微机保护在电力工程中的应用与发展

经过近几十年的应用、研究以及发展，微机保护在电力系统当中已经取得了显著的成效，具有相对比较好的经济效益，使得电力系统运行管理水平得到大幅度的提升。为此，对于微机继电保护在电力工程当中的应用以及发展进行深入的研究具有极其重要的意义。
1、电力系统继电保护的作用分析
在电力系统的实际运行过程当中， 很有可能存在不正常运行的状态或者是各种各样的故障， 其中出现各种形式的短路问题是相对来说zui为危险以及zui常见的， 这主要是由于短路问题的出现所产生的后果也相对比较大， 短路后较大的电流以及燃起的电弧会破坏到故障元件。另外，非故障元件流经短路电流时， 在电动力以及发热的条件下就会降低非故障元件的使用寿命，甚至是对其造成破坏，并且还将会大幅度的降低电力系统中部分地区的电压， 对于工厂产品质量以及用户工作的稳定性造成不利的影响。除此之外，还有可能对于电力系统并列运行的稳定性造成破坏，使得系统出现振荡，严重时还有可能瓦解整个系统。
对于电力系统来说，电气元件的正常工作环境受到损坏，但是没有出现故障问题，这就属于一种不正常运行状态。比如说，由于负荷大于电气设备的额定值的时候，此时就会使得电
流升高， 这样就将会造成绝缘材料和元件载流部分的温度增加，使得绝缘的损坏和老化速度加快，甚至还有可能引发故障的发生。其中不正常运行状态以及故障都有可能导致电力系
统发生故障。
在电力系统中， 通过各项积极措施的合理应用来将出现故障的概率降低，同时在出现故障的时候，还应该对故障元件有选择性以及快速的切除， 这是对于电力系统安全运行进行保护的zui为有效的方法， 并且对于切除时间的要求相对比较苛刻，需要短到十分之几秒，大量的实践证明，只有将保护装置装设在每个电气元件上才有可能满足要求。
2、企业供电系统继电保护发展历程简介
随着电力系统的不断发展， 对于继电保护方面的要求也在逐渐增加，与此同时，通信技术、计算机技术与自动化技术有为继电保护技术的发展带来了新的机遇。为此，自20世纪50年代开始，我国的继电保护技术发展就经历了四个发展阶段，分别是机电（电磁）式、晶体管式、基于集成运算放大器的集成电路和微型计算机继电保护。其中钢铁冶金企业当中的继电保护技术发展对于这四个阶段严格的遵循，其中，本钢的机电（电磁）式继电保护历经时间zui长，同时应用范围也zui广、数量也zui多，其由此直接进入到了微型计算机继电保护时代。
从两千年开始， 将微机综合自动化保护技术引入到了本钢集团，在经验以及技术的积累下，在2003年对于微机继电保护技术发起冲击， 先后引入了上海申瑞等厂家的综合自动化保护产品， 在近些年更换以及新建的各变电所当中被普遍的应用，同时也在向其他的变电所进行全面推广。
3、微机继电保护技术在电力工程中的应用分析
3.1 安装微机继电保护装置的绩效
（1）灵活性比较高，对于控制以及保护特性利用软件就能够方便的改变，通过逻辑判断能够将各种互锁得以实现。
（2）功能多、速度快、精度高。测量部分数字化能够将精度大幅度提升，CPU速度提高使得速度更快，健功能的提升可以采取负担的算法来将多种保护功能完成。
（3）可靠性高，一种微机保护单元可以对多种检测以及保护功能实现。对于多种测量仪表以及保护继电器进行代替，使得控制屏幕开关柜之间的接线进一步简化， 将设备故障环节
降低，使得可靠性提升。另外，微机保护单元使用的是高集成度的芯片，软件具有自动纠错以及检测工具，从而将保护的可靠性提升。
（4）性价比比较高，同时经济性好，微机保护由于具有多种功能性，这就使得综合造价相对比较低，同时高速度以及高可靠性节约了人力，并且将停电时间降低，使得经济性得以提升。
