关键词：微机保护装置;GE微机保护装置SR489;差动保护;后台监控
中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：
1引言
当前随着电力事业快速发展，新建发电厂、变电站如雨后春笋般涌现，而电网改造也使电力设备正处于新旧更替的高峰期，大量的新技术、新设备不断地投入电网运行。为了保证电力系统安全、稳定运行，既要照管好正在服役的老设备健康运转，又要尽快掌握新设备的性能及使用方法，使原本为完成日常繁重工作任务而忙碌的基层继电保护人员，在技术素质的普及和提高方面难以与时俱进。
继电保护专业涉及的范围比较广泛，技术含量高、责任重大，继电保护及自动化装置设备新、老种类、厂家、型号繁多，其结构复杂且不易较快掌握，再加上运行中的设备不容许误触动，也使新参加工作人员直接得到各种故障检修经验的历练机会较少，要想培养出一支技术较全面的优秀的继电保护团队，需要付出大量的精力、物力和时间，也需要大量的文献资料，目前继电保护方面的书籍虽然较多，但大部分理论性较强，与基层继电保护及运行专业人员实际工作的应用需要存在一定的差距，特别是故障现场的一些怪异现象让他们感到束手无策，很想有实际经验的人员或有关内容的书籍给予指导，以尽快查清故障原因，消除隐患，况且随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，微机型继电保护装置的应用越来越广泛，施工企业面临着此类系统装置的调试问题。本文通过对微机型继电保护装置回路和系统的现场调试，提出现场调试的注意事项以及常见问题的解决方法。
2回路调试
回路调试即结合设计要求和系统功能进行全面细致的试验，以满足变电所的试运行条件。回路调试包括一次、二次系统的接线、保护、监控、打印等功能的全面校验和调试。
2.1一次、二次系统的接线检查
(1)开关控制回路的调试。送出直流屏控制电源、合闸电源，检查一次开关侧储能电源或合闸电源保险是否合上，手动逐一合上装置电源开关和控制回路开关，检查控制回路、断路器位置指示灯是否对应，分合闸是否正常；如不正常要立即关闭控制电源，查找原因。
(2)开关状态在后台机上的反应。手动逐一分合一次侧断路器、隔离开关、接地刀等，查看后台机上的显示名称、时间是否正确对应，断路器、隔离开关、接地刀状态显示是否正确。若与实际相反，检查断路器、隔离开关、接地刀辅助触电常开常闭．点是否接反，或检查后台机遥信量组态改正。
(3)变压器等设备信号的检查。变压器本体瓦斯、稳定、压力等信号在后台机上的显示名称、时间是否正确；重瓦斯、压力信号应跳主变各侧断路器，轻瓦斯、温度高信号应报警。变压器测温电阻有3根出线，一根接测温电阻一端，另两根共同接测温电阻另一端，用以补偿从主变到主控室电缆本身的电阻，提高测温的精度。
(4)二次交流部分的检查。用升流器在一次侧分别对A、B、C三相加单相电流，对二次电流回路进行完整性检查，不应出现开路或者串到其他回路的现象，在保护装置面板查看保护和测量回路电流的数值、相别，用钳流表在电度表测量计度电流，最后在后台查看电流显示是否正确。用升压器在TV二次侧分别对A、B、C三相加单相电压，检查对应母线上所有保护、测量、计量电压回路应有电压，其他母线上应无电压，保护装置面板、后台机电压显示值对应正确，用万用表测量计量柜电压也应该正确。加三相电压，用相序表测量保护、测量、计量电压相序与所加电压相序对应，如保护装置有TV切换功能，模拟运行实际条件，满足PT柜工作、试验位置逐一进行切换。
2.2装置保护功能的调试
装置保护功能的调试一般根据线路、变压器、电动机等继电保护装置类型，依据设计定值，用专用继电保护测试仪在保护装置上加电流或者电压，检查装置动作精度并传动断路器，在后台机上应正确显示保护动作信息，开关变位信息和动作时间数据，中沙（天津）石化有限公司聚丙烯变电所使用的综合保护装置为西门子（SIEMENS）的7SJ63，该装置含有功能强劲的32位处理器，完全数字化的处理过程及测量值的控制，使之完成由模拟量输入到例如跳合断路器或其他开关位置的输出，而且通过综合键盘使用相应软件可以很方便的对装置进行设置跟改变，可通过串口可用数据电缆，光缆与SCADA或变电站装置通讯，达到远程巡检，远程操作的目的。与早期的装置相比较，新型的综合保护装置及保护，测量，通讯与一体，减少所使用的元器件种类跟数量。
