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[摘 要]按照靖远煤业有限责任公司跨越式发展的战略总体部署，王家山煤矿四采区新建工业场地6kV变电所供电系统经过矿井技术改造设计，并在变电所采用微机继电保护，该装置的主要原理是当供电系统中的电气设备（如变压器、线路等）或电力系统本身出现不正常运行状态或发生故障时，能够向值班工作人员及时发出报警信号或借助所控制的断路器，自动地、迅速地、有选择地将故障部分断开，保证非故障部分继续运行，从而提高供电系统的可靠性和安全性。
[关键词]微机继电保护 6KV电力系统 可靠 安全 应用
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0056-02
1 基本概况：
王家山煤矿是靖远煤业有限责任公司主要的晶虹煤生产矿井之一，属生产多年的老矿井，经上级有关部门研究决定，对王家山煤矿四采区进行全面技术改造。首先对四采区地面6kV供电系统进行改造。目前四采区生产能力100万吨/年，改造完成后，其产量可达到240万吨/年。
2 使用微机继电保护装置的必要性：
王家山煤矿四采区工业场地原6kV变电所位于主井井口附近，矿井的主要生产用电由该变电所直接供给。变电所的电源是以两条均为3km长的6kV架空线路（一条LJ—70，一条LJ—100）由水电处35kV变电所引来。变电所由于二次设备采用电磁式继电器，加上运行时间长，设备老化严重，尤其是控制保护用的继电器其速动性、可靠性、灵敏性都受到严重影响，导致变电所时常出现断路器拒动或误动现象，给变电所的运行带来影响，使企业的安全生产得不到保障。如何满足用电负荷增加后的供电需要，使供电系统的运行更加可靠、安全、成为本文研究的主要内容。
王家山煤矿四采区新建工业场地6kV变电所设计为：6kV母线侧为单母线分段接线，变电所采用户内布置方式。6KV配电装置选用GG—1A（F2）型开关柜38台。
原变电所供电能力已不能满足负荷增加后的要求，供电距离远、线路损失大、设备老化，继电保护装置和技术落后，已不能适应企业发展的需要，对煤矿的安全生产十分不利，因此须对原供电系统进行改造。为使改造后的变电所自动化程度及安全运行的可靠性得到提高，新建变电所的一次系统采用新型的微机继电保护以取代传统的电磁式继电器。
3 电气设备继电保护装置的配置及整定计算从略：
4 微机继电保护装置分析：
当供电系统中的电气设备（如变压器、线路等）或电力系统本身出现不正常运行状态或发生故障时，能够向值班工作人员及时发出报警信号或借助所控制的断路器，自动地、迅速地、有选择地将故障部分断开，保证非故障部分继续运行的自动化装置或设备，称为继电保护装置。继电保护主要利用电气设备发生短路或出现不正常运行情况时其电气参数（如电流、电压、功率、温度等）的变化，构成继电保护动作的原理。继电保护装置包括测量部分、逻辑单元、执行元件。
继电保护的基本原理是反应供电系统各电气参数在系统发生故障或不正常运行时与正常运行时的不同。继电保护的种类有很多，组成的方式也各有不同，但其主要部分是由测量元件、逻辑单元和执行单元组成的自动装置。
根据所反应电气参数的变化不同可组成不同原理的继电保护：反应电流增大的过电流（短路）保护；反应电压增大（减小）的过电压（欠压）保护；反应电流与电压比值以及相位变化的距离（阻抗）保护等。
根据被保护元件的不同，继电保护又可分为元件保护，有发电机、变压器、母线、电容器和电动机等继电保护以及线路保护等。
根据保护的作用不同，继电保护可分为主保护、后备保护、辅助保护和不正常运行保护。主保护是指被保护区域内发生各种短路故障时能迅速并有选择地切除故障的保护。后备保护是指在主保护或断路器拒动时切除故障的保护，可分为近后备和远后备保护。远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻设备或线路的保护来进行保护的后备保护。近后备保护是当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。辅助保护是对主保护和后备保护性能的补充。不正常运行保护是反应电气设备或线路出现不正常运行状态的保护。
