微机保护：电力系统的可靠守护者

一、安科瑞微机保护的崛起与发展

安科瑞微机保护在电力系统中占据着至关重要的地位。随着计算机技术的高速发展，微机保护成为继电保护的发展方向。安科瑞紧跟时代步伐，不断推动微机保护技术的进步。

安科瑞微机保护的发展历程见证了科技的巨大飞跃。早在20世纪60年代末，就有人提出用计算机构成继电保护装置，为微机保护算法和软件的研究奠定了理论基础。20世纪70年代，计算机保护各种算法原理和保护构成形式的论文大量发表，随着大规模集成电路技术的发展，尤其是微处理器的问世和价格下降，微机保护进入实用阶段。国内微机保护的研究始于1979年，虽起步较晚但进展迅速。1984年，华北电力学院和南京自动化设备总厂研制的第一套以6809(CPU)为基础的微机距离保护装置样机通过鉴定并投入试运行。1984年年底，我国第一次计算机继电保护学术会议召开，标志着我国计算机保护开发进入重要发展阶段。

进入20世纪90年代，安科瑞等厂家每年都有新的微机保护产品面世。到目前，国内每年生产的微机型线路保护和主设备保护已达数千套，在输电线路保护、元件保护、变电所综合自动化等领域取得了引人瞩目的成果。具有高可靠性、高抗干扰水平和网络通信能力的第三代微机继电保护装置已经在电力系统中投入使用，我国微机继电保护的研究和制造水平都已经达到国际水平。

二、工作原理及产品方案

（一）AM系列微机保护的工作原理

安科瑞AM系列微机保护测控装置集保护、测量、控制于一体，工作原理如下：通过高精度的传感器对电力系统中的电流、电压等电气参数进行实时监测，将采集到的数据传输至高性能的处理器进行分析处理。当系统出现故障时，如过流、过压、零序等异常情况，装置能迅速准确地判断故障类型并启动相应的保护功能，如跳闸、报警等，以防止故障扩大，保护电力设备的安全运行。同时，装置还具备测量功能，可实时测量三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等参数，为电力系统的运行状态监测提供数据支持。此外，控制功能使得装置能够对电力设备进行远程控制，实现无人值守的自动化控制。该装置适用于35kV及以下电压等级的用户终端变电站，广泛应用于电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。

（二）产品方案实例

以石阡至玉屏高速公路配电工程项目为例，10kV进线柜、变压器出线柜、联络柜均配置AM4-I电流型微机保护装置；电压互感器柜配置AM4-U1电压型微机保护装置。这两款微机保护装置主要通过以下保护功能实现对高压柜的设备运行情况实时监视和保护：实现过流、速断、零序、超温等继电保护及实现遥控、遥测、遥信三遥功能。整个石阡至玉屏高速公路共有41个变电所，其中部分因房建问题暂时待定。除这些外，每个变电所所设微机保护型号与数量明确，共配置75台AM4-I电流型微机保护装置和33台AM4-U1电压型微机保护装置。此外，本项目针对低压各回路配置130只AMC96电能表和1929只AMC72电能表。为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套电力监控系统，由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，实现对变电所的微机保护装置、电能表、变压器温控仪等设备的用电监控与管理。电力监控系统可实现实时监测各回路电参数信息和设备合、分闸状态；电参量查询；运行报表以及实时告警等功能。

三、应用领域广泛覆盖

（一）发电厂和变电站

在发电厂和变电站中，安科瑞微机保护起着至关重要的作用。发电厂和变电站是电力系统的核心组成部分，其安全运行直接关系到整个电力系统的稳定性和可靠性。安科瑞微机保护可以对发电机、变压器、母线、断路器等关键设备进行精确保护。例如，当发电机出现内部故障时，微机保护装置能够通过判断发电机首尾两端电流的矢量和，快速检测出故障并采取相应的保护措施，如跳闸等，防止故障扩大。对于变压器，安科瑞微机保护装置配备有瓦斯保护、温度保护等功能。当变压器发生故障时，瓦斯保护能迅速动作，切断故障部分，保护变压器及整个电力系统的安全。同时，温度保护可在变压器温度过高时发出跳闸或者告警命令，避免变压器因过热而损坏。对于母线和断路器，微机保护装置能够在故障时及时切断电源，确保电力系统的安全稳定运行。

