微机故障解列装置

摘　要：介绍了微机故障解列装置的原理、特点和算法。采用80C196高性能快速单片机为保护CPU，频率测量单元运用硬件测频，测量精度高；低周解列单元设有完善可靠的防止误动作的闭锁措施；低压解列单元具有可靠的三相TV断线闭锁判据。该装置已通过各种测试和动模试验，并投入现场运行。
关键词：故障解列；TV断线；频率；低压
分类号：TM 774　文献标识码：B
文章编号：1006-6047(2000)01-0031-02

Microprocessor-Based Fault Disconnection Device

CHEN Song-lin
（Nanjing Automation Research Institute, Nanjing 210003, China）
WU Yin-fu
（Nanjing Automation Research Institute, Nanjing 210003, China）

Abstract：The principle, characteristics and algorithms of microprocessor-based fault disconnection device are introduced in detail. The device adopts 80C196 microprocessor as the CPU of relay； the frequency measurement unit employs hardware to measure frequency, the measurement precision is higher； the under-frequency disconnection unit has perfect, reliable blocking measure to prevent mal-operation； the under-voltage disconnect unit has reliable criteria to detect three phase voltage failure. The device has been verified through different dynamic model tests and put into site operation.
Keywords：fault disconnection; voltage failure; frequency; under-voltage▲

　　频率是电能质量的基本指标之一。当电厂频率降至48 Hz时，锅炉给水量降至8%，造成机炉汽水系统运行不稳定，厂用电机械出力降低使汽轮机功率下降，导致频率进一步降低，使电力系统的稳定遭到破坏，对汽轮机的运行危害极大，可能造成叶片裂纹甚至断裂。根据《继电保护和安全自动装置技术规程》，对于中小型电厂，宜在电厂侧装设低周低压解列装置，以保护电厂设备，同时保证电力系统的稳定运行。

1　实现方法与方案设计

1.1　硬件配置
　　CPU采用80196高性能快速单片机，硬件结构框图如图1所示。

图1　故障解列硬件结构框图

　　外部电流和电压输入经隔离互感器隔离变换后，经低通滤波器输入至模数转换器，CPU经过采样数字处理后，组成各种继电器。图中，U_a，U_b,U_c为母线电压。
1.2　频率测量单元
　　取AB相间电压经过中间TV单元转换，再经过低通滤波滤去高频分量，最后经过方波形成回路进入80196的高速输入单元HSI。HSI可用定时器1作实时时钟，记录外部事件发生的时间，从而达到测量频率的目的。具体程序框图如图2、图3所示。

图2　采样部分程序框图

图3　故障测量部分程序框图

　　防止电动机反馈时低周解列误动作的措施：
　　a. 时限闭锁。由于小负荷时反馈过程极短，可用时限来躲过电动机反馈时的影响。
　　b. 电流闭锁。因电动机反馈电压时一般不同时供给较大的电流，可采用低电流闭锁方式。
　　c. 滑差闭锁。利用系统功率缺额时频率下降速度比供电线路断开时频率下降速度慢得多的原理，构成频率闭锁。
1.3　低压解列单元
　　三相相间电压都低于整定值即动作。为此，需要可靠的三相瞬时TV断线判据。
1.3.1　三相TV断线判据
　　在1.5 s内三相电压由低压解列整定值降至25 V以下认为是三相TV断线，同时闭锁低压解列。否则不认为是三相TV断线。在2.5 s内三相电压都降至60 V以下，25 V以上，判为低压进行低压解列。
1.3.2　正常时TV断线判据
　　a. 正序电压<30 V，而任一相间电流>0.1 A或开关位置处于合位。
　　b. 负序电压>8 V。
　　满足上述任一条件后延时10 s报TV断线，同时闭锁低压解列。

2　装置的自检与报警

　　设有防止由于电子元件损坏及工艺不良引起误动的闭锁回路。当CPU检测到装置的RAM，EPROM定值出错和出口三极管长期导通等硬件故障时，发出故障报警信号，闭锁整套装置。当CPU检测到下列故障时发出异常信号：①线路在正常运行，而TWJ不返回，经过10 s延时报TWJ异常；②电流不平衡经10 s延时报TA异常；③母线TV断线；④频率异常。

3　结束语

　　本装置适用于电厂的低周、低压解列。具有可靠的TV断线闭锁措施，采用硬件测频回路，频率以及频率滑差的计算精度高，装置有较强的抗电磁干扰能力。它的功能和特性明显超过同类常规解列装置。■

作者简介：陈松林(1970-)，男，工程师，主要从事电力系统继电保护研究；
　　　　　吴银福(1970-)，男，工程师，主要从事电力系统继电保护研究。
作者单位：陈松林（国家电力公司电力自动化研究院保护所，江苏　南京　210003）
　　　　　吴银福（国家电力公司电力自动化研究院保护所，江苏　南京　210003）

参考文献：

［1］何昌文.小电源并网的影响及解列装置问题的分析［J］.继电器，1995(2)：41～44
［2］卓乐友主编.电力工程电气设计手册(电气二次部分)［M］.北京：中国电力出版社，1991

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