根据所输入的信号不同，可分为模拟型和数字型两类保护。模拟型继电保护又分为机电型和静态型。机电型继电保护由各种不同功能的继电器组成，由于这些继电器具有可动部分和机械接点，故称机电型继电器。各继电器按其作用原理可分为电磁型、感应型、整流型等几种；按其所反应的电气量不同可分为电流、电压、功率方向、阻抗继电器等；根据在保护中的作用不同又可分为测量继电器（如电流、电压、功率方向等）和辅助继电器（如中间、信号、时间等）。由上述继电器所构成的继电保护为机电型继电保护。静态型继电保护是由晶体管或集成电路等电子元件构成的继电器所组成的保护装置，与机电型继电器相比具有灵敏度高、动作速度快、可靠性高、功耗小、体积小、耐震动等特点，近年来发展很快，应用日益广泛。
数字型继电保护即微机保护，通过模/数转换器将测量回路的模拟信号转变为数字信号，由计算机芯片根据软件计算出结果输出到执行回路。微机保护可根据软件的不同构成不同原理的保护，且能根据系统运行方式的改变自动调整定值，使保护具有很大的灵活性。微机保护还具有自动检测的功能，它能检查和判别保护本身的故障并及时处理或发出报警，大大提高了保护装置的可靠性。同时微机保护能实现保护的迅速并兼有故障录波、事件顺序记录、与调度通讯对时、技术统计与打印等功能，简化了操作程序，同时对事故的分析和处理都有很大意义，成为继电保护发展的主要。
为了使继电保护装置能较好地发挥其作用，在选择和设计继电保护装置时，应满足以下几点要求：
（1）选择性是指供电系统发生故障时，要求保护装置只将故障部分切除，保证非故障部分继续运行。当故障设备或线路本身的保护装置或断路器拒动时，才允许其上一级的设备或线路保护装置动作，由该级断路器跳闸切除故障。为保证对前后两级设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件的选择性，其动作时间和灵敏系数应相互配合。 （2）速动性是指保护装置应尽快切除故障，以减轻故障的危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，加速系统电压的恢复，为电动机自起动创造条件。一般通过装设速动保护，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方法来保证速动性。
（3）灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力，用灵敏系数衡量。在《继电保护和自动装置设计技术市场规范》中，对各种保护装置的最小灵敏系数有具体规定。通常主要保护的灵敏系数要求不小于1.5～2。
（4）可靠性是指当保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动或误动。
保护装置的以上四项要求是互相联系而又互相矛盾的，在一个具体的保护装置中，不一定都是同等重要的，而是往往有所侧重，应进行综合分析，选取最佳方案。
5 微机继电保护装置的优点：
传统的电力系统继电保护功能的实现要用许多继电器，如过电流保护、速断保护及接地保护要用电流继电器，差动保护要用电流继电器或差动继电器。测量功能的实现要用有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表和功率因数表等测量仪表，变电所往往有许多继电保护屏，要占很大空间。与传统的继电保护相比，微机保护有许多优点，主要有以下几方面：
（1）改善和提高继电保护的特征和性能，动作准确率高；
（2）增加了其他辅助功能，如故障录波、波形分析等；
（3）可靠性高，表现在元件不易受温度、电源波动、使用年限的影响；
（4）体积小，功耗低；
（5）使用安全方便，维护调试方便，从而缩短了维修时间；
（6）可实现远距离监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信可实现微机保护的远距离监控。
6 保护装置应用效果分析
（1）经过一段时间的应用，我们总结出该装置具有以下显著特点：
1）完成主设备所需的各种组合方式配置的保护功能，保护配置方便、保护动作迅速、准确。
2）保护和测量精度高，能实现开关柜电量的测量。
3）大屏幕汉化液晶显示，人机界面友好，信息量大。
4）键盘操作灵活，整定方便，能实现定值的快速整定。
5）测量显示为一次值，能适应各种变比的互感器。
6）具有事件顺序记忆功能，可记录最新16次事件，以供查阅。
7）具有通信功能，可实现远程/本地实时监控，具有丰富的数据报告及可靠的命令应答能力，满足无人值班和综合自动化的需要。
8）各部件之间的连接均采用软连接，抗震动能力强。
9）高可靠性和高抗干扰能力。
10）体积小、重量轻、全金属结构、安装容易、维护方便。
11）具有自检和自诊断功能。
（2）通用功能强
