O通信技術(shù)，由于傳遞的信息量非常少，通信規(guī)約很簡單。采用專用的I/O通信線，可靠性也高。
4.4.7 有些微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入采用兩級光電隔離，為了增強(qiáng)抗干擾性能，其必要性有待討論。微機(jī)保護(hù)開關(guān)量輸入光電隔離的電流比較小，離散性也很大。如何加大光電隔離的電流，提高抗干擾性能，也是一個有待討論的問題。
4.4.8 采用交流操作時，線間電容對微機(jī)保護(hù)開關(guān)量輸入光電隔離干擾比較大。對于戶外變配電站，以及戶內(nèi)變配電站的變壓器瓦斯與溫度信號和高壓電動機(jī)的故障信號等，微機(jī)保護(hù)開關(guān)量輸入光電隔離干擾問題就更大。
4.4.9 采用交流操作時，微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部合分閘回路斷線與控制電源監(jiān)視有時也不穩(wěn)定。線間電容干擾是主要原因，解決起來比較困難。
4.4.10 微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入硬件與軟件雖然都很簡單，早期微機(jī)保護(hù)的開關(guān)量輸入處理的不太好，經(jīng)常出現(xiàn)誤報。現(xiàn)在硬件采用光電隔離技術(shù)，軟件采用數(shù)字濾波，微機(jī)保護(hù)的開關(guān)量輸入的誤報問題基本解決。由于開關(guān)量輸入報警信號對時間要求不嚴(yán)格，軟件可以采集若干次以后，進(jìn)行數(shù)字濾波后再報警或跳閘。
4.4.11 微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入的信號公共端接操作電源的負(fù)電源或電源的中性線（N線），有些則接操作電源的正電源或電源的相線（L線），也給二次電路設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化帶來影響。
4.4.12 微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入需要根據(jù)變配電站的使用要求，二次電路設(shè)計和微機(jī)保護(hù)裝置硬件與軟件設(shè)計，以及變配電站性質(zhì)來統(tǒng)一考慮，才能夠確定出比較合理的方案。這一工作涉及到產(chǎn)品開發(fā)、用戶以及變配電站設(shè)計等多個單位，統(tǒng)一認(rèn)識比較困難。