2.3装置监控功能的调试
装置遥控功能的检查：后台应能可靠准确地遥控断路器分合闸。如遥控失败，查找原因。测控装置或控制回路是否上电；直流屏合闸电源或者一次开关处保险是否投入；测控装置通讯是否已通；装置远方、就地切换开关是否切到远方位置；断路器分合位置、工作试验位置是否在后台上正确反映；控制回路接线是否正确。
按最终版一次系统图纸做好后台监控一次系统图，详细核对断路器、隔离开关编号，TV、TA变比，将模拟量、脉冲量系数设置正确。系统图、网络图、棒图、实时报表、历史报表等图表按实际进行设计、组态，做到完整准确。
2.4装置打印、声音报警功能的调试
要求打印机设置正确，打印图形、报表完整美观，大小合适。能够实现自动打印和手动打印。对断路器、隔离开关等开关量加声响报警功能，对保护动作信息加声响报警功能，与智能直流屏、智能电度表、五防等装置的通讯应正确。
在最后阶段还应对整个综自系统完善，确保综自系统防雷抗干扰，检查各屏上标签框上应做好正确标识。
3系统调试
系统调试要求详细观察系统的运行状态，以便及时发现隐患。
3.1差动保护极性校验
主变压器带上一定的负荷后，才能判断出主变压器差动极性。在监控后台机上查看某一时刻主变电流采的波形分析差动极性。正常状态下，对于两圈变压器在同一时刻，主变压器高低压侧A-a，B-b,C-c相电流波形应正好相反，即高压侧为正半波数据，低压侧为负半波数据，且最大值相加应为0。对于三圈变压器，送点侧与受电侧各侧电流波形相反，且最大值相加应为0。如相反，则需等停电以后在TA二次侧更改极性接线。
下面就以铁岭发电厂2号机组保护配置为例:
铁岭电厂2号机组（300MW，哈尔滨电站成套设备）在发变组保护改造中，采用了GE公司的的SR系列数字保护继电器（SR489发电机管理继电器及SR745变压器管理继电器）构成了发电机变压器组保护（包括高压厂用变保护），保护配置见图一。
（图1）发变组保护配置图
全部保护包括两个SR489发电机管理继电器、3个SR745变压器管理继电器及其它辅助继电器按照双重配置的原则分配到保护屏Ⅰ和保护屏Ⅱ中，各屏的保护详细配置情况见表一。
（表1）保护配置详细情况一览表
保护屏Ⅰ保护屏Ⅱ
4BJ（SR489发电机管理继电器）
发电机差动保护
【关键词】NFC无线通信校园应用
超声波电机（USM）是一种利用高频电信号进行驱动的新型特种电机，具有结构自由度大、无电磁干扰、低速大转矩、断电自锁、响应速度快分辨率高等优点，在微型驱动领域备受关注。其基本原理是利用压电材料的逆压电效应，在高频高压的电信号激励下产生同频率的高频振动，激发与转子或滑块接触媒介质点的椭圆轨迹运动，利用质点在椭圆运动轨迹顶部与接触媒介接触的特点，使高频振动能对接触媒介产生特定方向的摩擦力，从而驱动转子或滑块做旋转或直线运动。随着航空航天技术、微型机器人、微操作系统等微型高精密技术领域的深入发展，电机微型化的需求及性能要求也随之提升，超声波电机由于具备结构自由度大、无电池干扰、低速大转矩、断电自锁、响应速度快分辨率高等优点在微型电机领域备受关注。
瞬态特性是超声波电机的一个关键属性，可分为启动特性和关断特性，是实现超声波电机精确定位的基础，也是研究超声波电机转矩特性、输出特性的重要依据。微型超声波电机对驱动信号高且多样的要求，毫秒级的瞬态过程以及级的驱动力矩使得目前行业内符合微小电机测试要求的测试设备稀少昂贵，且绝大多数需要依赖进口，一定程度上限制了国内微型超声波电机领域的研究。