1）保护功能：用于线路的保护功能有：速断、过流、零序及过负荷，三相一次自动重合闸；用于变压器的保护有：纵联差动保护、带时限过电流保护、瓦斯保护、过负荷、温度保护；用于电容器的保护有：速断、过流、过压保护等。
2）测量功能：可测有功功率、无功功率、有功电度、无功电度及功率因数等。
3）报警功能；PT断线报警：当有电流而二次电压突变为零时发PT断线报警信号，同时低电压闭锁。
CT断线报警：当有电压而二次相电流某相突变为零时，发CT断线报警信号。
4）控制功能：本地/远程跳合闸及通信控制跳合闸。
5）通信功能：本装置具有通信联网功能，通信端口采用RS422标准接口，装置内置有通信程序，可联CK2000变电站综合自动化系统，支持遥控、遥测和遥信功能。采用一点对多点的通信方式，通信采用异步方式，网络为总线式结构，简化了网络结构，降低了硬件成本，便于维护和管理。
7 结论
王家山煤矿四采区新建6kV变电所的电气设备进行继电保护，通过继电保护的整定计算，配套选择了微机继电保护装置。由于采用微机继电保护，为变电所的安全运行提供保障，有利于提高企业的整体经济效益。变电所综合自动化系统取代传统的变电所二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。变电所综合自动化系统以其简单可靠，能实现电网安全运行，有利于提高变电所的安全可靠性和供电连续性，在我矿变电所中获得成功的应用。
参考文献
[1] 张玉屏，无人值班变电所的设计与发展，中国电力，1996，07
[2] 李向阳、景沈峰等，常规变电站综合自动化系统改造的设计，陕西煤炭，2003，王崇林、邹有明，供电技术，煤炭工业出版社，1997
[3] 崔景岳、刘思沛等，煤矿供电，煤炭工业出版社，1988
[4] 李文光等，矿山供电，中国矿业大学出版社，1989
[5] 张学成，工矿企业供电，中国矿业大学出版社，1998
[6] 孙振松，35kV变电站五防闭锁装置，煤炭科学技术，1994，2
[7] 曹永军，煤矿6kV供电系统继电保护装置与管理，陕西煤炭，2004，1
[8] 王梅义，高压电网继电保护运行技术，北京：电力工业出版社，1981
[9] 葛耀中，数字计算机在继电保护中的应用，继电器，1978，3
[10] 杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，1988
[11] 吴斌、刘沛、陈德树，继电保护中的人工智能及其应用.电力系统自动化，1995（4）
作者简介
田黎明（1968—），女，汉族，陕西省，毕业于窑街职工中专机电专业，工程师，现在甘肃煤田地质局一三三队租赁公司工作。
[关键词]微机继电保护 6KV电力系统 可靠 安全 应用
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0056-02
1 基本概况：
王家山煤矿是靖远煤业有限责任公司主要的晶虹煤生产矿井之一，属生产多年的老矿井，经上级有关部门研究决定，对王家山煤矿四采区进行全面技术改造。首先对四采区地面6kV供电系统进行改造。目前四采区生产能力100万吨/年，改造完成后，其产量可达到240万吨/年。
2 使用微机继电保护装置的必要性：
王家山煤矿四采区工业场地原6kV变电所位于主井井口附近，矿井的主要生产用电由该变电所直接供给。变电所的电源是以两条均为3km长的6kV架空线路（一条LJ—70，一条LJ—100）由水电处35kV变电所引来。变电所由于二次设备采用电磁式继电器，加上运行时间长，设备老化严重，尤其是控制保护用的继电器其速动性、可靠性、灵敏性都受到严重影响，导致变电所时常出现断路器拒动或误动现象，给变电所的运行带来影响，使企业的安全生产得不到保障。如何满足用电负荷增加后的供电需要，使供电系统的运行更加可靠、安全、成为本文研究的主要内容。
王家山煤矿四采区新建工业场地6kV变电所设计为：6kV母线侧为单母线分段接线，变电所采用户内布置方式。6KV配电装置选用GG—1A（F2）型开关柜38台。
原变电所供电能力已不能满足负荷增加后的要求，供电距离远、线路损失大、设备老化，继电保护装置和技术落后，已不能适应企业发展的需要，对煤矿的安全生产十分不利，因此须对原供电系统进行改造。为使改造后的变电所自动化程度及安全运行的可靠性得到提高，新建变电所的一次系统采用新型的微机继电保护以取代传统的电磁式继电器。
3 电气设备继电保护装置的配置及整定计算从略：
4 微机继电保护装置分析：
