浅析35kv变电站继电保护、安全监测微机控制系统

【摘要】本文针对抚宁留守营35kV变电站的建设对相应的继电保护、安全监测以及控制的微机系统进行了相应的分析。这个系统利用相应的计算机技术能够实现对相应的变电站全站的相应的电气设备以及全部馈电线路的进行集中的保护、巡回检测以及电压及无功功率补偿等相应功能的综合控制。此外本文还针对微机控制系统的功能、特点、系统的组成进行了详细的介绍。
【关键词】变电站,微型计算机,继电保护,安全监控,电压和无功控制
中国分类号：TK0 文献标识码：A   文章标号：2095-2104（2012）03-0001-02
 
 
前言
   随着科学技术的快速发展,现代社会对于电力工业的安全可靠运行以及电力变电站的自动化水平提出了更加高的要求。每年在我国都有数以百计的变电站投入运行,同时还有数以百计的变电站处于扩建、更新和改造的状态。因此对于变电站的微机保护和监控系统的研究有着十分重要的现实性意义。而目前，我国的相应的系统技术尚且还处于相应的开发和试用阶段。为了充分发挥计算机应有的作用,以及充分降低整个控制系统的造价以及充分提高系统相应的的可靠性,需要对相应的系统进行相应的改进。

1. 系统相应的功能以及特点

微机控制系统的主要功能有：对全变电站实现相应的继电保护、安全监测，同时可以实现电压和无功控制,中央信号等主要任务和功能。
微机控制系统的主要特点

• 一个功能较为齐全的微机控制系统能够将全变电站的相应的保护、控制、安全监测和中央信号集中设置在相应的集控台上,能够充分发挥微机的相应功能和作用，系统结构较为紧凑,同时节省了相应的占地面积。

（２）可靠性高。微机保护系统采用的是双机热备用的形式同时配备了相应的能够实现自诊断、自启动以及备用自投入的相应的硬、软件,充分提高了整个电力系统的可靠性。
（３）开关量的输入、输出系统采用相应的光电隔离的形式,同时采用了多电源进行独立供电的结构形式，同时采取了相应的屏蔽措施,能够充分提高系统相应的抗强电场干扰相应的能力。
（４）操作使用较为方便。系统配置了相应的监控程序,同时对原键盘的功能进行了相应的改造,能够方便运行人员进行相应的操作和维护。
（５）硬件通用性较强。只要修改相应的软件,就可以应用于不同类型的变电站之上。
２系统的构成
微机控制系统由３台微机组成,其中１台微机主要用于对变电站实施相应的安全监测；另,2台微机用于对变电站进行相应的继电保护，同时对变电站电压及无功进行相应的综合控制。上述2台微机在功能上是双工的,由谁进行相应的运行和保护,由谁进行相应的运行控制可以由相应的运行人员进行选定,而且可以进行随时的切换。为了充分利用相应的安全监测机,开发了故障记录的功能具体包括：故障电流、电压的记录、操作记录和单相接地监视功能以及进行自动选线的备用功能。对一些较为重要的系统功能,都在软件和硬件两个方面采用了相应的互为备用的原则。
系统同时采取了相应的屏蔽、隔离和接地等一系列的措施。电路板之间选用总线的连接结构。
系统由５０多块电路板组成，根据变电站相应的规模和功能要求的不同而不同。主要包括主机板、a/d转换板、模拟量处理板、开关量输入及输出板、中央信号板、时钟板、继电器和电源等模块。