本文设计了一种包含驱动电源、机械平台、上位机的瞬态特性测试平台，可对微型旋转式行波型超声波电机（以下简称超声波电机）驱动信号的频率、相位差、占空比、匹配电感进行调节，能够便捷的实现电机与检测设备的固定、连接与对中，实现步进驱动并完成瞬态特性采集、处理与显示。
1系统总体设计
瞬态特性的研究主要依赖于启动、关断过程中转速数据的测量，微型超声波电机的瞬态特性测量也是如此。但微型超声波电机对驱动信号要求高、转矩小，空载下瞬态过程仅为若干毫秒，且形状普遍不规则难以固定，这使得传统的电机测试系统不单要求能够检测毫秒级的瞬态过程，还需要实现微型电机的固定并其与检测设备的联轴和对中问题，同时检测设备的启动力矩要足够小，且检测系统需要具备驱动电源，可对微型超声波电机进行驱动。
本文所设计的测试系统总体结构如图1所示，整套系统由驱动电源、机械平台、上位机软件三部分组成，采用微型光电编码器作为测速装置。其中，驱动电源是系统的核心，它根据上位机的指令实现电机的步进驱动，采集光电编码器信号并将其返回上位机；上位机软件负责提供人机界面、接收来自下位机的数据并对其进行处理，得到电机的瞬态特性数据；机械平台包括直线导轨、高精度滑台、固定插件、联轴器、惯量盘等设备，负责微型超声波电机与光电编码器的固定、连接以及对中。如图1所示。
2硬件设计
驱动电源以TI公司的TMS320F2812芯片（以下简称DSP）为核心，通过该芯片实现串口通讯、产生驱动信号、采集光电编码器信号等。驱动电源的总体结构图如图1所示，使用DSP产生四路同频率同占空比但具有一定相位差关系的PWM信号，产生的信号通过高速与门芯片74LS09提升电平与驱动能力后，经过HCPL-2630光耦隔离芯片实现信号隔离，之后通过MOSFET专用隔离芯片IR2110驱动推挽放大电路产生高频高压的交流信号，最后经过阻抗匹配对超声波电机进行驱动。光电编码器信号的采集由DSP的捕获单元实现，它能够捕捉引脚上的电平跳变事件并产生捕获中断，通过设置捕获单元的触发条件为上升、下降沿双触发可实现编码器信号的倍频。
功率放大电路会对供电电源的品质造成影响，为提升系统稳定性，需对其进行隔离。驱动电源的内部供电结构图如图2所示，采用一个具有5V，12V双电位输出的开关电源（非隔离）作为供电核心，其中12V输出用于非隔离电源区域的供电，5V输出则在经过大功率隔离电源芯片隔离、电压转换以及稳压电路处理后用于隔离电源区的供电。
机械平台包括直线导轨、XYZ高精度滑台、固定件、联轴器、惯量盘，其固定方式如图1所示，光电编码器与电机分别通过定制的固定件固定于两个滑台上，滑台用于实现电机与光电编码器相对位置的微调与对中，直线导轨则用于两个滑台水平距离的粗调。
3软件设计
软件可分为上位机软件和下位机软件。上位机软件为测试系统提供人机界面，提供参数设置功能、控制测试系统的运行、接收、处理并存储测试数据。上位机通过串口与驱动电源通讯，使用自定义的通讯协议，每条指令有包头、内容、校验字组成，驱动电源每接收一条指令都会通过一个应答消息反馈指令的接收或执行情况，应答消息不需要返回，上位机发送一条指令后，若在规定时间内没有接收到应答消息，将会触发超时事件，指令发送将会被判定为失败。
下位机程序负责接收并处理来自上位机的指令、产生驱动信号、实现电机步进、采集光电编码器信号、返回测量结果以及协调驱动电源各模块工作等。瞬态测试的实验程序由下位机实验，其流程如图3所示，主要利用通用定时器实现电机的启动、关断状态的切换，利用PWM模块产生驱动信号控制电机启停，使用捕获单元实现光电编码器信号的采集。
下位机实现光电编码器信号的采集，若设光电编码器的分辨率为N线、通用定时器1时钟频率为f、周期寄存器值为P，两次相邻捕获中断产生时通用定时器1的计数寄存器值分别为，C1、C2两次中断期间中通用定时器1的周期中断触发次数为m，倍频系数为k，则两次中断期间电机转过的度数θ，所用时间T分别为
4测试实验
