微机综合保护装置调试方法的改进

[摘要] 本文从计算机保护装置的内部结构及原理特点出发，对系统进行了详实的论证分析，从中得出新的微机保护装置调试改进方案，为系统尽快恢复供电，节约检修时间，奠定了良好的基础。

0引言

在现代电力系统中，微机保护装置作为保障电力设备安全运行的关键设备，其性能的可靠性直接影响到电力系统的稳定。调试是确保微机保护装置正常运行的重要环节，传统调试方法逐渐难以满足日益复杂的保护装置和高效运维需求，因此，对微机保护装置调试方法进行改进具有重要的现实意义。

1 传统微机保护装置调试方法存在的问题

1.1 效率低下

传统调试依赖人工逐项操作，从保护定值输入、模拟故障量测试到保护动作信号检查，每个环节都需调试人员手动完成，操作流程繁琐，耗费大量时间，尤其是面对大规模变电站或复杂保护装置时，调试周期过长，严重影响电力工程送电进度。

1.2 准确性不足

人工调试过程中，易受调试人员主观因素影响，在故障量模拟、数据读取与分析等环节，可能因操作误差、视觉误差等导致调试结果不准确，无法精准发现保护装置潜在问题，为电力系统运行埋下安全隐患。

1.3 缺乏全面性

传统调试方法多侧重于保护装置基本功能测试，对一些特殊工况、复杂故障场景的模拟测试不够全面，难以充分验证微机保护装置在各种极端条件下的可靠性和稳定性。

2 微机保护特点

微机保护是利用微型计算机构成的继电保护装置，采用单片机构成并多CPU并行工作，其硬件通用，保护原理与特性由软件决定，如220kV线路的光纤距离和差动保护硬件相同但软件不同。

微机保护具有三大优点：一是灵活性大，通过更换软件可适应不同需求；二是可靠性高，具备自诊断能力，能自动检测并闭锁硬件故障；三是高性能，得益于微型机的强信息处理和记忆功能，易于实现新保护原理并完善保护性能。

3  硬件组成原理

3.1 数据采采集系统

包括变换器、模拟滤波（ALF）、采样保持（S/H）、多路转换（MAX）、模数转换（A/D）等功能块，完成将模拟输入量转换为所需数字量。这部分包括两个电压形成回路插件，S/H插件及A/D插件，本装置设有10个模拟量输入通道（三个相电压、三个相电流、一个由PT开口三角来的3U0，一个电流回路的3I0，一个线路抽取电压UL和一个监视通道用的5V直流电源监视。电压形成回路插件中各变换器将交流电压和电流量隔离和变换至合适的量程。

3.2 CPU系统

包括微处理器、只读存贮器（一般用EPROM）、随机存取存贮器（RAM）、定时器等，CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析以完成各种继电保护功能。

3.3 开关量输入、输出系统

其中开关量输入（外部触点位置信号）、开关量输出（跳闸、报警信号及输出给打印机的信号）经光耦合器和并行接口接至总线，人机对话通过键盘及并行接口接至总线，保护定值存放在只读存贮器（一般用EPROM），串行口用于与远方通信。开关量有闭合及断开两种，通过电路变换可以与二进制数的0、1两种状态码对应。微机保护的开关量输入输出，即相当于二进制的数字是0、1两种状态码的输入及输出。开关量输入回路，按对微机保护引入干扰情况不同分为：装置面板上的触点和装置外部引入的触点两类。

装置面板上的触点，如键盘触点、切换开关触点等，这类触点不需采取抗干扰措施，可直接接至微机的并行接口，如图2所示。只要在初始化规定并行接口PA0端口为输入口，则CPU可以通过软件查询，随时知道外部触点K的状态。

装置外部引入的触点，如切换中，断路器辅助触点、控制开关触点、继电器触点等。这类触点及其引线会引入干扰，必须经光耦合器隔离。光耦合器原理框图如图3所示，图中的二极管为红外发光二极管，图中光探测器为光电三极管，当K闭合时，电流通过发光二极管，在当线作用下，三极管导通，向PA0输入1状态，当K断开时，无电流通过二极管，因而三极管截止，向PA0输入1态。