5變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸出有關(guān)問題分析

5.1 開關(guān)量輸出為微機(jī)保護(hù)裝置的遙控合分閘、保護(hù)跳閘出口與報警輸出回路，它和信號回路與測量回路組成微機(jī)保護(hù)的三個外部接口電路。
5.2 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸出的內(nèi)容
微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸出包括遙控合分閘出口、保護(hù)跳閘出口與報警出口，以及內(nèi)部防跳繼電器控制。
5.3 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸出有關(guān)問題分析
5.3.1 控制電源已經(jīng)引入微機(jī)保護(hù)裝置，合分閘出口通過兩個端子為有源輸出接點(diǎn)，電壓與控制電源相同，接點(diǎn)容量為交流5～10A，直流一般達(dá)不到5～10A。微機(jī)保護(hù)裝置沒有合分閘自保持時，只能靠延長合分閘繼電器吸合時間，由斷路器輔助接點(diǎn)來斷開合分閘控制。
5.3.2 報警出口應(yīng)為繼電器干接點(diǎn)，電壓應(yīng)為250V，接點(diǎn)容量為0.5～1A。報警應(yīng)有事故跳閘與事故預(yù)告兩個報警出口，三個端子中一個為公共端。有些微機(jī)保護(hù)裝置有多個報警出口，通過軟件可以設(shè)置為電流速斷與過電流等多個報警，實(shí)際應(yīng)用意義不大。有計算機(jī)系統(tǒng)的變配電站由通信將各種報警信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，計算機(jī)可以進(jìn)行報警，并顯示出各種報警內(nèi)容與時間。事故跳閘與事故預(yù)告兩個報警出口可以統(tǒng)一引到值辦室集中報警信號箱，作為計算機(jī)報警的后備報警。
5.3.3 無計算機(jī)系統(tǒng)變配電站，各開關(guān)柜的事故跳閘與事故預(yù)告兩個報警出口應(yīng)分別引到值班室分路報警中央信號屏，進(jìn)行分路報警。中央信號屏可按照常規(guī)中央信號屏來設(shè)計。微機(jī)保護(hù)裝置的事故跳閘與事故預(yù)告報警出口時間可以設(shè)置，但最長只有99秒；所以中央信號屏應(yīng)設(shè)計自保持電路，或微機(jī)保護(hù)裝置的事故跳閘與事故預(yù)告報警出口時間增加可設(shè)置為自保持功能。
常規(guī)中央信號屏只有事故跳閘與事故預(yù)告分路報警，所以有些微機(jī)保護(hù)裝置有多個報警出口，對于無計算機(jī)系統(tǒng)的變配電站更無必要，否則中央信號屏的設(shè)計就非常復(fù)雜。出現(xiàn)事故跳閘或事故預(yù)告報警報警后，值班人員可以從中央信號屏上觀察到是那一個開關(guān)柜發(fā)生事故跳閘或事故預(yù)告報警，然后到發(fā)生報警的開關(guān)柜前，從液晶顯示屏上可以觀察到報警的內(nèi)容與時間。
5.4 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置防跳回路有關(guān)問題分析
5.4.1 防跳回路是變配電站二次電路設(shè)計的一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容之一。如果不設(shè)計防跳回路，當(dāng)合閘回路發(fā)生故障而處于接通狀態(tài)時，手動分閘或事故跳閘后會馬上又合閘。如果是事故跳閘，事故沒有消除前又會馬上多次合閘與跳閘。如此反復(fù)不僅會使事故擴(kuò)大，斷路器也會因此損壞。所以防跳回路是必不可少的，而且要可靠。
5.4.2 傳統(tǒng)的防跳回路采用專用的有電流與電壓兩個線圈的防跳繼電器。其電流線圈串接在分閘回路，電流線圈一對常開接點(diǎn)用于分閘自保持，一對常開將電壓線圈并接在合閘回路，電壓線圈一對常開接點(diǎn)接在合閘回路進(jìn)行自保持，一對常閉串接在合閘回路。如果合閘回路發(fā)生故障而處于接通狀態(tài)時，當(dāng)手動分閘或事故跳閘時，防跳繼電器電流線圈起動，一對常開將電壓線圈起動，電壓線圈一對常開接點(diǎn)自保持，串接在合閘回路的一對常閉斷開合閘回路，就不能再合閘，起到防跳保護(hù)。
5.4.3 防跳繼電器小型化后可直接焊接在微機(jī)保護(hù)裝置線路板上，即內(nèi)部帶防跳。由于目前還沒有定型的交流防跳繼電器，微機(jī)保護(hù)裝置用于交流操作時，要將防跳繼電器取掉，因此就沒有防跳功能。此時二次電路中應(yīng)設(shè)計應(yīng)設(shè)計防跳，或選用帶防跳功能的操動機(jī)構(gòu)。
5.4.4 防跳繼電器電流線圈串接在分閘回路，二者額定電流必須匹配。防跳繼電器電流線圈的額定電流最小為0.5A，永磁操動機(jī)構(gòu)的分閘回路電流只有幾十毫安，無法起動防跳繼電器，選用永磁操動機(jī)構(gòu)時，二次電路中應(yīng)設(shè)計應(yīng)設(shè)計防跳，或選用帶防跳功能的永磁操動機(jī)構(gòu)。
5.4.5 由于防跳繼電器電流線圈串接在分閘回路，微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部防跳與操動機(jī)構(gòu)不宜同時采用，應(yīng)優(yōu)先采用操動機(jī)構(gòu)內(nèi)部的防跳，此時微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部防跳繼電器應(yīng)取消。
5.4.6 為了解決交流操作的防跳問題，有些微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部設(shè)計了防跳，電路比較復(fù)雜，需要經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)后才可以推廣應(yīng)用。
5.4.7 可以進(jìn)行采用軟件防跳的研究。將微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部分閘繼電器的一對常閉接點(diǎn)串接在合閘回路，分閘繼電器只要吸合，就將合閘回路斷開。在有分閘時，軟件判到合閘回路發(fā)生故障而處于接通狀態(tài)后，將分閘繼電器吸合并發(fā)出報警。由于它與分閘回路沒有直接聯(lián)系，所以可以用于交流操作，也可以與操動機(jī)構(gòu)內(nèi)部防跳同時采用。