当供电系统中的电气设备（如变压器、线路等）或电力系统本身出现不正常运行状态或发生故障时，能够向值班工作人员及时发出报警信号或借助所控制的断路器，自动地、迅速地、有选择地将故障部分断开，保证非故障部分继续运行的自动化装置或设备，称为继电保护装置。继电保护主要利用电气设备发生短路或出现不正常运行情况时其电气参数（如电流、电压、功率、温度等）的变化，构成继电保护动作的原理。继电保护装置包括测量部分、逻辑单元、执行元件。
继电保护的基本原理是反应供电系统各电气参数在系统发生故障或不正常运行时与正常运行时的不同。继电保护的种类有很多，组成的方式也各有不同，但其主要部分是由测量元件、逻辑单元和执行单元组成的自动装置。
根据所反应电气参数的变化不同可组成不同原理的继电保护：反应电流增大的过电流（短路）保护；反应电压增大（减小）的过电压（欠压）保护；反应电流与电压比值以及相位变化的距离（阻抗）保护等。
根据被保护元件的不同，继电保护又可分为元件保护，有发电机、变压器、母线、电容器和电动机等继电保护以及线路保护等。
根据保护的作用不同，继电保护可分为主保护、后备保护、辅助保护和不正常运行保护。主保护是指被保护区域内发生各种短路故障时能迅速并有选择地切除故障的保护。后备保护是指在主保护或断路器拒动时切除故障的保护，可分为近后备和远后备保护。远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻设备或线路的保护来进行保护的后备保护。近后备保护是当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。辅助保护是对主保护和后备保护性能的补充。不正常运行保护是反应电气设备或线路出现不正常运行状态的保护。
根据所输入的信号不同，可分为模拟型和数字型两类保护。模拟型继电保护又分为机电型和静态型。机电型继电保护由各种不同功能的继电器组成，由于这些继电器具有可动部分和机械接点，故称机电型继电器。各继电器按其作用原理可分为电磁型、感应型、整流型等几种；按其所反应的电气量不同可分为电流、电压、功率方向、阻抗继电器等；根据在保护中的作用不同又可分为测量继电器（如电流、电压、功率方向等）和辅助继电器（如中间、信号、时间等）。由上述继电器所构成的继电保护为机电型继电保护。静态型继电保护是由晶体管或集成电路等电子元件构成的继电器所组成的保护装置，与机电型继电器相比具有灵敏度高、动作速度快、可靠性高、功耗小、体积小、耐震动等特点，近年来发展很快，应用日益广泛。
数字型继电保护即微机保护，通过模/数转换器将测量回路的模拟信号转变为数字信号，由计算机芯片根据软件计算出结果输出到执行回路。微机保护可根据软件的不同构成不同原理的保护，且能根据系统运行方式的改变自动调整定值，使保护具有很大的灵活性。微机保护还具有自动检测的功能，它能检查和判别保护本身的故障并及时处理或发出报警，大大提高了保护装置的可靠性。同时微机保护能实现保护的迅速并兼有故障录波、事件顺序记录、与调度通讯对时、技术统计与打印等功能，简化了操作程序，同时对事故的分析和处理都有很大意义，成为继电保护发展的主要。
为了使继电保护装置能较好地发挥其作用，在选择和设计继电保护装置时，应满足以下几点要求：
（1）选择性是指供电系统发生故障时，要求保护装置只将故障部分切除，保证非故障部分继续运行。当故障设备或线路本身的保护装置或断路器拒动时，才允许其上一级的设备或线路保护装置动作，由该级断路器跳闸切除故障。为保证对前后两级设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件的选择性，其动作时间和灵敏系数应相互配合。 （2）速动性是指保护装置应尽快切除故障，以减轻故障的危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，加速系统电压的恢复，为电动机自起动创造条件。一般通过装设速动保护，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方法来保证速动性。
（3）灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力，用灵敏系数衡量。在《继电保护和自动装置设计技术市场规范》中，对各种保护装置的最小灵敏系数有具体规定。通常主要保护的灵敏系数要求不小于1.5～2。
（4）可靠性是指当保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动或误动。
保护装置的以上四项要求是互相联系而又互相矛盾的，在一个具体的保护装置中，不一定都是同等重要的，而是往往有所侧重，应进行综合分析，选取最佳方案。
