目前我國的電網處于發展壯大時期，現階段建設的工廠變配電裝置投資規模大，所服務的裝置生產流程長，從原料到成品往往需要經過多個生產工序，所以必須保證生產裝置的連續運行與穩定供電，如果在生產過程中遇到突然停電等事故會使生產環節中斷、重要設備損壞，造成重大經濟損失。

　　傳統的繼電保護裝置存在較多的弊端，已經不適用現代工業的高速發展。需要引入自動化微機綜合保護系統對傳統繼電保護升級或在新廠建設階段直接配置自動化微機綜合保護系統，本文針對常規繼電保護系統與自動化微機綜合保護系統的結構，要求，系統之間的優缺點進行研究。

　　一、常規繼電保護裝置

　　1、傳統繼電保護屏的發展

　　繼電保護的發展是隨著電力系統和自動化技術的發展而發展的。在20世紀50年代及以前，差不多都是用電磁型的機械元件構成。隨后陸續推廣了整流型元件和由半導體元件組成的裝置。70年代以后，集成電路構成的繼電保護裝置中得到廣泛運用。到80年代，隨著新技術新工藝的采用，繼電保護硬件設備的可靠性，運行維護方便性也在不斷得到提高。

　　2、供電系統對繼電保護的要求

　　2.1選擇性;保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統中無故障部分仍能繼續安全運行

　　2.2速動性;短路時快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對用戶工作的影響，提高電力系統的穩定性。

　　2.3靈敏性;靈敏性是指對保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力。保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數來衡量，靈敏系數越大，則保護的靈敏度就越高，反之就越低。

　　2.4可靠性;可靠性是繼電保護在規定的保護范圍內發生了屬于它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在其它不屬于它應該動作的情況下，則不應該誤動作。

　　3、常規繼電保護缺點：

　　常規繼電保護多數是采用繼電器組合搭建而成，如：過流繼電器、時間繼電器、中間繼電器、等通過復雜的組合，來實現保護功能，經過多年的使用和維護經驗總結其缺點如下：

　　3.1占地空間大，安裝不方便，變電站安裝需要較大的空間，增加盤柜數量，建設投資增加。

　　3.2采用的繼電器觸點多，降低了保護的靈敏度和可靠性。

　　3.3調試、檢修復雜，一般要停電才能進行，如出現事故將很難找到故障點，及時修復，應該生產。

　　3.4沒有靈活性，保護定值修改要在繼電器上調節，有時候還要更換繼電器。

　　3.5使用壽命太短，由于繼電器線圈的老化與發熱問題將直接影響保護的可靠動作。

　　3.6繼電器保護功能單一，要安裝各種檢測儀表才能觀察與實時觀測功能。

　　3.7數據不能遠方監控，無法實現遠程控制，不具備聯網功能。

　　3.8繼電器自身不具備監控與自檢功能，當繼電器線圈短路后，不到現場檢查是很難發現問題的。

　　3.9繼電器保護是直接和電器設備連接的，中間沒有光電隔離措施，在系統收到雷擊等強電壓沖擊時容易產生故障并使故障范圍擴大。

　　3.10常規繼電保護已經逐漸淘汰，很多繼電器已經停止生產，備件采購困難。

　　3.11維護復雜，故障出現后沒有故障處理經驗的維護人員很難找到故障點。

　　3.12運行維護工作量大，設備的運行成本比微機綜合保護系統多出50%以上。

　　二、國內目前較為先進的自動化微機綜合保護系統

　　目前國內的自動化微機綜合保護系統的設計和生產均采用GB、IEC等標準，二次系統設備的組成也采用了單純的數字信息處理系統。自動化微機綜合保護系統基于先進的計算機軟硬件、自動控制、傳感器和光纖網絡通信等技術，融合了電子式互感器、繼電保護、測控、通訊、當地監控和遠程監控，遠程指揮等主要功能，能夠最大限度地滿足供電安全、穩定和高效運行的要求。

　　1、自動化微機綜合保護系統特點

　　1.1自動化微機綜合保護系統包含電子式電壓、電流互感器、高度智能終端、專用工控交換機、高低壓繼電保護插件、測控、監控等專用設備和人性化的人機界面與工具軟件包。

　　1.2用光纖代替傳統信號電纜進行通訊，簡化接線，適用較長距離的控制要求，提高安全可靠性，避免電磁環境對信號的干擾，使用以太網通訊實現間隔聯鎖閉鎖、母線差動失靈保護、過負荷聯切等功能，用少量光纖取代大量信號控制電纜，降低施工成本并大大改善電磁兼容環境。