根据被测电机的等效容抗和额定工作频率，设置好相应参数，通过上位机启动瞬态特性的测试。图4为空载和带惯量负载（无负载力矩）下分别测得的经滤波的启动与关断特性，通过实验发现，空载下电机约在1.3ms时完成启动过程，而负载状态下则需要更多时间，但两种情况下的稳态转速相近；在关断过程中，由于控制系统与驱动电源的时延问题，最开始的数毫秒时间内电机仍处于稳态状态，图中所示的两条曲线都在2ms前后开始进入关断状态，其中负载下电机所需的关断时间更长，这是由于停止过程中，电机所受阻力接近于一个恒值，而负载下的转动惯量更大，从而需要更长的时间制动。
图4中的曲线相对平滑，且电机的最高转速与瞬态时间与所测电机标称值相近，其瞬态曲线的趋势与标准的行波型旋转式超声波电机相似，由此可知，所设计的测试系统可对微型超声波电机的瞬态特性进行测量，且效果良好。
5结语
针对微型超声波电机瞬态特性设备稀缺昂贵、瞬态过程快、测量难的问题，设计了一套微型超声波电机瞬态特性测量系统，具有结构简单、成本低等优点，可实现驱动信号的频率、相位差、占空比、匹配电感的调节，机械平台采用模块化设计，针对不同的电机与测试设备只需更换固定件即可使用，简单便捷；测试系统能对毫秒级的瞬态过程实现较精确的捕捉，便于电机性能测试。
参考文献
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作者简介
泮凯翔（1991-），男，浙江省台州市人。现为同济大学电子与信息工程学院硕士研究生在读。主要研究方向为控制工程。
【关键词】微机继电保护；事故；处理；发展
1.继电保护事故种类
1.1定值问题
（1）整定计算误差；（2）人为整定错误；（3）装置定值漂移：①元器件老化及损坏；②温度与湿度；③定值漂移问题。
1.2电源问题
（1）逆变稳压电源问题：①纹波系数过高；②输出功率或稳定性差；（2）直流熔丝配置问题；（3）带直流电源操作插件。
1.3TA饱和问题
继电保护测量对二次系统运行起关键作用，系统短路电流在中低压系统中急剧饱和时，因为电流互感器已经应用到继电保护装置当中，现场的因馈线保护因电流互感器饱和难以启动，这时就会很容易发生事故。而常用的数字式继电器采用微型计算机控制，其主要工作电源仅有5V左右，数据采集电平范围也仅有10V左右，电流互感器饱和对数字式继电器的危害将更大。
1.4插件绝缘问题
微机保护装置集成度高，布线紧密，长期运行后由于静电作用，会使得插件接线焊点周围聚集静电尘埃，在外界条件允许时两焊点之间出现导电通道，从而引起装置故障或者事故。
1.5高频收发信机问题
在220kV线路保护运行中属于收发信机问题。各厂家生产的收发信机质量不一，在使用前应严格审核，应注意校核继电保护通信设备（光纤、微波、载波）传输信号性和冗余度，防止因通信设备问题而引起高频保护收发信机不工作。高频保护不工作的原因包括：收发信机元件损坏，收发信机起动发信信号产生缺口，高频通道受强干扰误发信，收发信机内连线错误，收发信机闭锁，作用区外故障时误动等。
2.事故处理的检查方法
2.1逆序检查法
如果利用微机事件记录和故障录波，不能在短时间内找到事故发生的根源时，应注意从事故发生的结果出发，一级一级往前查找，直到找到根源为止，要充分利用站内的设备各种信息综合判断分析，这种方法常应用在保护出现误动时。
2.2顺序检查法
该方法是利用检验调试的手段，来寻找故障的根源。按外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等顺序进行。这种方法主要应用于微机保护出现拒动或者逻辑出现问题的事故处理中，特别注意微机装置的逻辑判断关系，以及软、硬压板、控制字和出口矩阵的投退情况。
2.3运用整组试验法
此方法的主要目的是检查设备的二次回路是否有异常，以及保护装置的动作逻辑、动作时间是否正常，往往可以用很短的时间再现故障，并判明问题的根源。如出现异常，再结合其他方法进行检查。
3.提高事故处理能力的途径
掌握和了解继电保护事故的原因和处理的基本方法是提高继电保护故障和事故处理水平的重要条件，同时要强调下述几个问题：
