提高微型机继电保护装置可靠性措施的研究

三峡电力职业学院 王远瞧



提高微型机继电保护装置可靠性措施的研究

三峡电力职业学院 王远瞧

【摘要】微机继电保护装置是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。是用于测量、控制、保护、通讯为一体化的一种经济型保护 。它具有集保护、测量、监视、控制、人机接口、通信等多种功能于一体；代替了各种常规继电器和测量仪表，节省了大量的安装空间和控制电缆以及完善的自检能力，发现装置异常能自动告警；具有自保护能力，有效防止接线错误或非正常运行引起的装置永久性损坏等特点。

【关键词】微型机继电保护装置；干扰信号；自动检测技术

微型机继电保护装置的可靠性要求在电力系统运行过程中有两个方面：（1）电力系统发生故障时，它应能做出正确的反映，在保护范围内故障时，应能正确可靠的动作；在相邻元件的保护范围内故障时，应能对相邻元件的保护起到后备的作用，防止拒动情况的发生。（2）电力系统正常运行时，也要防止误动情况的发生。

我们在考虑如何提高微机继保装置的工作可靠性时，应该从构成微型机继电保护装置的整体设计和采用的元器件及制造工艺水平的可靠性入手，我们要从在运行过程中元器件出现故障时可能产生的后果等方面作为研究的基础，从而找出解决问题所需要采取的措施。

微型计算机继电保护装置在其工作时，周围存在着强电磁的干扰。一方面，高频率、大幅度的干扰信号通过电磁耦合很容易就可以进入微型机继电保护装置的内部；另一方面，干扰信号的持续时间较短。由于微型机继电保护装置在运行中会出现干扰信号，因此，目前有三种对策来提高微型机继电保护装置工作的可靠性，即减少故障和错误出现的几率；自动自检测技术；采取容错设计方式。

1 干扰对微型机继电保护装置的影响

干扰信号对微型机继电保护装置的工作有较大的影响。如果是由内部继电器的触点在切换过程中产生的强高频电磁信号，则是内部干扰信号；如果是由接线端子排从外界引入的浪涌电压，则是外部干扰信号。例如微型机继电保护装置的输入、输出线和地线等都是干扰进入微型机继电保护装置的途径。

干扰对微型机继电保护装置的影响，主要表现在以下几个方面：

（1）运算或逻辑出现错误：在运行过程中，输入输出数据、微处理器计算的中间结果、控制程序流程的标志字等都是存放在数据缓冲区的随机存贮器RAM之中。但是在强电磁干扰信号作用下，有可能使存放在RAM中的数据发生变化，原因就是RAM的抗干扰能力较差；另外，在读数据或写数据时，数据总线和地址总线也可能互相干扰，导致数据总线上的数码或地址总线的地址码发生错误，从而传送到错误的地址上。如果数据是控制程序流往的标志字时，还将会导致运算逻辑出现错误等问题。

（2）运行程序出轨：在执行运行程序过程中，微处理器可识别的机器码通常存放在只读存储器ROM之中，由于有干扰信号存在，机器码也会随之改变，有些机器码可能会导致微处理器无法识别，而造成微处理器无法工作。此外，如果控制程序流程的标志字也受到了改变，运行程序的执行顺序也会随之改变，使微型机的运行程序出轨，出现死机等问题。

（3）损坏微型机芯片：微型机中的一些半导体芯片在强电磁干扰的作用下可能受到损坏，使其无法正常工作。

2 微型机继电保护装置的抗干扰措施

干扰对微型机继电保护装置在线运行有严重的影响，要是不采取有效的措施，将产生严重的后果。从两个方面来考虑解决抗干扰问题的方法：

（1）从设计的角度来看，应选用优质的微型机芯片和其它的半导体元器件，因为合理的线路布局和制造工艺可以切断各种电磁耦合的途径，可以减弱扰动对它的影响。

（2）尽管在微型机继电保护装置在制造过程中采取了一定的抗干扰措施，但干扰信号具有很强的随机性，所以，一旦在微型机继电保护装置内部出现干扰信号后，可能带来许多问题，应采取相应的对策予以解决。因此，我们可以采用自动检测技术，把扰动可能产生的不良后果减少到最低的程度。

共模干扰是使干扰信号耦合到敏感回路的主要原因。电力系统微型机继电保护装置在发电厂和变电所运行时，其电源回路、模拟量输入回路、开关量输入及输出回路以及通信口都是通过电缆线引入到比较远的模拟元件上。干扰耦合到微型机继电保护装置的主要媒介就是这些回路，为了提高抗干扰能力，应采用模拟量输入回路的静电屏蔽、磁屏蔽、提高敏感回路的抗干扰能力、合理设计接地泄放回路等各方面的措施。并且都应该采用光电耦合器件对各个回路进行隔离。

微型机继电保护装置在运行的过程中，若出现采样数据因干扰作用大，发生错误时，产生的后果是严重的，将会导致整个保护功能的失败。因此，在微型机继电保护装置的工作程序中，应设置对不良采样数据的

检错和识别功能等子程序，确保软件程序运算结果的正确性，发挥正常的继电保护功能。所以因干扰造成微型机继电保护中使用数据发生错误时，可以采取对输入模拟量采样数据的抗干扰、在运算过程中的核对、出口闭锁、防止程序出轨等措施来处理。

3 微型机继电保护装置的自动检测技术

提高微型机继电保护装置可靠性的另一个重要措施是各元器件、接口设备进行自动检测。微型机继电保护装置的自动检测是指对装置的内部各元件是否有损坏或故障的检测。对于可靠性很高的装置，首先要有正确的工作原理，其次要有合理的设计方案，以及物理元器件的选择必须是优质的。对于当装置内部的物理元件损坏时，可能发生的拒动或误动作的情况，要求装置在设计时就要能够保证元件损坏时不发生误动，同时能发出报警信号，从而达到能够及时有效恢复的最终目的。

目前，对各元件的自动检测都是采用自动检测软件程序来实现。检测方式有即时检测和周期检测两种。即时检测是指在正常运行时，CPU在相邻两个采样间隔内，总有一部分的时间来等待下一个采样时刻的到来。周期检测是指利用微型机继电保护的执行程序的小块富裕时间的积零为整起来的累计时间进行的检测。其特点是时间较长，用其来检测微处理器CPU处理量较大的内存元器件的检测，例如只读存储器ROM和随机存储器RAM等。

常用的检测方法有：（1）微处理器CPU的检测；（2）数据采集系统的检测；（3）随机存储器RAM的检测；（4）只读存储器ROM的检测；（5）开关量输出通道的检测。

参考文献

[1]张宇辉.提高微型机继电保护装置可靠性措施[J].电力系统微型计算机继电保护,2000,9.

[2]马丽英.微机继电保护[J].供用电网络继电保护,2008,6.

王远瞧（1991—），男，湖北宜昌人，工学学士，现任三峡电力职业学院电力与信息学院专业教师，助讲，主要研究方向为电力系统继电保护及供用电技术。

作者简介：