6變配電站微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入有關(guān)問題分析

6.1 模擬量輸入為微機(jī)保護(hù)裝置的測量回路，它和信號回路與控制回路組成微機(jī)保護(hù)的三個外部接口電路。
6.2 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入的內(nèi)容
6.2.1 微機(jī)保護(hù)裝置的模擬量輸入包括電流與電壓測量。然后由軟件計算出有功與無功功率、功率因數(shù)以及有功與無功電能等參數(shù)。
6.2.2 電流測量根據(jù)現(xiàn)有電流互感器的特性有測量與保護(hù)電流測量、高壓電力電容器不平衡電流，電源中性點(diǎn)接地的供配電系統(tǒng)零序電流和電源中性點(diǎn)不接地的供配電系統(tǒng)單相接地后的對地不平衡電容電流等。
6.2.3 電壓測量有母線電壓、線路電壓、高壓電力電容器不平衡電壓和電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地不平衡電壓。負(fù)序與零序電壓由軟件計算來取得。
6.2.4 變壓器等溫度測量為直流模擬量信號，工業(yè)與民用建筑變配電站一般不直接測量變壓器溫度，只采集變壓器溫度越限報警信號。
6.3 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集方式與采集輸入最大值
6.3.1 微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集方式為交流采樣。電流測量采集電流互感器二次值，電壓測量采集電壓互感器二次值。
6.3 2 微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入測量電流采集最大值為5A。有些微機(jī)保護(hù)裝置擴(kuò)大為10A，此時過負(fù)荷與過電流保護(hù)就可以用測量電流來判斷。
6.3.3 微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入保護(hù)電流采集最大值有50A與100A兩種，可以根據(jù)供配電系統(tǒng)短路電流大小來選用。
6.3.4 現(xiàn)在開始生產(chǎn)二次側(cè)額定電流為1A的電流互感器，可將電流互感器二次側(cè)負(fù)載能力提高25倍，此時微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集最大值應(yīng)應(yīng)為1A。主要用于高壓電動機(jī)出線。
6.3.5微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入零序電流采集，電源中性點(diǎn)接地的供配電系統(tǒng)零序電流與變壓器低壓側(cè)零序電流采集最大值選用5A。電源中性點(diǎn)不接地的供配電系統(tǒng)零序電流采集最大值選用1A，最好選用0.5A。因?yàn)殡娫粗行渣c(diǎn)不接地的供配電系統(tǒng)零序電流互感器一次側(cè)額定電流為40A與20A ，二次側(cè)額定電流為0.1A、0.2A與0.5A。微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部測量零序電流的小互感器可選用1A穿芯式，一次側(cè)繞兩匝就為0.5A，繞四匝就為0.25A。

