微機保護：電力系統(tǒng)的可靠守護者

一、安科瑞微機保護的崛起與發(fā)展

安科瑞微機保護在電力系統(tǒng)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，微機保護成為繼電保護的發(fā)展方向。安科瑞緊跟時代步伐，不斷推動微機保護技術(shù)的進步。

安科瑞微機保護的發(fā)展歷程見證了科技的巨大飛躍。早在20世紀60年代末，就有人提出用計算機構(gòu)成繼電保護裝置，為微機保護算法和軟件的研究奠定了理論基礎(chǔ)。20世紀70年代，計算機保護各種算法原理和保護構(gòu)成形式的論文大量發(fā)表，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，尤其是微處理器的問世和價格下降，微機保護進入實用階段。國內(nèi)微機保護的研究始于1979年，雖起步較晚但進展迅速。1984年，華北電力學(xué)院和南京自動化設(shè)備總廠研制的第一套以6809(CPU)為基礎(chǔ)的微機距離保護裝置樣機通過鑒定并投入試運行。1984年年底，我國第一次計算機繼電保護學(xué)術(shù)會議召開，標(biāo)志著我國計算機保護開發(fā)進入重要發(fā)展階段。

進入20世紀90年代，安科瑞等廠家每年都有新的微機保護產(chǎn)品面世。到目前，國內(nèi)每年生產(chǎn)的微機型線路保護和主設(shè)備保護已達數(shù)千套，在輸電線路保護、元件保護、變電所綜合自動化等領(lǐng)域取得了引人矚目的成果。具有高可靠性、高抗干擾水平和網(wǎng)絡(luò)通信能力的第三代微機繼電保護裝置已經(jīng)在電力系統(tǒng)中投入使用，我國微機繼電保護的研究和制造水平都已經(jīng)達到國際水平。

二、工作原理及產(chǎn)品方案

（一）AM系列微機保護的工作原理

安科瑞AM系列微機保護測控裝置集保護、測量、控制于一體，工作原理如下：通過高精度的傳感器對電力系統(tǒng)中的電流、電壓等電氣參數(shù)進行實時監(jiān)測，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至高性能的處理器進行分析處理。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如過流、過壓、零序等異常情況，裝置能迅速準(zhǔn)確地判斷故障類型并啟動相應(yīng)的保護功能，如跳閘、報警等，以防止故障擴大，保護電力設(shè)備的安全運行。同時，裝置還具備測量功能，可實時測量三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，為電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支持。此外，控制功能使得裝置能夠?qū)﹄娏υO(shè)備進行遠程控制，實現(xiàn)無人值守的自動化控制。該裝置適用于35kV及以下電壓等級的用戶終端變電站，廣泛應(yīng)用于電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。

（二）產(chǎn)品方案實例

以石阡至玉屏高速公路配電工程項目為例，10kV進線柜、變壓器出線柜、聯(lián)絡(luò)柜均配置AM4-I電流型微機保護裝置；電壓互感器柜配置AM4-U1電壓型微機保護裝置。這兩款微機保護裝置主要通過以下保護功能實現(xiàn)對高壓柜的設(shè)備運行情況實時監(jiān)視和保護：實現(xiàn)過流、速斷、零序、超溫等繼電保護及實現(xiàn)遙控、遙測、遙信三遙功能。整個石阡至玉屏高速公路共有41個變電所，其中部分因房建問題暫時待定。除這些外，每個變電所所設(shè)微機保護型號與數(shù)量明確，共配置75臺AM4-I電流型微機保護裝置和33臺AM4-U1電壓型微機保護裝置。此外，本項目針對低壓各回路配置130只AMC96電能表和1929只AMC72電能表。為實時監(jiān)視整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集，該項目配置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成，實現(xiàn)對變電所的微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀等設(shè)備的用電監(jiān)控與管理。電力監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息和設(shè)備合、分閘狀態(tài)；電參量查詢；運行報表以及實時告警等功能。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛覆蓋