• 主机。相应的保护机和电压及无功控制机采用Z一80A cpu,时钟频率为4Mhz。安全监测机由6502CPU苹果机来承担。保护机和控制机的相应的程序和整定值固化在ERROM内,系统采用了相应的双机互为备用的设计原则,能够在变电站一次系统不停电的情况下,通过进行双机倒换,使保护机能够及时更换变为事先离线整定好的相应的整定值；也可以像常规继电保护装置的情况一样,在面板上采取相应的改变整定销的方法进而转换相应的整定值,进而能够充分提高了系统相应的整定值修改的灵活性以及系统运行的可靠性。在系统的运行过程中,运行人员能够通过各机的显示器,随时了解系统的运行状态。
• Ａ／Ｄ转换板。Z一80A计算机采用的为１２位Ａ／Ｄ芯片,64路交流信号模拟量输入,输入范围为士10V,共用采样保持器,每通道的转换时间为40us。系统采用相应的变送器将交流强电信号转变为相应的弱电直流信号进行数据的采样,采用分辫率为10位的A/D芯片,输入范围控制在0~10V。增益可调,每通道转换时间设置为５０ｕｓ
• 模拟量处理电路.将PT、CT输出的强电信号用辅助PT,CT隔离和变换变为相应的弱电信号,同时将相应的电流量信号转变为相应的可调量程的电压信号,然后通过相应的滤波电路,滤去模拟信号中的相应的高频干扰的分量,供相应的Z一80A计算机进行相应的交流和采样工作。
• 开关量输入输出电路。2台Z-80A机都配有相应的144路开关量输出口,通过光电隔离输出至继电器做为相应的开关动作及光字信号进行输出。苹果机配有64条路输出口。
• 中央信号板。能够实现对集控台的弱电的选线操作、同时能够对相应的事故及预告音响信号和光字信号等相应的集控功能。
• 电源。电源是计算机系统中一项十分关键的设备,系统要采用不间断电源UPS供给相应的交流电220v,同时还要采用3台高抗干扰能力的稳压电源向台主机进行供电,另外还要采用多台稳压电源分别向相应的集控系统、继电器以及光电隔离系统进行供电。对于多电源供电系统的地线要尽量分开,达到缩小相应的干扰半径的目的,稳压电源的外壳要采取相应的接地屏蔽的措施。同时还要配合相应的软件及硬件的抗干扰措施。

３软件的构成

• １保护软件算法的特点

　　进行电力系统继电保护对相应的保护装置有着快速性和准确性的相关要求。当相应的电力系统出现故障的情况之下,所采集的运行参数处于一种暂态的，同时还包含着众多的干扰成份,所以相应的软件算法及软件结构要具备较高的计算精度同时还要具有良好的的暂态响应特性。为了达到这样的目标，可以采用几种不同的长度采样窗口的算法：有二阶差分法和富氏算法来进行相应交流信号基波的幅值的计算。差分法的特点是：采样窗短、响应速度快,但是频率特性和计算精度较差。富氏算法的特点是：具有较强的数字滤波作用，具有较高的测量精度,但是相应的响应速度比较慢。将这两种算法进行结合使用,能够充分发挥启动量计算快,动作量计算准的相关优点,同时经过启动量启动后相应的软件能够实现长窗采样,能够在在没有故障启动的情况下,避免进行长窗采样,这样可以有效提高进行扫描监测的速度,同时可以有效避免相应故障的发生。
3.2保护软件的相关流程
保护软件采用模块式的结构,共分4大功能模块,其结构见如下。每条馈电线在软件中都有相应的软件开关,通过相应开关的切换,能够实现较强的通用性。

1. 自诊断、自启动及它启动模块:在系统投入运行之前,可以利用自诊断程序对相应的I/O通道、A/D转换系统、存贮器、光字信号及继电器等进行相应的自检工作;在系统的运行过程中,软件同样能够自动对主要部件进行实时的检测工作,发现相应的缺陷时,会即时进行报警。

2)数据采集及规格化模块:这个模块采样频率,长窗为600Hz,短窗为682Hz。系统能够对动作量的长窗采样间隔,随着电网频率的变化作出相应的调整工作,能够充分保证交流幅值计算的准确性;
3)幅值计算及启动比较模块:用差分法将启动窗的采样数据计算出相应的幅值,同样将此幅值与启动整定值进行比较,用来确定是否进行启动长窗采样和计算;
4)故障处理模块:当有相应的启动信号时,立即按照长窗采集数据,同时用富氏算法计算得出相应的线路电流幅值和母线电压幅值,然后根据线路的软件开关所设置的继电保护类型,进行相应的故障处理工作。
3.3安全监测主流程图
监测机软件同样采用了相应的模块式结构,根据功能需要进行调用。
4运行结论
该系统具有功能齐全,技术性能先进等技术特点,同时还具有较高的可靠性,采用了双微机保护互为备用及电压以及无功综合控制等相关措施,在自动化程度方面有了很大的提高,一方面减少了值班人员进行监盘、抄表和维护等方面的工作量,另一方面减少了相应的故障率。
【参考文献】
　　［1］龚强，王津．地区电网调度自动化技术与应用．北京: 中国电力出版社，2005.
　　［2］刘健，倪建立，邓永辉．配电自动化系统．中国水利电力出版社，1999．
　　［3］电子产品设计规范国家标准汇编，中国标准出版社．