6.3.6微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入母線與線路電壓以及電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的采集最大值可選用150V。
6.4 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集路數(shù)
6.4.1微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入需要測量三相或兩相測量電流、三相或兩相保護(hù)電流、差動保護(hù)一次側(cè)與二次側(cè)三相電流、零序電流、變壓器低壓側(cè)零序電流、高壓電力電容器不平衡電流與電壓、三相母線電壓、三相線路電壓、以及電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地不平衡電壓等。
6.4.2微機(jī)保護(hù)裝置如果按照保護(hù)對象來分類，應(yīng)根據(jù)保護(hù)對象的要求來確定模擬量輸入采集路數(shù)，這樣各種微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集路數(shù)就不同，產(chǎn)品種類多不利于批量生產(chǎn)。
6.4.3微機(jī)保護(hù)裝置如果為通用型，模擬量輸入采集路數(shù)就要經(jīng)過優(yōu)化組合來確定出最佳路數(shù)。對于用于工業(yè)與民用建筑變配電站的微機(jī)保護(hù)裝置還是有可能的。微機(jī)保護(hù)裝置為通用型，不僅有利于批量生產(chǎn)，對變配電站二次電路設(shè)計和日后運(yùn)行管理與維護(hù)都有好處。
6.4.4用于工業(yè)與民用建筑變配電站的通用型微機(jī)保護(hù)裝置，微機(jī)保護(hù)模擬量輸入路數(shù)可選擇為11路。分別測量三相相測量電流、三相相保護(hù)電流、三相母線電壓、兩路零序電流。電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地不平衡電壓，可以由電壓互感器監(jiān)測裝置統(tǒng)一測量。
6.4.5電源進(jìn)線有一路零序電流測量可改為測一相線路電壓。兩路零序電流測量可以測量變壓器高低壓側(cè)零序電流，高壓電力電容器出線有一路零序電流測量可改為測高壓電力電容器不平衡電壓，測不平衡電壓需要單獨(dú)安裝電壓互感器，工業(yè)與民用建筑變配電站高壓電容器補(bǔ)償容量不會太大，一般可以不測量不平衡電壓。高壓電動機(jī)一路零序電流測量可改為測差動零序電流，以實(shí)現(xiàn)高壓電動機(jī)零序差動保護(hù)。
6.5 變配電站微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)
微機(jī)保護(hù)裝置模擬量輸入采集A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，直接關(guān)系到測量精度。選用12位A/D，其分辨率為4096，測量精度可以達(dá)到2～5‰。對工業(yè)與民用建筑變配電站不一定需要選用12位以上的A/D。CPU內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換為10位，10位A/D分辨率為1024，用來測量三相保護(hù)電流與電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地電壓（零序電壓）時，保護(hù)電流測量最大值為100A，電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地電壓（零序電壓）測量最大值為150V，可以滿足保護(hù)電流測量精度3％的要求。

7變配電站電流與電壓互感器二次側(cè)接地及對地絕緣有關(guān)問題分析

7.1 變配電站電流與電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)要求一點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地各基地點(diǎn)電位變化，會影響到微機(jī)保護(hù)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。差動保護(hù)所有電流互感器二次側(cè)中性點(diǎn)必須集中一點(diǎn)再接地。用于并網(wǎng)電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)也必須集中一點(diǎn)再接地。變配電站采用等電位聯(lián)結(jié)后，上述兩個接地集中一點(diǎn)后可接到等電位聯(lián)結(jié)線上，其他電流與電壓互感器二次側(cè)中性點(diǎn)可就地接到聯(lián)結(jié)線上。
7.2 變配電站操作電源需要單獨(dú)設(shè)置對地絕緣檢測。電源中性點(diǎn)不直接接地供電系統(tǒng)的高壓側(cè)對地絕緣檢測，還需要進(jìn)行研究，