　　1.4軟件系統與人機界面能夠跨多個操作系統平臺使用，開發后的代碼能適用于多個操作系統，或者實現混合平臺應用，并能根據實際需求靈活選擇軟硬件資源配置。

　　1.5并行實時數據庫，數據庫采用冗余技術保證數據安全，將監控、遠動及保護信息管理系統整合存儲。

　　1.6柜間隔獨立、雙重保護獨立，合理劃分網絡和一二次設備，雙重化或主備分開的保護獨立，屏柜界限清晰，屏間信號具備軟硬件隔離點，方便設備的運行維護和檢修。

　　2、自動化微機綜合保護系統按站控層、間隔層和過程層劃分。

　　2.1站控層：監控系統包含監控、一體化五防、VQC和保護信息管理等功能。

　　2.2間隔層：保護裝置、測控裝置、安全穩定裝置等自動裝置。

　　2.3過程層：電子式互感器、智能終端應用于開關和變壓器智能化管理控制。

　　2.4其它設備包括系統配置器、變電站專用工業以太網交換機、RS-485接口等。

　　3、自動化微機綜合保護系統的各邏輯接口具有的功能：間隔與遠方保護系統之間保護數據交換;過程層和間隔層之間PT和CT瞬時數據交換;變電站與遠方工程師辦公地點數據交換;間隔之間直接數據交換，尤其是像聯鎖、保護這樣需要快速動作的功能;變電站和遠方控制中心之間或者與DCS、ESD等系統的控制數據交換等。

　　4、通信網絡物理上應該分為兩層，其一為站控間隔層網絡，其二為過程層網絡。

　　變配電之間的網絡可采用雙絞線以太網或光纖以太網，過程層網絡采用光纖以太網，推薦采用簡單可靠的星型拓撲結構或者環網機構。隔層網絡和傳統的自動化系統一樣，可通過雙網熱備用或雙網雙工方式冗余提高通信可靠性;而過程層網絡則視為繼電保護的一部分，需根據保護配置原則進行冗余，在雙網運行時應采用雙網雙工無延時切換，以滿足保護跳閘要求。

　　三、自動化微機綜合保護系統較傳統繼電保護的優點：

　　1.自動化微機綜合保護系統，系統具備采集、監視、控制、自檢查功能、通過一臺設備可以發現：輸電線路的故障，輸電線路的負荷、自身的運行情況(當設備自身某種故障，微機保護通過自檢功能，把故障進行呈現)人為介入處理，采用計算機原理進行遠程控制和監視。

　　2.由于自動化微機綜合保護系統采用各種電力邏輯運算來實現保護功能，所以只需要采集線路上的電流電壓等少量信息，簡化了接線與布線工作。

　　3.自動化微機綜合保護系統采用計算機控制功能，保護定值、保護功能、保護手段采用程序邏輯，這樣可以隨時修改保護參數，修改保護功能。

　　4.自動化微機綜合保護系統還具備通訊功能，可以通過網絡把用戶所需要的各種數據傳輸到監控中心，進行集中調度。

　　5.自動化微機綜合保護系統的采樣與控制信號采用光電耦合隔離技術，把所有采集上來的電信號轉換為光信號，這樣在有強電流進入控制系統的時候，設備可以建立自身保護機制防止損壞或擴大事故。

　　6.自動化微機綜合保護系統采用雙核或者多核心CPU進行數據處理，加大了數據處理速度保證動作相應時間。

　　7.自動化微機綜合保護系統的壽命長，由于設備在正常狀態處于休眠待機等狀態，只有程序實時運行。

　　8.自動化微機綜合保護系統具備時鐘同步功能，對于故障可以記錄，采用故障波形記錄的方式把故障記錄下來，便于對故障的分析判斷。

　　9.自動化微機綜合保護系統采用了多層印刷板和表面貼裝技術，因而具有很高的可靠性和抗干擾能力。

　　四、自動化綜合保護系統在企業變配電系統中的應用

　　東能化工有限公司10kV總變電站項目，自動化微機綜合保護系統采用了國電南京自動化有限公司NEP998A電動機綜合保護裝置、NEP983數字式變壓器保護裝置等，構成自動化微機保護監控系統,該系統采用工業總線經過智能網關、以太網網絡交換機及遠動裝置在后臺監控機上實現全站監控所電氣設備。

　　1、系統硬件結構及配置

　　NEP9xx系列數字式繼電保護裝置主要用于110kv及以下電壓等級的變電站，該系列主要由線路保護，變壓器保護，電容器保護，電抗器保護，備自投、電動機保護綜合測控組成，采用高性能32位CPU將保護、測控、通信功能集成于一體。

