几款国内微机型保护继电保护的比较

几款国内微机型保护继电保护的比较

陆子君，钟锐

(东南大学 IC嵌入式系统实验室，江苏南京 210096)

摘要：对国内几款微机型中低压输电线路继电保护装置进行比较，分析了它们的特点，总结了各自的优势，并结合保护的功能、精度、硬件架构、控制逻辑就一些关键技术进行了探讨。

关键词：微机保护 线路保护 精度 抗干扰

Compare of several types of computer relay protect

LU Zi-jun

（IC embedded system lab,Southeast University,Nanjing 210096, China） Abstract:Compare of several types of computer relay protect, analyses their characteristic,sum up the predominance of each other,and discusses some key technology in function, precision hardware structure and control logic.

Key words:computer protect; circuitry protect; precision;anti-jamming

1 引言

微机型继电保护由于具有功能强、维护调试方便等一系列优点，自问世以来就受到普遍重视与欢迎，近年来更是在国内外得到广泛应用。由于输电线路保护在继电保护中具有重要地位，且随着超高压、长距离输电线路的发展，对输电线路保护的功能提出了更新更高的要求，加之输电线路保护本身具有的复杂功能和逻辑，使微机保护在输电线路保护这一领域获得了广泛应用。本文结合自身体会，对国内常用的几种微机型线路保护装置的一些特点进行了分析与比较，主要侧重于功能和性能方面的探讨。这里主要介绍的保护装置是南自psl640型线路微机保护和南瑞继保推出的rcs-9611-c型线路保护装置。另外还提及北京四方CSC-211系列数字式保护测控装置和许继wxh-820线路保护装置，以进行更好的比较分析。

2 功能

各型号微机保护装置能实现的保护功能介绍：

这些保护功能大部分是现代微机保护装置的基本配置，如过流保护，定时限，反时限等，它们的概念限于篇幅在这里不再叙述。但是在实际情况下，某些保护装置或系列的某些型号可能会根据现实情况只配备某些功能。比如许继的wxh-821过流保护只设定了两段过流保护的功能。

PSL640和RCS9611微机保护的电流保护主要性能包括：设置了三段全相运行时投入的电流保护。各段零序保护的方向元件均可由控制字整定投入或退出；重合加速全相运行零序保护三段亦可由控制字投入或退出；后加速时间有一定的范围。除设有定时限过流元件之外，还设有反时限过流元件。反时限保护元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的保护元件，通过平移动作曲线可以非常方便地实现全线的配合。常见的反时限特性解析式大约分为三类，即标准反时限,非常反时限,极端反时限。装置中反时限特性由整定值中反时限指数整定。选择哪一条反时限特性曲线完全取决于负荷特性和与其他相邻继电保护相配合。反时限特性特别适用于保护直配线、变压器、电动机以及低压配电线路，尤其是在线路有分支线，且分支线用高压熔断器保护时具有更优秀的保护特性。

在我国，对于重合闸装置的基本要求是能确定故障相，能检无压或检同期，在故障后经一定延时重合，且只重合一次。PSL640的综重元件靠软件来实现了以上功能。通过控制字KG2.0 和KG2.1 可选择重合闸的方式、不检方式、检无压方式检同期方式。保护动作后重合闸如果导致故障原因仍存在第一次重合不成功将再次跳开断路器，允许经过一段较长延时等故障处绝缘建立后再二次重合闸。由于运行要求的不同，我国不采用多次重合闸，（许继、四方、南瑞都没采用）但对于无人值班的变电所还是多次重合闸更具优势。瞬时重合闸和多次重合闸对断路器的性能提出了更高的要求。

在故障录波或者事叫件顺序记录(SOE）功能上，psl640可记录的模拟量为Ia 、Ib、 Ic 、3I0 、Ua 、Ub 、Uc、 Ux、 I0c.可记录的状态量为断路器位置,保护跳闸合闸命令.为避免因系统扰动使保护频繁启动,导致存储不需要的数据,本装

置录波数据仅当保护动作后才存入Flash Memory 中,掉电保持。否则本次数据只保存在RAM 中,掉电不保持。可被PC机读取可记录的录波报告为8至50个，可记录的事件不少于40次，数据存入Flash Memory 中。RCS-9611可保存最新64次动作报告，最新256次SOE变位记录报告，最新64次用户操作记录报告，最多8次故障录波

报告（每次故障录波时间最长15 秒）。而WXH-820系列FLASH则可存最多最近发生的200份报告，且分两个菜单，可实现查看报告和擦除报告功能。

保护装置面板都配置有通讯接口，可接PC机进行人机对话操作，便于调试与分析。通讯接口主要有SCI标准RS232接口，RS485接口，以太网口，光纤接口。有些厂家提供接口类型和数量的选择，而且在接口的设计上也不尽相同。如

RCS9611系列可以提供双以太网口的标配，（一般装置都提供双网口的标配是因为一旦一个网口失效可以有被用）也可以提供三个以太网口，而且网口可以通过控制字分别或同时设成支持串口的modbus通信规约。

我们由表格可以看出南自、南瑞及四方的微机保护装置提供的功能比较完备，许继的WXH820系列也很优秀，但是在功能上略有欠缺。各型号都在实际电力运行中稳定有效的发挥各自的作用。

3 主要性能指标

回路的误差四款产品都在相同的范围内。但在保护回路的精度方面各款产品所能达到的精度却不一样。一般来说，误差越小的产品精度越高，且运行的灵敏性也越高，产生误动的几率也越小，这样对电网的运行来说就越安全。

上表中，南瑞产品中的频率误差相对也较低。频率测量的精度会直接影响到装置的如低周保护等功能实现的准确性。所以在这里略微探讨一下保护装置的里运用的测频技术。我们知道常用的直接测频方法主要有测频法和测周期法两种。一般对于低频信号采用测周期法，对于高频信号采用测频法，因此测试时很不方便，所以出现了等精度测频方法。不同厂家使用的测频技术也影响了装置的频率精度。南自psl640在CPU的选用上选择了内置测频模块（时间处理单元TPU）的芯片，因此不需要占用给多的CPU资源进行测率的处理，而且精度也可以得到保证。而南瑞rcs9611则选择使用基于FPGA的高精度频率测量手段。因为在快速测量的要求下，要保证较高精度的测频，必须采用较高的标准频率信号；而单片机受本身时钟频率和若干指令运算的限制，测频速度较慢，无法满足高速、高精度的测频要求。采用高集成度、高速的现场可编程门阵列FPGA为实现高速，高精度的测频提供了保证。而且既然FPGA和DSP同样可以完成对转换成为数字信号的模拟量信号