8變配電站微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部電源有關(guān)問題分析

8.1 微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部采用標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)電源為定型產(chǎn)品，其輸入為交直兩用，輸入電壓范圍比較寬，可達(dá)80～260V�？梢灾苯佑勺兣潆娬局绷�110V與220V以及交流220V操作電源供電。開關(guān)電源的輸出根據(jù)微機(jī)保護(hù)裝置的要求有直流5V、±12V與24V。5V電源給CPU及外圍芯片供電，經(jīng)過DC5V / DC5V 隔離電源模塊給通信芯片供電。24V電源給出口繼電器供電。±12V電源給交流采樣放大器供電，現(xiàn)在交流已經(jīng)取消采樣放大器，因此±12V電源就可取消。
8.2 微機(jī)保護(hù)裝置采用嵌入式CPU與CMOS外圍芯片，耗電量非常小。直流5V電源又稱為系統(tǒng)電源，容量為0.5A。直流24V電源又稱為現(xiàn)場電源，根據(jù)所選用的繼電器線圈最大電流來決定其容量，繼電器不會同時動作，一般容量為0.2A～0.3A，開關(guān)量輸入電壓為直流24V時，可選0.3A。
8.3 開關(guān)電源的輸入與輸出都有濾波電解電容器，其容量加大后，可延長微機(jī)保護(hù)裝置允許斷電時間，一般可達(dá)到斷電0.5s不死機(jī)。這樣就降低了對備用電源切換時間的要求，可以不再選用在線式UPS不間斷電源。但備用電源切換時間應(yīng)小于微機(jī)保護(hù)裝置保護(hù)跳閘出口時間，一般為35ms。備用電源切換時間就應(yīng)小30ms。
8.4 微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)電源輸入加光隔后給CPU一個開關(guān)量輸入信號后，開關(guān)電源的供電電源斷電后，0.5s內(nèi)能發(fā)出斷電報警信號，如果供電電源0.5s內(nèi)恢復(fù)不了，發(fā)出的斷電報警信號就消失。
8.5 微機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置用于交流操作時，微機(jī)保護(hù)裝置供電電源一直是一個比較難處理的問題。國外有不需要外部供電電源的微機(jī)保護(hù)裝置，微機(jī)保護(hù)裝置電源由電流互感器提供。國內(nèi)有些單位也開始開發(fā)。保護(hù)跳閘需要由斷路器操動機(jī)構(gòu)的電流脫扣器跳閘。這種方案只適用于交流操作無計算機(jī)系統(tǒng)的小型變配電站。
8.6 微機(jī)保護(hù)裝置電源由電流互感器提供，技術(shù)上會有一定難度，電流互感器一次側(cè)負(fù)荷比較小時，微機(jī)保護(hù)裝置會失去電源而停止運(yùn)行。建議微機(jī)保護(hù)裝置電源由電壓互感器提供，再由電流互感器給5V與24V電源濾波電解電容器充電，并加穩(wěn)壓管保護(hù)，技術(shù)上可能簡單一些。

9變配電站微機(jī)保護(hù)裝通信有關(guān)問題分析

9.1 微機(jī)保護(hù)裝置的通信主要指各微機(jī)保護(hù)裝置與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)時的通信。電力系統(tǒng)變配電站與工業(yè)與民用建筑變配電站要求差別比較大。電力系統(tǒng)變配電站需要采用通信管理單元與電力系統(tǒng)上一級調(diào)度通信，通信規(guī)約必須選用電力系統(tǒng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約。
9.2 工業(yè)與民用建筑變配電站需要與工廠計內(nèi)部的算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，有DCS系統(tǒng)的工業(yè)用戶還要求與DCS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。此時可以不經(jīng)過通信管理單元，直接由變配電站管理計算機(jī)通過串行通信接口或網(wǎng)卡進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，由于只需要采集數(shù)據(jù)與信號，不需要遙控操作，可以采用RS－485標(biāo)準(zhǔn)接口與MODBUS標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。通信速率可為9600與19200波特，也可以采用以態(tài)網(wǎng)。
9.4 如果微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)上分為采集與顯示兩個單元，二者之間的通信可以可以采用RS－485標(biāo)準(zhǔn)接口，通信速率可為19200或38400波特，可以不采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。各顯示兩個單元與通信管理單元或變配電站管理計算機(jī)之間的通信，可采用RS－485標(biāo)準(zhǔn)接口，也可CAN總線，但應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