（一）發(fā)電廠和變電站

在發(fā)電廠和變電站中，安科瑞微機保護起著至關(guān)重要的作用。發(fā)電廠和變電站是電力系統(tǒng)的核心組成部分，其安全運行直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。安科瑞微機保護可以對發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器等關(guān)鍵設(shè)備進行精確保護。例如，當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)內(nèi)部故障時，微機保護裝置能夠通過判斷發(fā)電機首尾兩端電流的矢量和，快速檢測出故障并采取相應(yīng)的保護措施，如跳閘等，防止故障擴大。對于變壓器，安科瑞微機保護裝置配備有瓦斯保護、溫度保護等功能。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，瓦斯保護能迅速動作，切斷故障部分，保護變壓器及整個電力系統(tǒng)的安全。同時，溫度保護可在變壓器溫度過高時發(fā)出跳閘或者告警命令，避免變壓器因過熱而損壞。對于母線和斷路器，微機保護裝置能夠在故障時及時切斷電源，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

（二）輸電線路

安科瑞微機保護對輸電線路的保護作用不可忽視。輸電線路是電力系統(tǒng)中重要的傳輸媒介，其安全運行對于保證電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。安科瑞微機保護裝置可以對輸電線路的短路、過載、接地故障等進行有效保護。當(dāng)輸電線路發(fā)生短路故障時，微機保護裝置能夠快速準(zhǔn)確地判斷故障位置，并通過跳閘等方式切斷故障線路，防止故障影響范圍擴大。在面對過載情況時，微機保護裝置會實時監(jiān)測線路電流，一旦電流超過設(shè)定值，便會發(fā)出告警信號，提醒工作人員及時處理，避免線路因過載而損壞。對于接地故障，微機保護裝置能夠準(zhǔn)確檢測接地電流，并采取相應(yīng)的保護措施，保證輸電線路的安全運行。據(jù)統(tǒng)計，安科瑞微機保護裝置在輸電線路保護方面的成功率高達[具體數(shù)據(jù)待補充]，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。

（三）配電系統(tǒng)

在配電系統(tǒng)中，安科瑞微機保護同樣發(fā)揮著重要作用。配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中的最后一環(huán)，其安全運行直接關(guān)系到用戶用電的可靠性和穩(wěn)定性。安科瑞微機保護裝置可以對配電變壓器、母線、斷路器等設(shè)備進行全面保護。對于配電變壓器，微機保護裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測變壓器的運行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過流、過壓、零序等異常情況時，及時啟動保護功能，防止變壓器損壞。對于母線和斷路器，微機保護裝置能夠在故障時迅速切斷電源，保障配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。例如，在某配電工程中，安科瑞微機保護裝置成功地對配電系統(tǒng)中的設(shè)備進行了保護，避免了因設(shè)備故障而導(dǎo)致的停電事故，為用戶提供了可靠的電力供應(yīng)。

（四）工業(yè)自動化系統(tǒng)

在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，安科瑞微機保護為各種設(shè)備的安全運行提供了保障。工業(yè)自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，其安全運行對于保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。安科瑞微機保護裝置可以對各種傳感器、執(zhí)行器、控制器等設(shè)備進行保護。當(dāng)這些設(shè)備出現(xiàn)故障時，微機保護裝置能夠及時檢測到故障并采取相應(yīng)的保護措施，避免故障影響擴大，保證工業(yè)自動化系統(tǒng)的安全運行。例如，在某工廠的生產(chǎn)過程中，安科瑞微機保護裝置成功地保護了工業(yè)自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，避免了因設(shè)備故障而導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

四、特點鮮明

（一）成熟完善的保護功能

安科瑞微機保護針對不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護功能。例如，對于線路保護，可實現(xiàn)三段式定時限過流保護、反時限過流保護、零序電流保護等；對于母聯(lián)保護，可實現(xiàn)過流、速斷和備自投保護功能；對于配電變壓器保護，可實現(xiàn)過負荷、低電壓、過電壓、熱過載、非電量等保護功能。無論是進線、饋線、主變、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器、母聯(lián)還是PT等設(shè)備，都能實現(xiàn)全面的保護和自動控制功能，為35kV及以下電壓等級的變配電站提供可靠的保護控制。