（1）必须掌握保护的基本原理和性能，根据保护及自动装置产生的现象分析故障或事故发生的原因，迅速确定故障部位。
（2）运用正确的检查方法。一般继电保护故障往往经过简单的检查就能够被查出，如果经过一些常规的检查仍未发现故障元件，说明该故障较为隐蔽，此时可采用逐级逆向检查法，即从故障现象的暴露点入手去分析原因，由故障原因判别故障范围。如果仍不能确定故障原因，就采用顺序检查法，对装置进行全面的检查。
（3）掌握微机保护故障处理技巧。在微机保护的故障处理中，以往的经验是非常宝贵的，它能帮助工作人员快速消除重复发生的故障，但技能更为重要，现针对微机保护的特点总结如下：①替代法，是指用规格相同、功能相同、性能良好的插件或元件替代被怀疑而不便测量的插件或元件；②对比法，是将故障装置的各种参数或以前的检验报告进行比较，差别较大的部位就是故障点；③模拟检查法，是指在良好的装置（一般为备用装置）上根据原理图（一般由厂家配合）对其部位进行脱焊、开路或改变相应元件参数，观察装置有无相同的故障现象出现，若有相同的故障现象出现，则故障部位或损坏的元件被确认。
4.如何掌握微机继电保护技术
要掌握继电保护故障和事故类型以及继电保护故障和事故发生的条件，要下述几个问题：
（1）足够必要理论知识。①电子技术知识。电网中微机保护使用越来越多一名继电保护工作者学好电子技术及微机保护知识当务之急。②微机保护原理和组成。在微机继电保护测试仪及自动装置的使用过程中，要能迅速分析出产生故障或事故的原因以及故障部位，这就要求电力工作人员需要具备过硬的微机保护知识，熟悉保护原理和装置性能，熟记微机保护逻辑框图，熟悉电路原理和元件功能。
（2）具备技术资料的阅读能力微机继电保护事故的处理离不开诸如检修规程、装置使用与技术说明书、调试大纲和调试记录、定值通知单、整组调试记录二次回路接线图等资料，所以技术人员必须具备这方面的素质。
（3）运用检查方法一般的继电保护事故往往凭借简单的检查手段就能够被查出。如果用常规检查仍未发现元件故障，则说明该故障较为隐蔽，应当引起重视。此时可采用逐级逆向检查法，即从故障暴露点入手去分析原因，由故障原因判别故障范围，查找到故障原因以后就可以采用顺序检查法对装置检查。
5.微机型保护技术的发展
微机保护装置在国内应用已有近二十年历史了，微机保护产品的发展也经历了几代，可以说，无论是国际品牌或国内知名厂家，其保护产品从原理到生产技术都已经非常成熟了。但是这些微机继保装置还是或多或少的存在一些缺陷，时代的发展，技术的进步，对微机保护也提出了更高的要求。
（1）更趋自动化、智能化随着我国智能电网概念的提出和相关技术标准的制定，智能电网相应配套的关键技术和系统也需要加快研发速度。对于继电保护技术来讲，一方面，可以深入挖掘智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划模糊逻辑等在微机保护方面的应用前景，将技术转化为生产力，以解决常规技术难以解决的实际问题。
（2）提高微机保护的设备管理和事件记录功能现在的微机保护，除了应完成保护、测控、通信一体化功能外，还应能提供被保护设备的日常管理和事件记录。这些设备管理包括断路器的分闸、合闸次数，累计故障次数、断路器动作时间监视、断路器开断电流水平，断路器触头寿命、设备累计停电时间、设备累计运行时间、设备检修记录、分区段平均负荷电流、日最大负荷电流、日平均负荷电流、累计电度等。对变压器保护测控装置，如果有油温、压力等模拟量接入，还可进一步监视变压器的其它运行工况。
6.结束语
随着计算机技术、通信技术的进步，继电保护面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，由数字时代跨入信息化时代，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
【参考文献】
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