（二）输电线路

安科瑞微机保护对输电线路的保护作用不可忽视。输电线路是电力系统中重要的传输媒介，其安全运行对于保证电力供应的可靠性和稳定性至关重要。安科瑞微机保护装置可以对输电线路的短路、过载、接地故障等进行有效保护。当输电线路发生短路故障时，微机保护装置能够快速准确地判断故障位置，并通过跳闸等方式切断故障线路，防止故障影响范围扩大。在面对过载情况时，微机保护装置会实时监测线路电流，一旦电流超过设定值，便会发出告警信号，提醒工作人员及时处理，避免线路因过载而损坏。对于接地故障，微机保护装置能够准确检测接地电流，并采取相应的保护措施，保证输电线路的安全运行。据统计，安科瑞微机保护装置在输电线路保护方面的成功率高达[具体数据待补充]，为电力系统的稳定运行提供了有力保障。

（三）配电系统

在配电系统中，安科瑞微机保护同样发挥着重要作用。配电系统是电力系统中的最后一环，其安全运行直接关系到用户用电的可靠性和稳定性。安科瑞微机保护装置可以对配电变压器、母线、断路器等设备进行全面保护。对于配电变压器，微机保护装置能够实时监测变压器的运行状态，当出现过流、过压、零序等异常情况时，及时启动保护功能，防止变压器损坏。对于母线和断路器，微机保护装置能够在故障时迅速切断电源，保障配电系统的安全稳定运行。例如，在某配电工程中，安科瑞微机保护装置成功地对配电系统中的设备进行了保护，避免了因设备故障而导致的停电事故，为用户提供了可靠的电力供应。

（四）工业自动化系统

在工业自动化系统中，安科瑞微机保护为各种设备的安全运行提供了保障。工业自动化系统是现代工业生产中的重要组成部分，其安全运行对于保证生产过程的连续性和稳定性至关重要。安科瑞微机保护装置可以对各种传感器、执行器、控制器等设备进行保护。当这些设备出现故障时，微机保护装置能够及时检测到故障并采取相应的保护措施，避免故障影响扩大，保证工业自动化系统的安全运行。例如，在某工厂的生产过程中，安科瑞微机保护装置成功地保护了工业自动化系统中的关键设备，避免了因设备故障而导致的生产中断，提高了生产效率和产品质量。

四、特点鲜明

（一）成熟完善的保护功能

安科瑞微机保护针对不同一次设备可以灵活配置不同的保护功能。例如，对于线路保护，可实现三段式定时限过流保护、反时限过流保护、零序电流保护等；对于母联保护，可实现过流、速断和备自投保护功能；对于配电变压器保护，可实现过负荷、低电压、过电压、热过载、非电量等保护功能。无论是进线、馈线、主变、配电变压器、高压电动机、高压电容器、母联还是PT等设备，都能实现全面的保护和自动控制功能，为35kV及以下电压等级的变配电站提供可靠的保护控制。

（二）高性能硬软件平台

安科瑞微机保护采用高性能的硬件平台，全部采用工业级元器件，专业的EMC设计，配合完善的在线自检测试程序。装置采用主频为168MHz的处理器，16位同步采样A/D，每周波48点高速采样、实时并行计算；配置512K字节Flash、（192+4）K字节Sram、外置4M字节NorFlash、外置512K字节Sram，硬件资源充足，可靠性高。这种强大的硬件配置使产品具有较强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力，能够快速准确地对电力系统的各种状态进行监测和分析，为保护功能的实现提供坚实的基础。

（三）人性化设计

安科瑞微机保护装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面清晰易懂。灵活、舒适的按钮设计，菜单式操作简单、便捷。保护功能的出口可通过跳闸矩阵进行设置，方便用户选择要动作的继电器。配备计算机界面的调试与分析软件，调试及维护简单方便。无论是专业的电力工作人员还是普通用户，都能轻松操作和理解装置的各项功能，大大提高了使用的便利性和效率。

（四）丰富的接口资源

安科瑞微机保护具有丰富的接口资源。12路（可扩展到14路）交流电压/电流通道，测量三相电流、两路零序电流、三相电压、零序电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能。保护电流的测量不仅反映基波，还可以通过逻辑可编程软件增加测量2~10次谐波，具有带谐波制动的保护功能。独立操作回路，可自适应0.25~5A开关跳合闸电流；2路4～20mA直流模拟量变送输出，可通过逻辑可编程软件自定义变送量；20路有源开关量输入通道、10路独立无源开关量输出通道；2路RS485串行通讯接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU规约；2路以太网接口，支持TCPIEC60870-5-103、TCPModbus-RTU规约；GPS对时功能，支持IRIG-B对时方式（RS485接口）；1个UBS接口，可通过U盘升级装置程序，也可导出装置的定值、故障录波数据，方便故障分析；1个RS232接口，可通过USB转232数据线升级装置程序，还可上传装置定值、动作事件信息和故障录波数据，方便现场事故分析。这些丰富的接口资源为装置的多功能应用和与其他系统的集成提供了便利。