10變配電站微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)有關(guān)問題分析

10.1 現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)為一個單元，國內(nèi)均為戶內(nèi)型產(chǎn)品。
10.2 可以將微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)分為兩個單元，第一單元為數(shù)據(jù)采集、開關(guān)量輸入與輸出以及保護(hù)處理等，第二單元為顯示、保護(hù)設(shè)置、功率與電能計算以及與通信管理單元或變配電站管理計算機(jī)通信等。
10.3 微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)分為兩個單元后，外殼結(jié)構(gòu)可簡化，成本可降低。第一單元為全封閉金屬結(jié)構(gòu)，安裝于開關(guān)柜儀表室內(nèi)，可縮短開關(guān)柜內(nèi)部接線，安裝時容易與開關(guān)柜柜體絕緣，可以提高抗干擾性能。第一單元還可以安裝于戶外操作箱內(nèi)，可用于戶外變配電站，可以節(jié)省大量測量與控制電纜，減少設(shè)計與施工工作量。還可以用作戶外變配電站的后備保護(hù)。用于老變配電站改造，可以一路一路進(jìn)行，改過程中停電時間短。
10.4 微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)分為兩個單元后，對軟件編寫有一定好處。第一單元可直接采用匯編語言，以提高軟件的執(zhí)行速度。開發(fā)定型后基本上不再改變。顯示單元主要負(fù)責(zé)顯示、保護(hù)設(shè)置、計算與通信，可以采用高級語言編程，可提高軟件開發(fā)速度，也方便軟件修改與升級。
10.5 微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)分為兩個單元后，可以改變變壓器差動保護(hù)的結(jié)構(gòu)方式�？梢圆捎脙蓚�第一單元分別安裝于變壓器兩側(cè)，再和一個用于差動保護(hù)的顯示單元通信，可以增加第一單元的通用性。當(dāng)然變壓器差動保護(hù)的計算方法要改變。

11工業(yè)與民用變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開發(fā)有關(guān)問題分析

11.1現(xiàn)在工業(yè)與民用變配電站微機(jī)保護(hù)裝置，基本上是在電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)的，有些直接推廣電力系統(tǒng)變配電站微機(jī)保護(hù)裝置。在保護(hù)配置等方面存在一定問題。根據(jù)工業(yè)與民用變配電站的特點(diǎn)，開發(fā)用于工業(yè)與民用變配電站微機(jī)的保護(hù)裝置有一定的必要性。
11.2工業(yè)與民用變配電站微機(jī)保護(hù)裝置的測量與信號輸入，比電力系統(tǒng)變配電站要少一些。所以硬件應(yīng)采用通用型，軟件應(yīng)按照保護(hù)性質(zhì)來組態(tài)。
11.3工業(yè)與民用變配電站在沒有計算機(jī)系統(tǒng)時，就不再需要通信接口，信號輸入更少。用于交流操作時，微機(jī)保護(hù)裝置及操作電源如何解決，存在一定問題。開發(fā)無需外部電源的用于工業(yè)與民用變配電站微機(jī)保護(hù)裝置，需要進(jìn)一步進(jìn)行市場調(diào)查與技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。
11.4在工業(yè)與民用變配電站推廣一些新技術(shù)，比電力系統(tǒng)變配電站要容易一些。保護(hù)選擇性連鎖、備用電源互投改進(jìn)等，可以在工業(yè)與民用變配電站微機(jī)保護(hù)裝置開發(fā)中進(jìn)行。