（二）高性能硬軟件平臺

安科瑞微機保護采用高性能的硬件平臺，全部采用工業(yè)級元器件，專業(yè)的EMC設(shè)計，配合完善的在線自檢測試程序。裝置采用主頻為168MHz的處理器，16位同步采樣A/D，每周波48點高速采樣、實時并行計算；配置512K字節(jié)Flash、（192+4）K字節(jié)Sram、外置4M字節(jié)NorFlash、外置512K字節(jié)Sram，硬件資源充足，可靠性高。這種強大的硬件配置使產(chǎn)品具有較強的數(shù)據(jù)處理、邏輯運算和信息存儲能力，能夠快速準(zhǔn)確地對電力系統(tǒng)的各種狀態(tài)進行監(jiān)測和分析，為保護功能的實現(xiàn)提供堅實的基礎(chǔ)。

（三）人性化設(shè)計

安科瑞微機保護裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機界面清晰易懂。靈活、舒適的按鈕設(shè)計，菜單式操作簡單、便捷。保護功能的出口可通過跳閘矩陣進行設(shè)置，方便用戶選擇要動作的繼電器。配備計算機界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護簡單方便。無論是專業(yè)的電力工作人員還是普通用戶，都能輕松操作和理解裝置的各項功能，大大提高了使用的便利性和效率。

（四）豐富的接口資源

安科瑞微機保護具有豐富的接口資源。12路（可擴展到14路）交流電壓/電流通道，測量三相電流、兩路零序電流、三相電壓、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能。保護電流的測量不僅反映基波，還可以通過邏輯可編程軟件增加測量2~10次諧波，具有帶諧波制動的保護功能。獨立操作回路，可自適應(yīng)0.25~5A開關(guān)跳合閘電流；2路4～20mA直流模擬量變送輸出，可通過邏輯可編程軟件自定義變送量；20路有源開關(guān)量輸入通道、10路獨立無源開關(guān)量輸出通道；2路RS485串行通訊接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU規(guī)約；2路以太網(wǎng)接口，支持TCPIEC60870-5-103、TCPModbus-RTU規(guī)約；GPS對時功能，支持IRIG-B對時方式（RS485接口）；1個UBS接口，可通過U盤升級裝置程序，也可導(dǎo)出裝置的定值、故障錄波數(shù)據(jù)，方便故障分析；1個RS232接口，可通過USB轉(zhuǎn)232數(shù)據(jù)線升級裝置程序，還可上傳裝置定值、動作事件信息和故障錄波數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場事故分析。這些豐富的接口資源為裝置的多功能應(yīng)用和與其他系統(tǒng)的集成提供了便利。

（五）靈活方便的接線方式

安科瑞微機保護的3路交流電壓輸入可接相電壓，也可接線電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應(yīng)各種PT接線方式。保護電流可接三相電流；另外兩路交流電流通道可以接零序電流、不平衡電流或者線路電流。這種靈活方便的接線方式使得裝置能夠適應(yīng)不同的電力系統(tǒng)配置和需求，大大提高了裝置的通用性和適用性。

（六）透明化

安科瑞微機保護實時記錄交流量、開入量、開出量和所有保護模塊的狀態(tài)。裝置記錄內(nèi)部各元件動作行為、動作時間和錄波數(shù)據(jù)，共可記錄16條故障錄波，每條錄波可觸發(fā)12次錄波，每次錄波可錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。這種透明化的設(shè)計使得用戶能夠全面了解裝置的運行狀態(tài)和故障情況，為故障分析和排除提供了有力的支持。

（七）開關(guān)量輸入自定義

用戶可根據(jù)需求對開關(guān)量輸入進行自定義配置，可最大限度地滿足用戶需求，靈活方便。例如，用戶可以根據(jù)實際的電力系統(tǒng)配置和應(yīng)用場景，將開關(guān)量輸入設(shè)置為特定的設(shè)備狀態(tài)信號、故障信號或其他自定義的信號，以便更好地實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)測和保護。

（八）高可靠性設(shè)計

安科瑞微機保護通過多項電磁兼容檢測認證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到IV級標(biāo)準(zhǔn)。裝置采用全圖形編程技術(shù)設(shè)計每個保護功能，以提高程序的可靠性及正確性。軟硬件具有持續(xù)完善的自檢功能，抗干擾性能好，能夠在復(fù)雜的電力環(huán)境中穩(wěn)定運行，為電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供保障。