（五）灵活方便的接线方式

安科瑞微机保护的3路交流电压输入可接相电压，也可接线电压或零序电压或不平衡电压，适应各种PT接线方式。保护电流可接三相电流；另外两路交流电流通道可以接零序电流、不平衡电流或者线路电流。这种灵活方便的接线方式使得装置能够适应不同的电力系统配置和需求，大大提高了装置的通用性和适用性。

（六）透明化

安科瑞微机保护实时记录交流量、开入量、开出量和所有保护模块的状态。装置记录内部各元件动作行为、动作时间和录波数据，共可记录16条故障录波，每条录波可触发12次录波，每次录波可录故障前8个周波、故障后4个周波波形，共计46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。这种透明化的设计使得用户能够全面了解装置的运行状态和故障情况，为故障分析和排除提供了有力的支持。

（七）开关量输入自定义

用户可根据需求对开关量输入进行自定义配置，可最大限度地满足用户需求，灵活方便。例如，用户可以根据实际的电力系统配置和应用场景，将开关量输入设置为特定的设备状态信号、故障信号或其他自定义的信号，以便更好地实现对电力系统的监测和保护。

（八）高可靠性设计

安科瑞微机保护通过多项电磁兼容检测认证，电快速瞬变脉冲群、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到IV级标准。装置采用全图形编程技术设计每个保护功能，以提高程序的可靠性及正确性。软硬件具有持续完善的自检功能，抗干扰性能好，能够在复杂的电力环境中稳定运行，为电力系统的安全可靠运行提供保障。

（九）开放性

安科瑞微机保护内置两种通讯规约：Modbus-RTU和IEC60870-5-103，可通过菜单设置选择。可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退、遥信、遥控跳合闸。这种开放性的设计使得装置能够与不同的电力监控系统和其他设备进行无缝集成，实现远程监控和管理，提高了电力系统的自动化水平和管理效率。

五、技术优势突出

（一）采用成熟可靠的保护原理和算法

安科瑞微机保护采用先进成熟可靠的保护原理和算法，为电力系统的稳定运行提供了坚实的保障。在硬件方面，全部采用工业级元器件，专业的EMC设计，配合完善的在线自检测试程序，确保了设备在复杂的电力环境中能够稳定运行。在软件方面，通过不断优化和更新保护算法，能够快速准确地判断故障类型，并采取相应的保护措施。例如，在面对线路故障时，微机保护装置能够通过采集来自线路的电流、电压等信号，利用先进的算法快速准确地判断出是否存在故障情况，并在故障发生时自动切断故障线路，切换至备用线路，以保证整个系统的正常运行。同时，安科瑞微机保护还具备强大的抗干扰性能，能够有效抵御外界干扰因素的影响，确保保护功能的可靠性和稳定性。据统计，在实际应用中，安科瑞微机保护的故障判断准确率高达99%以上，为电力系统的安全运行提供了有力保障。

（二）保护实现方式灵活

安科瑞微机保护的保护实现方式非常灵活，可以与变电站综合自动化系统或电厂电气自动化系统配套使用，实现无人值班的终端用户变电站配电自动化系统。装置具备独立的高精度电流测量回路，多路开关量采集和继电器输出，能够满足不同用户的需求。例如，在某电力公司的变电站中，安科瑞微机保护装置与变电站综合自动化系统配合，实现了对变电站的远程监控和自动化控制。当系统出现故障时，微机保护装置能够迅速准确地判断故障类型，并将故障信息上传至自动化系统，自动化系统根据故障信息进行相应的处理，如远程跳闸、报警等，实现了无人值班的自动化控制。此外，安科瑞微机保护装置还可以根据用户的需求进行定制化开发，满足不同用户的特殊需求。