12工業(yè)與民用建筑變配電站微機(jī)機(jī)保護(hù)裝置軟件設(shè)計有關(guān)問題分析

12.1 微機(jī)保護(hù)硬件確定后，保護(hù)功能由軟件來完成。軟件還可以改善與增加微機(jī)保護(hù)裝置的功能。現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)裝置基本上都可以由軟件來計算有功與無功電能，完全能夠滿足內(nèi)部核算的要求�？梢栽黾右粋�各微機(jī)保護(hù)裝置之間的專用通信與I/O通信，各微機(jī)保護(hù)裝置之間直接采用簡單的通信協(xié)議相互通信，利用軟件可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)選擇性連鎖，改進(jìn)備用電源互投，由電壓互感器統(tǒng)一處理單相接地保護(hù)等。外部控制與信號電纜可以大量減少。
12.2 微機(jī)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集單元軟件內(nèi)容
12.2.1 微機(jī)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集單元軟件包括：模擬量輸入、開關(guān)量輸入與輸出、速斷與過電流等基本保護(hù)處理、合分閘出口處理以及與顯示單元通信等。用于后備保護(hù)時還包括與計算機(jī)通信。
12.2.2微機(jī)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集單元軟件適時性要求比較高，宜采用匯編語言編程。
121.3 微機(jī)保護(hù)裝置顯示單元軟件內(nèi)容
12.3.1 微機(jī)保護(hù)裝置顯示單元軟件包括：各種界面顯示、參數(shù)組態(tài)、開關(guān)量輸入組態(tài)、保護(hù)設(shè)置與定值組態(tài)、過負(fù)荷保護(hù)處理、高壓電動機(jī)堵轉(zhuǎn)與熱保護(hù)等特殊保護(hù)處理，同數(shù)據(jù)采集單元通信以及與通信管理單元或變配電站管理計算機(jī)通信等。
12.3.2 微機(jī)保護(hù)裝置顯示集單元軟件適時性要求不高，界面顯示比較多，可采用高級語言編程。顯示界面要盡量符合變配電站使用習(xí)慣與要求，達(dá)到不看使用說明書就可以進(jìn)行操作。
12.4 微機(jī)保護(hù)裝置斷電報警有關(guān)問題分析
12.4.1 微機(jī)保護(hù)裝置供電電源斷電后，就失去保護(hù)應(yīng)立即報警。有計算機(jī)時通信中斷，所有信號也不顯示，值班人員雖然可以發(fā)現(xiàn)，但由于沒有報警，值班人員發(fā)現(xiàn)比較困難。有些微機(jī)保護(hù)裝置采用繼電器來進(jìn)行報警，微機(jī)保護(hù)裝置供電電源斷電后繼電器也斷電，由其常閉接點(diǎn)來報警。這種方案一是繼電器一直通電，另外由繼電器常閉接點(diǎn)來報警，繼電器斷電后，常閉接點(diǎn)一直閉合，報警就一直存在，中央信號屏與計算機(jī)報警解除就比較特殊。
12.4.2 微機(jī)保護(hù)裝置可以在電源板內(nèi)增加一個光電隔離元件，再將電源板內(nèi)濾波電解電容器容量加大，微機(jī)保護(hù)裝置供電電源斷電后，軟件判到光電隔離元件提供的斷電信號后，可以立即發(fā)出瞬時報警。
12.5 微機(jī)保護(hù)裝置有功與無功電能計算軟件有關(guān)問題分析
12.5.1 現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)裝置采用最新嵌入式CPU，運(yùn)行速度很高，速斷保護(hù)再采用突變量起動，CPU就有更多時間來計算有功與無功電能。有功與無功電能計算周期越短，計算精度越高。
12.5.2 有功與無功電能精度達(dá)到2～3％就可以滿足內(nèi)部核算的要求。所以由微機(jī)保護(hù)裝置計算有功與無功電能完全可以滿足內(nèi)部核算的要求，可以不再設(shè)計脈沖有功與無功電能計數(shù)輸入。開關(guān)柜也不需要安裝有功與無功脈沖電能表。如果進(jìn)行收費(fèi)需要經(jīng)過計量部門認(rèn)證，微機(jī)保護(hù)裝置計算有功與無功電能要取得計量部門認(rèn)證比較困難，此時應(yīng)設(shè)計計量柜。
12.5.3 微機(jī)保護(hù)裝置計算有功與無功電能，除縮短計算周期提高計算精度外，還要設(shè)計好斷電表底數(shù)保護(hù)。并應(yīng)具有分時間段記錄功能。