开关量输出回路主要包括保护的跳闸出口及本地和远方信号的出口等，一般用并行接口的输出端口控制有关触点继电器来实现为了抗干扰需经光耦合器隔离，接线图如图4所示。

由软件使并行口的PB0输出0，使PB1输出1，与非门H1将输出低电平，光电三极管导通，继电器J动作，在初始化时或需继电器返回时，用软件使PB0输出1，使PB1输出0便可，采用图4的接法后，由于两个相反的条件互相制约，可以有效地防止误动。

4 改进措施

4.1 引入自动化测试工具

基于虚拟仪器的测试系统：利用虚拟仪器技术，构建自动化测试平台。该平台可通过软件编程模拟各种故障信号，如三相短路、两相接地短路等，同时能自动采集保护装置的动作响应数据，与预设标准数据进行对比分析，快速判断保护装置功能是否正常。相较于传统方法，可大幅提高测试效率，减少人工操作误差。

继电保护测试仪的升级应用：采用新一代智能继电保护测试仪，其具备多通道、高精度的特点，能同时输出多种电气量，模拟复杂的电力系统运行场景。测试仪可通过预设测试方案，自动完成多个测试项目的连续测试，测试完成后还能生成详细的测试报告，方便调试人员查看和分析。

4.2 优化调试流程

模块化调试策略：将微机保护装置调试划分为硬件检测、功能测试、整组传动等多个模块。先进行硬件检测，确保装置硬件无故障；再开展功能测试，对保护功能、通信功能等逐一验证；最后进行整组传动测试，模拟实际运行中的故障情况，检验保护装置与其他设备的配合情况。各模块独立调试，可提高调试的针对性和效率，同时便于问题定位和解决。

建立标准化调试流程：制定详细、统一的微机保护装置调试标准流程，明确每个调试步骤的操作规范、技术要求和质量标准。调试人员严格按照标准流程执行，可减少因操作不规范导致的问题，提高调试质量的一致性和可靠性。

4.3 加强智能化诊断

故障诊断专家系统：构建基于人工智能的故障诊断专家系统，该系统整合大量的微机保护装置故障案例、运行数据和专家经验。在调试过程中，当保护装置出现异常时，系统可自动对采集到的数据进行分析，结合知识库中的经验知识，快速诊断故障原因，并给出相应的解决方案，为调试人员提供有力支持。

大数据分析与预测：利用大数据技术对微机保护装置的历史调试数据、运行数据进行分析，挖掘数据背后的规律和潜在问题。通过建立数据分析模型，预测保护装置可能出现的故障，提前采取预防措施，实现从被动调试到主动运维的转变。

5 改进后的效果评估

5.1 效率提升

通过引入自动化测试工具和优化调试流程，微机保护装置调试时间平均缩短了 95%，大大加快了电力工程建设和设备检修的进度，减少了停电时间，提高了电力系统的经济效益。

5.2 准确性提高

自动化测试工具和智能化诊断系统的应用，有效降低了人工操作误差和主观判断偏差，调试结果的准确性显著提升，能够更精准地发现保护装置的潜在问题，保障电力系统安全稳定运行。

5.3 全面性增强

改进后的调试方法能够更全面地模拟各种复杂故障场景和特殊工况，对微机保护装置进行全方位测试，确保装置在各种条件下都能可靠动作，提高了保护装置的整体性能和可靠性。

6 结论

对微机保护装置调试方法的改进是适应电力系统发展的必然要求。通过引入自动化测试工具、优化调试流程和加强智能化诊断等措施，有效解决了传统调试方法存在的问题，显著提升了调试的效率、准确性和全面性。在未来的电力系统建设和运维中，应不断探索和创新调试技术，进一步完善微机保护装置调试方法，为电力系统的安全、稳定、高效运行提供坚实保障。