（三）通讯采用冗余设计

安科瑞微机保护通讯采用冗余设计，确保了数据传输的稳定性和可靠性。装置配备多个通讯接口，如RS485通讯接口、以太网接口等，支持多种通讯规约，如Modbus-RTU和IEC60870-5-103等。通过冗余设计，即使某个通讯接口出现故障，也不会影响数据的传输，保证了系统的稳定运行。例如，在某大型工厂的电力系统中，安科瑞微机保护装置采用了冗余设计的通讯方式，当其中一个通讯接口出现故障时，系统自动切换至另一个通讯接口，确保了数据的稳定传输。同时，冗余设计还提高了系统的可扩展性，方便用户根据实际需求进行系统升级和扩展。

（四）智能化程度高

安科瑞微机保护具备强大的数据处理能力，能够对复杂工况进行智能判断和决策。装置采用高性能的处理器，配置大容量的RAM和Flash，具有较强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力。通过对采集到的电力系统数据进行实时分析和处理，能够快速准确地判断系统的运行状态，并根据预设的保护算法进行智能决策。例如，在面对电力系统中的过流、过压、接地等故障时，微机保护装置能够自动判断故障类型和严重程度，并采取相应的保护措施，如跳闸、报警等。同时，安科瑞微机保护还具备自学习和自适应能力，能够根据系统的运行情况自动调整保护参数，提高保护的准确性和可靠性。

（五）安装维护方便

安科瑞微机保护设备体积小、重量轻，安装简便，便于日常维护和管理。装置可以组屏集中安装，也可直接安装于开关柜上进行分散式控制，适应不同的安装环境和需求。在维护方面，装置采用全汉化液晶显示，人机界面清晰易懂；灵活、舒适的按钮设计，菜单式操作简单、便捷；配备的计算机界面的调试与分析软件，调试及维护简单方便。例如，在某变电站的维护过程中，工作人员通过计算机界面的调试与分析软件，快速准确地定位了故障点，并进行了有效的维护和修复，大大提高了维护效率。此外，安科瑞微机保护装置还具备自检功能，能够及时发现设备自身的故障，并发出报警信号，提醒工作人员进行维护和处理。

（六）易于扩展升级

安科瑞微机保护结构模块化设计，可灵活添加或更换部件，适应不同需求。装置的各个功能模块独立设计，方便用户根据实际需求进行扩展和升级。例如，当用户需要增加新的保护功能时，只需添加相应的模块即可，无需更换整个装置。同时，安科瑞公司还不断推出新的功能模块和软件升级包，用户可以根据实际需求进行升级，提高装置的性能和功能。例如，在某电力系统的升级改造中，用户通过添加新的功能模块，实现了对电力系统的更加全面的保护和监控。此外，模块化设计还提高了装置的可维护性，当某个模块出现故障时，只需更换故障模块即可，无需对整个装置进行维修，大大降低了维护成本。

六、未来展望

安科瑞微机保护在电力系统中发挥着至关重要的作用。它以其成熟完善的保护功能、高性能的硬软件平台、人性化的设计、丰富的接口资源、灵活方便的接线方式、透明化的运行记录、可自定义的开关量输入、高可靠性设计以及开放性等特点，为电力系统的安全稳定运行提供了坚实的保障。

展望未来，安科瑞微机保护将朝着更智能化、更高效化的方向发展。随着科技的不断进步，人工智能、大数据、物联网等先进技术将越来越多地应用于微机保护领域。例如，通过人工智能算法对电力系统的运行数据进行深度分析，实现对故障的提前预测和预警，提高系统的可靠性和稳定性。利用大数据技术对大量的历史故障数据进行挖掘和分析，优化保护算法，提高故障判断的准确性和快速性。借助物联网技术实现微机保护装置与其他设备的互联互通，构建更加智能、高效的电力系统。

在硬件方面，未来的安科瑞微机保护将采用更加先进的元器件和制造工艺，提高设备的性能和可靠性。例如，采用更高集成度的芯片，减小设备体积，提高运算速度和处理能力。同时，加强对设备的散热设计和电磁兼容性设计，确保设备在复杂的电力环境中稳定运行。

在软件方面，不断优化和升级保护算法，提高对复杂工况的适应能力。增加更多的保护功能，满足不同用户的需求。加强软件的自学习和自适应能力，使微机保护装置能够根据系统的运行情况自动调整保护参数，提高保护的准确性和可靠性。

此外，未来的安科瑞微机保护将更加注重用户体验。进一步优化人机界面设计，使操作更加简单、便捷。加强与用户的互动和沟通，及时了解用户需求，为用户提供更加个性化的服务。安科瑞微机保护在未来的发展中，将不断创新和进步，为电力系统的智能化、高效化发展做出更大的贡献。