（5）线路统一，硬件种类少，调试以及维护比较方便，同时外部接线简单，将维护工作量在很大程度上降低，通过计算机以及按键来保护调试和整定，十分方便快捷。
3.2 微机继电保护装置存在的问题分析
（1）在一些企业当中的供电系统，需要进行3~4级保护的安装在从上级变电所低压侧到下级变电所zui终负荷点， 如图1所示。线路由于比较短，两端出现短路问题时，电流的变化不够明显，通常下对于保护条件的选择都是通过时间来满足。这样就不能够快速的切除严重的故障，很容易出现起火、开关爆炸、停电以及母线扭曲等相关的事故。
（2）在一些企业的供电系统当中，由于一些过程存在相对比较频繁且大的冲击电流， 其中又具有相对较为显著的谐波分量以及非周期分量， 这样对于灵敏度比较高的微机保护就会造成威胁，特别是对于差动保护而言，更是一个较为严峻的考验。微机继电保护装置一旦在干扰方面存在着问题，此时比较容易降低保护的精度，甚至还有可能导致保护元件误动作，通常微机保护厂家对此的评估又有待于进一步提升。
（3）当前急需要对各个变电所危机保护监控装置的联网问题进行解决。在企业当中由于引进的微机保护装置来自于不同的厂家，且各个厂家的通讯规约也存在着差异，这就需要将他们向标准规约进行转化， 从而就加大了接入总控以及网络汇总的难度。除此之外，微机保护全部组网，这样就会存在着维护以及施工不方便、通讯线路长、接线复杂以及信息量大等众多的问题。
（4）在微机继电保护装置方面，还存在着硬件比较容易过时、故障录波没有实际参考价值以及使用者维护困难和系统对时不准确等等相关的问题。
（5）在用变电站系统出现短路问题的时候，这是其馈出线电流互感器二次短路电流将会不在采样范围之内， 从而就会导致保护装置内部电流互感器的饱和。除此之外，短路电流超量程也是一个比较隐蔽但是应该给予关注的重点问题。
4、提高微机继电保护装置可靠性的有效措施分析
在电网安全运行过程当中， 微机保护装置发挥着极其重要的作用，但是由于受到软件以及硬件等相关因素的影响，对其安全可靠运行造成了不利的影响， 通过与自身的实际工作经验相结合， 发现抗干扰是对于危机保护装置可靠性进行提升的重点所在。对于我微机保护装置而言，它的内部是工作电平相对比较低的弱电系统， 但是却存在着相对比较严重的电磁干扰问题，这些干扰信号幅度相对比较大，同时频率高以及时间短， 利用电磁耦合非常容易就会进到微机保护装置的内部中，从而导致运算程序出轨、错误的计算，甚至还有可能损坏元件，造成不利的影响。另外，在时钟的控制下，微机保护装置当中的微型机工作速度非常之快， 不能够通过相对比较容易的延时电路将干扰信号躲过。为此，要想将微机继电保护装置的可靠性进行真正的提升， 应该从以下几方面进行重点考虑。容错设计方式、抗干扰纠错、抑制干扰源、故障自动检测以及抑制干扰耦合等等，但是值得注意的是，通过科学合理的接地是在微机保护当中有效对干扰进行抑制的一种重要方法。
随着通信技术、计算机技术的快速发展以及电力系统的不断完善，继电保护技术也在不断的被研究，同时也将面临新的发展趋势。就当前国内外这一方面的研究来看，其发展趋势主要就是网络化、计算机化、人工智能化以及测量、控制、保护、数据通信一体化，这同时也加大了继电保护工作者的任务难度，并为其更好的发展提供了方向。
综上所述， 微机继电保护在电力工程当中具有极其重要的作用，综合其发展的趋势以及历史来看，随着硬件技术的不断更新，微机保护迫切需要进一步的升级技术的开放性。实践也充分证实， 网络是模块化分布系统当中进行通信以及的一种相对比较理想的方式， 同时微机保护设计的网络化也将会为发展和设计继电保护提供新的理念， 将硬件设计进一步简化、可靠性进一步增强，从而使装置能够真正的升级整体或者是局部的可靠性，通过它的合理应用，推动电力工程的快速发展，更好的满足人们的需求。