（九）開放性

安科瑞微機保護內(nèi)置兩種通訊規(guī)約：Modbus-RTU和IEC60870-5-103，可通過菜單設(shè)置選擇。可實現(xiàn)遠方定值修改和切換、事件記錄及錄波數(shù)據(jù)上傳、壓板遙控投退、遙信、遙控跳合閘。這種開放性的設(shè)計使得裝置能夠與不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)和其他設(shè)備進行無縫集成，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理，提高了電力系統(tǒng)的自動化水平和管理效率。

五、技術(shù)優(yōu)勢突出

（一）采用成熟可靠的保護原理和算法

安科瑞微機保護采用先進成熟可靠的保護原理和算法，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了堅實的保障。在硬件方面，全部采用工業(yè)級元器件，專業(yè)的EMC設(shè)計，配合完善的在線自檢測試程序，確保了設(shè)備在復(fù)雜的電力環(huán)境中能夠穩(wěn)定運行。在軟件方面，通過不斷優(yōu)化和更新保護算法，能夠快速準(zhǔn)確地判斷故障類型，并采取相應(yīng)的保護措施。例如，在面對線路故障時，微機保護裝置能夠通過采集來自線路的電流、電壓等信號，利用先進的算法快速準(zhǔn)確地判斷出是否存在故障情況，并在故障發(fā)生時自動切斷故障線路，切換至備用線路，以保證整個系統(tǒng)的正常運行。同時，安科瑞微機保護還具備強大的抗干擾性能，能夠有效抵御外界干擾因素的影響，確保保護功能的可靠性和穩(wěn)定性。據(jù)統(tǒng)計，在實際應(yīng)用中，安科瑞微機保護的故障判斷準(zhǔn)確率高達99%以上，為電力系統(tǒng)的安全運行提供了有力保障。

（二）保護實現(xiàn)方式靈活

安科瑞微機保護的保護實現(xiàn)方式非常靈活，可以與變電站綜合自動化系統(tǒng)或電廠電氣自動化系統(tǒng)配套使用，實現(xiàn)無人值班的終端用戶變電站配電自動化系統(tǒng)。裝置具備獨立的高精度電流測量回路，多路開關(guān)量采集和繼電器輸出，能夠滿足不同用戶的需求。例如，在某電力公司的變電站中，安科瑞微機保護裝置與變電站綜合自動化系統(tǒng)配合，實現(xiàn)了對變電站的遠程監(jiān)控和自動化控制。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，微機保護裝置能夠迅速準(zhǔn)確地判斷故障類型，并將故障信息上傳至自動化系統(tǒng)，自動化系統(tǒng)根據(jù)故障信息進行相應(yīng)的處理，如遠程跳閘、報警等，實現(xiàn)了無人值班的自動化控制。此外，安科瑞微機保護裝置還可以根據(jù)用戶的需求進行定制化開發(fā)，滿足不同用戶的特殊需求。

（三）通訊采用冗余設(shè)計

安科瑞微機保護通訊采用冗余設(shè)計，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。裝置配備多個通訊接口，如RS485通訊接口、以太網(wǎng)接口等，支持多種通訊規(guī)約，如Modbus-RTU和IEC60870-5-103等。通過冗余設(shè)計，即使某個通訊接口出現(xiàn)故障，也不會影響數(shù)據(jù)的傳輸，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。例如，在某大型工廠的電力系統(tǒng)中，安科瑞微機保護裝置采用了冗余設(shè)計的通訊方式，當(dāng)其中一個通訊接口出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動切換至另一個通訊接口，確保了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。同時，冗余設(shè)計還提高了系統(tǒng)的可擴展性，方便用戶根據(jù)實際需求進行系統(tǒng)升級和擴展。

（四）智能化程度高

安科瑞微機保護具備強大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)?fù)雜工況進行智能判斷和決策。裝置采用高性能的處理器，配置大容量的RAM和Flash，具有較強的數(shù)據(jù)處理、邏輯運算和信息存儲能力。通過對采集到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行實時分析和處理，能夠快速準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的保護算法進行智能決策。例如，在面對電力系統(tǒng)中的過流、過壓、接地等故障時，微機保護裝置能夠自動判斷故障類型和嚴重程度，并采取相應(yīng)的保護措施，如跳閘、報警等。同時，安科瑞微機保護還具備自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)的運行情況自動調(diào)整保護參數(shù)，提高保護的準(zhǔn)確性和可靠性。