12.5.4 微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)上分為兩個單元后，有功與無功功率、功率因數(shù)、有功與無功電能由顯示單元軟件來計算，這樣不僅軟件編寫簡單，計算周期可以縮短到一個周波。
12.6 微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸入軟件有關(guān)問題分析
12.6.1 微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸入，軟件應(yīng)加數(shù)字濾波，即采集若干次后再進(jìn)行處理。微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸入信號有位置信號與報警或跳閘信號三種。位置信號只反映狀態(tài)，不報警。報警信號發(fā)生后進(jìn)行報警不跳閘，跳閘發(fā)生后進(jìn)行跳閘并報警。軟件應(yīng)能進(jìn)行三種組態(tài)。
12.6.2 微機(jī)保護(hù)裝置可以將開關(guān)量輸入的斷路器分閘與合閘位置，接在分閘與合閘回路。這樣可以由軟件來進(jìn)行控制電源斷電、分閘與合閘回路斷線與軟件防跳。
12.6.3 軟件判到斷路器分閘與合閘位置，都接通或都不通時，說明為控制電源斷電或分閘與合閘回路斷線，應(yīng)發(fā)出報警。，
12.6.4 能否利用軟件來進(jìn)行防跳，需要進(jìn)行討論。將分閘繼電器的吸合時間適當(dāng)加長，分閘繼電器的吸合時，其長閉接點(diǎn)將合閘回路斷開，此時軟件判到合閘回路有故障，將分閘繼電器永久保持吸合，并報警，可以防止合閘回路有故障時再合閘。
12.6.5 手動分閘時分閘繼電器不動作，只能在分閘繼電器不動作時，軟件判到斷路器分閘時起動延時，如果在很短時間內(nèi)斷路器馬上又合閘，說明合閘回路有故障，應(yīng)立即由軟件通過分閘繼電器進(jìn)行分閘，并永久保持吸合，同時報警，可以防止合閘回路有故障時再合閘。
12.7微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸出軟件有關(guān)問題分析
12.7.1 微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)量輸出軟件包括合分閘繼電器與報警繼電器控制。
12.7.2根據(jù)遙控命令來控制合分閘繼電器。根據(jù)保護(hù)處理來進(jìn)行分閘輸出。
12.7.3 利用軟件通過控制合分閘繼電器進(jìn)行防跳。
12.7.4 微機(jī)保護(hù)裝置采集單元開關(guān)量輸出控制要絕對可靠，繼電器電源最好也由軟件控制。電纜截面選擇等都有許多需要討論的問題。
12.8 微機(jī)保護(hù)裝置模擬輸入軟件有關(guān)問題分析
12.8.1 微機(jī)保護(hù)裝置采集單元模擬量輸入軟件包括11路模擬量輸入的采集與處理。
12.8.2 11路模擬量輸入中CPU內(nèi)部的四路10位A/D，用來采集三相保護(hù)電流與電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地電壓（零序電壓），其余8路由外部8路12位A/D芯片來采集。三相保護(hù)電流最大值為100A，電源中性點(diǎn)不接地供配電系統(tǒng)單相接地后的對地電壓（零序電壓）最大值為100V。
12.8.3 應(yīng)開展瞬時起動保護(hù)以及最大值判據(jù)、保護(hù)選擇性連鎖以及備用電源互投的研究。
12.9 微機(jī)保護(hù)裝置通信軟件有關(guān)問題分析
12.9.1 微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)上分為兩部分后，就有兩個通信。一個是采集單元與顯示單元之間的通信，一個是顯示單元與上一級計算機(jī)之間的通信。
12.9.2 采集單元與顯示單元之間的通信采用RS－485，通信波特率可選19200或38400。通信規(guī)約采用非標(biāo)準(zhǔn)自編規(guī)約。
12.9.3 顯示單元與上一級計算機(jī)之間的通信，可以采用RS－485，或以態(tài)網(wǎng)。工業(yè)與民用建筑變配電站采用RS－485后，可以采用MODBUS標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約,以便于和DCS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通信波特率可選9600或19200。與電力系統(tǒng)調(diào)度通信必須采用電力系統(tǒng)最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。