5 微机继电保护装置的优点：
传统的电力系统继电保护功能的实现要用许多继电器，如过电流保护、速断保护及接地保护要用电流继电器，差动保护要用电流继电器或差动继电器。测量功能的实现要用有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表和功率因数表等测量仪表，变电所往往有许多继电保护屏，要占很大空间。与传统的继电保护相比，微机保护有许多优点，主要有以下几方面：
（1）改善和提高继电保护的特征和性能，动作准确率高；
（2）增加了其他辅助功能，如故障录波、波形分析等；
（3）可靠性高，表现在元件不易受温度、电源波动、使用年限的影响；
（4）体积小，功耗低；
（5）使用安全方便，维护调试方便，从而缩短了维修时间；
（6）可实现远距离监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信可实现微机保护的远距离监控。
6 保护装置应用效果分析
（1）经过一段时间的应用，我们总结出该装置具有以下显著特点：
1）完成主设备所需的各种组合方式配置的保护功能，保护配置方便、保护动作迅速、准确。
2）保护和测量精度高，能实现开关柜电量的测量。
3）大屏幕汉化液晶显示，人机界面友好，信息量大。
4）键盘操作灵活，整定方便，能实现定值的快速整定。
5）测量显示为一次值，能适应各种变比的互感器。
6）具有事件顺序记忆功能，可记录最新16次事件，以供查阅。
7）具有通信功能，可实现远程/本地实时监控，具有丰富的数据报告及可靠的命令应答能力，满足无人值班和综合自动化的需要。
8）各部件之间的连接均采用软连接，抗震动能力强。
9）高可靠性和高抗干扰能力。
10）体积小、重量轻、全金属结构、安装容易、维护方便。
11）具有自检和自诊断功能。
（2）通用功能强
1）保护功能：用于线路的保护功能有：速断、过流、零序及过负荷，三相一次自动重合闸；用于变压器的保护有：纵联差动保护、带时限过电流保护、瓦斯保护、过负荷、温度保护；用于电容器的保护有：速断、过流、过压保护等。
2）测量功能：可测有功功率、无功功率、有功电度、无功电度及功率因数等。
3）报警功能；PT断线报警：当有电流而二次电压突变为零时发PT断线报警信号，同时低电压闭锁。
CT断线报警：当有电压而二次相电流某相突变为零时，发CT断线报警信号。
4）控制功能：本地/远程跳合闸及通信控制跳合闸。
5）通信功能：本装置具有通信联网功能，通信端口采用RS422标准接口，装置内置有通信程序，可联CK2000变电站综合自动化系统，支持遥控、遥测和遥信功能。采用一点对多点的通信方式，通信采用异步方式，网络为总线式结构，简化了网络结构，降低了硬件成本，便于维护和管理。
7 结论
王家山煤矿四采区新建6kV变电所的电气设备进行继电保护，通过继电保护的整定计算，配套选择了微机继电保护装置。由于采用微机继电保护，为变电所的安全运行提供保障，有利于提高企业的整体经济效益。变电所综合自动化系统取代传统的变电所二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。变电所综合自动化系统以其简单可靠，能实现电网安全运行，有利于提高变电所的安全可靠性和供电连续性，在我矿变电所中获得成功的应用。
参考文献
[1] 张玉屏，无人值班变电所的设计与发展，中国电力，1996，07
[2] 李向阳、景沈峰等，常规变电站综合自动化系统改造的设计，陕西煤炭，2003，王崇林、邹有明，供电技术，煤炭工业出版社，1997
[3] 崔景岳、刘思沛等，煤矿供电，煤炭工业出版社，1988
[4] 李文光等，矿山供电，中国矿业大学出版社，1989
[5] 张学成，工矿企业供电，中国矿业大学出版社，1998
[6] 孙振松，35kV变电站五防闭锁装置，煤炭科学技术，1994，2
[7] 曹永军，煤矿6kV供电系统继电保护装置与管理，陕西煤炭，2004，1
[8] 王梅义，高压电网继电保护运行技术，北京：电力工业出版社，1981
[9] 葛耀中，数字计算机在继电保护中的应用，继电器，1978，3
[10] 杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，1988
[11] 吴斌、刘沛、陈德树，继电保护中的人工智能及其应用.电力系统自动化，1995（4）
作者简介
田黎明（1968—），女，汉族，陕西省，毕业于窑街职工中专机电专业，工程师，现在甘肃煤田地质局一三三队租赁公司工作。