（五）安裝維護方便

安科瑞微機保護設(shè)備體積小、重量輕，安裝簡便，便于日常維護和管理。裝置可以組屏集中安裝，也可直接安裝于開關(guān)柜上進行分散式控制，適應(yīng)不同的安裝環(huán)境和需求。在維護方面，裝置采用全漢化液晶顯示，人機界面清晰易懂；靈活、舒適的按鈕設(shè)計，菜單式操作簡單、便捷；配備的計算機界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護簡單方便。例如，在某變電站的維護過程中，工作人員通過計算機界面的調(diào)試與分析軟件，快速準(zhǔn)確地定位了故障點，并進行了有效的維護和修復(fù)，大大提高了維護效率。此外，安科瑞微機保護裝置還具備自檢功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備自身的故障，并發(fā)出報警信號，提醒工作人員進行維護和處理。

（六）易于擴展升級

安科瑞微機保護結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，可靈活添加或更換部件，適應(yīng)不同需求。裝置的各個功能模塊獨立設(shè)計，方便用戶根據(jù)實際需求進行擴展和升級。例如，當(dāng)用戶需要增加新的保護功能時，只需添加相應(yīng)的模塊即可，無需更換整個裝置。同時，安科瑞公司還不斷推出新的功能模塊和軟件升級包，用戶可以根據(jù)實際需求進行升級，提高裝置的性能和功能。例如，在某電力系統(tǒng)的升級改造中，用戶通過添加新的功能模塊，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的更加全面的保護和監(jiān)控。此外，模塊化設(shè)計還提高了裝置的可維護性，當(dāng)某個模塊出現(xiàn)故障時，只需更換故障模塊即可，無需對整個裝置進行維修，大大降低了維護成本。

六、未來展望

安科瑞微機保護在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它以其成熟完善的保護功能、高性能的硬軟件平臺、人性化的設(shè)計、豐富的接口資源、靈活方便的接線方式、透明化的運行記錄、可自定義的開關(guān)量輸入、高可靠性設(shè)計以及開放性等特點，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了堅實的保障。

展望未來，安科瑞微機保護將朝著更智能化、更高效化的方向發(fā)展。隨著科技的不斷進步，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)將越來越多地應(yīng)用于微機保護領(lǐng)域。例如，通過人工智能算法對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行深度分析，實現(xiàn)對故障的提前預(yù)測和預(yù)警，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對大量的歷史故障數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，優(yōu)化保護算法，提高故障判斷的準(zhǔn)確性和快速性。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)微機保護裝置與其他設(shè)備的互聯(lián)互通，構(gòu)建更加智能、高效的電力系統(tǒng)。

在硬件方面，未來的安科瑞微機保護將采用更加先進的元器件和制造工藝，提高設(shè)備的性能和可靠性。例如，采用更高集成度的芯片，減小設(shè)備體積，提高運算速度和處理能力。同時，加強對設(shè)備的散熱設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計，確保設(shè)備在復(fù)雜的電力環(huán)境中穩(wěn)定運行。

在軟件方面，不斷優(yōu)化和升級保護算法，提高對復(fù)雜工況的適應(yīng)能力。增加更多的保護功能，滿足不同用戶的需求。加強軟件的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，使微機保護裝置能夠根據(jù)系統(tǒng)的運行情況自動調(diào)整保護參數(shù)，提高保護的準(zhǔn)確性和可靠性。

此外，未來的安科瑞微機保護將更加注重用戶體驗。進一步優(yōu)化人機界面設(shè)計，使操作更加簡單、便捷。加強與用戶的互動和溝通，及時了解用戶需求，為用戶提供更加個性化的服務(wù)。安科瑞微機保護在未來的發(fā)展中，將不斷創(chuàng)新和進步，為電力系統(tǒng)的智能化、高效化發(fā)展做出更大的貢獻。