　　2、NEP9xx系列數字式繼電保護裝置系統監控系統的功能

　　2.1實時數據采集及處理功能

　　(1)遙測：可選程遙測變電站運行的各種實時數據,如母線電壓、線路電流、主變溫度、功率、頻率等。

　　(2)遙信：開關、刀閘位置、分接頭位置、各種設備狀態、瓦斯、氣壓信號等。通過間隔層I/O單元進行實時數據的采集和處理。根據CT、PT的采集信號,計算每一個電氣單元的電流、電壓、有功功率、無功功率和功率因數及電度量等。

　　2.2限值監視和報警處理功能

　　限值、報警級別、告警方式、告警閉鎖和解除，變位告警等。

　　2.3事件順序記錄、事故追憶功能和保護信號的動作順序以毫秒級進行記錄。分辨能力2ms。

　　2.4控制功能

　　在授權許可條件下，通過當地或調度端計算機鍵盤或鼠標輸入操作命令,對變電站的控制對象進行操作,包括開關及刀閘的分合、變壓器分接頭調節、PT并列信號復歸等。

　　2.5管理功能

　　系統具有管理權限、操作權限分類設置的功能,對于不同性質的工作人員,可授予不同的權限。運行人員或工程師可以修改、檢索、顯示、打印設備工況報告，對各種運行記錄及設備的資料進行檔案管理。

　　2.6在線統計計算功能

　　具有統計計算和報表統計功能,用戶自定義報表工具。根據采樣的CT、PT實時數據,能夠

　　計算每一電氣單元的有功、無功功率,各相電流、電壓,功率因數;能夠分時段統計電壓、功率因數合格率,開關或事故跳閘次數,變壓器的停用時間及次數等信息。

　　2.7畫面顯示和打印功能

　　在CRT畫面上顯示主接線圖、直流系統圖、站用電系統圖、監控系統運行工況圖、系統網絡結構圖、開關量等狀態表、各種實時測量值表、歷史事件及某些重要數據等。

　　2.8自診斷和自恢復功能

　　微機監控系統能夠在線診斷系統的軟件、硬件運行情況,一旦發現異常能夠發出報警信號。在微機監控系統診斷到軟件運行時,能自動發出報警信號,不丟失重要的數據。

　　2.9維護功能

　　工程師可以通過工程師站對該系統進行診斷、管理、維護和擴充等工作,能夠用交互方式在線對數據庫中的各個數據項進行修改和增刪。可以對各種應用功能運行狀態進行監測,在線生成各種報表和在線編輯顯示畫面,還可以對計算機站控制系統的各個設備進行狀態檢查。

　　五、分析自動化微機綜合保護系統目前存在的問題與解決方法

　　1、安全性問題：由于自動化微機綜合保護系統的功能強大，并且可以控制運行設備，與電網的安全穩定運行關系密切，在通過網絡異地修改保護定值或其它設置時，客戶機端通過加密的數字簽名核實調度端傳送數據的可信度，并通過校驗碼保證定值的可靠性。當客戶機向保護傳送定值時，系統可以自動檢測修改值的合理性，如對系統運行工況影響較大則先提出警告和提示等。

　　2、通訊協議問題，需要將工廠網絡的所有微機保護、故障錄波器和現場智能采集設備聯系到一起，如果能夠解決好信息的組織及傳輸通訊規約問題，將減少系統投資加快通訊速率。

　　3、增加視頻監控措施。在操作執行后,能在一次設備附近裝設視頻和聲控系統,通過遠動和通信系統進行數據采樣和傳輸,運行操作人員在控制室就能對設備的運行工況及狀態變化情況了如指掌,同時也減少了與高壓設備接觸的不安全因素。

　　4、微機綜合保護裝置的功能插件板比較容易受靜電等因素損壞。有些電源板插件因為散熱問題損壞，通信監控插件的損壞導致通信連接不上，需要配備有經驗的維修人員與設備進行維修。

　　5、設備的運行維護與技術培訓要及時更新，通過不斷的學習培訓，完成人員的培訓與技術更新進步。

　　總結：自動化微機綜合保護系統比傳統的繼電保護屏在個個方面具有明顯優勢，雖然初期裝置建設費用較傳統繼電保護裝置高，但是裝置投產后會得到良好的后期使用效果，減少配電系統的故障率，保障化工裝置的連續生產，其收到的間接經濟效果將超過裝置建設多出的費用。自動化微機綜合保護系統在使用過程中還可將配電系統的各種數據、信號通過通訊線路傳送到生產管理部門及總變電站的微機系統，生產管理部門及總變電站的各項指令也可通過數據傳輸下達到各級變電所的微機工作站，減少人工參與過程，保證數據的真實可靠，方便化工企業通過內部網絡組建ERP管理系統。