微机保护是近年兴起的继电保护方式，不同于传统的机电式继电保护方式，具有遥测、遥控、遥信、遥调等功能，使变电所具有远程监控的作用，大幅度提高了供电的可靠性，越来越受到人们的青睐。本文拟从继电保护的原理出发，提出利用网络互联，使保护更具有快速、灵敏、可靠、选择的特点。

1 传统的继电保护原理
　　传统的继电保护有三段式电流保护（具有低压闭锁或不具低压闭锁、具有方向元件或不具有方向元件）、距离保护、差动保护、瓦斯保护、高频保护等，这里重点介绍一下应用最普遍的三段式电流保护原理:
　　三段式电流保护指的是: 无时限电流速断保护（一段）、时限电流速断保护（二段）、定时限或反时限过流保护(三段)。
　　1.1一段时限为零，也就是说电流一旦超过定值立即动作跳闸，为了保证在下一级线路发生故障时不误动，必须按下一级线路最大短路电流来整定，即在最大运行方式下，下一级变电所母线三相完全金属性接地短路来整定，一段保护的保护范围为本级线路的一部分，一般大于本级线路全长的20%; 其整定公式为:
IDZ=Kk· Kfz ·Idl
式中 IDZ——瞬时速断保护定值（一次）
Kk——可靠系数
Kfz——分支系数
Idl——保护区末端最大运行方式下最大短路电流
　　1.2 二段保护有时限，一般为0.3~0.6秒，我国一般整定为0.5秒，也有整定为0.3秒的，保护电流按下一级线路的一段动作电流来整定，其保护原理是保护范围延伸到下一级线路，与下一级线路一段保护通过时限来配合，保护范围达到下一级线路一段的保护范围，即可以保护本级线路全长及下一线路的一部分，为本级及下一级线路一段后备保护，同时为本级线路一段不能动作部分的主保护; 其一次保护电流定值为:
IDZ=Kk· Kfz·I‘dz
式中 IDZ——定时限速断保护定值（一次）
Kk——可靠系数
Kfz——分支系数
I‘dz——下一级相邻线路的一段保护定值（一次）
1.3 三段保护按照最大计算负荷来整定，其一次保护电流定值为:
IDZ=Kk·Kzq·Kfz·Ifh
式中 IDZ——过电流保护定值（一次）
Kk——可靠系数
Kfz——分支系数
Ifh——最大负荷电流（一次）
　　只要线路电流大于线路可能出现的最大负荷电流，保护即可判断其为故障电流，通过时限作用于跳闸，我们可以看出本段保护范围为线路全长（如果灵敏度够的话），是整条线路的后备保护。需要指出的是，在实际应用中由于分支的影响，使位于线路最前端的变电所、发电厂的过流保护不能保护线路最末端（灵敏度不足），但起码保护范围能扩大到三四级线路，并不影响保护原理的严密性。

2 传统三段式电流保护原理存在的缺陷
2.1 三段工保护时限过长
　　三段式保护整定时限长，线路高端整定时限越长，就会发生线路整定时限也越长的现象。这是由于过流保护原理上保护了线路全长，所以在下级变电所发生故障时，几级线路过流保护均启动，那么这几级变电所之间的保护配合必须用时限来配合，这就使得过流保护的整定时限一级比一级长，也就使得保护时限过长，容易造成故障扩大，严重的能造成发电机组的失步和全系统瓦解，所以在二段保护拒动时三段保护不能很好的保护线路。
2.2 一段保护整定电流的过大，保护范围的过小
　　一段保护是按最大运行方式来整定，而最大运行方式不是经常运行的，这就造成了保护范围的缩小
2.3 二段作为主保护运行也需延时方可切除故障
　　二段必须躲过一段的保护动作时间，在本级线路一段保护范围外的部分发生故障时，整个系统未有一段保护动作，二段作为主保护需等待一段时间后方可动作于跳闸切除故障。这种判断故障的方法明显存在缺陷。
2.4 保护灵敏度低
　　在故障初期，有时呈现高阻性故障，由于传统保护灵敏度低，常常不能立即作用于跳闸，只有等到故障扩大时才可动作于跳闸切除故障。

3 三段式电流保护缺陷的传统解决方案
3.1 重要线路增设距离保护等后备保护;
3.2 灵敏度不足时增设低压闭锁;
3.3 对于环网增加功率方向元件减少整定时间。
　　上述措施虽然弥补了三段式电流保护的部分缺陷，但同时也造成了保护原理的复杂，从而减小了系统可靠性。

4 微机保护的现状
　　微机保护采用统一的模块，集成数据采集、保护、信号记录等功能，减少了电器元件，增大了器件可靠性，且较原机电式保护增加了二次断线校验的功能，大大提高了系统可靠性。微机保护利用数字通信技术，使传统的逻辑表达方式由触点式改进为存储单元的数据，从而解决了原先控制保护原理精确就会增大系统复杂性的矛盾，使模块能够预留某些保护功能，使更改保护方式由原先改线路的方式变换为改数据的方式，大大简便了操作。笔者曾见过美国SOLAR公司采用的过流保护模块51，其中具有速断保护、过流保护，过流保护具有定时限和反时限的选择功能，而反时限选择曲线有十种之多，大大优于我国传统的GL型感应式电流继电器。
　　但是，微机保护在应用上还未充分发挥计算机及其网络的功能。以笔者所在单位所属九区开闭所、八区开闭所、机厂开闭所的微机保护为例，计算机主要作用是监视变电所运行情况（遥信、遥测），其辅助功能是远程操作（遥控），机厂开闭所还具有保护定值远传的作用。统一于模块化管理，分为线路保护模块、通信模块、管理模块、变压器保护模块等，但从保护原理出发，与传统的继电保护原理来比，除了用单一模块代替诸多机电式继电器外，不存在实质性改变。
　　目前，大部分微机保护采用的是终端-计算机网络，是最早期（20世纪50年代）的网络形式，而最近几年发展起来的具有通信功能的多机系统，也只是数据远传和实现远控的功能，保护原理并未产生实质性改变，基于信息交换技术的保护原理并未得到广泛应用。

5 基于信息交换技术的微机保护变化构想
　　从继电保护的原理上来看，其本质是正确、快速地找出线路的故障点，并予以切除。基于这一原理，把单一发电厂、变电所判断故障的方法扩展开去，以整个电力系统为研究对象，根据不同运行方式，针对不同类型（如单相接地、两相短路、两相接地、三相接地短路、完全金属接地、经小电阻或高阻接地等）、不同方向、不同电力网络拓扑结构的短路电流，智能地判断故障类型，自动地选择处理方法，是未来电力网微机保护发展的方向。笔者认为，未来在确立微机保护联网模型后，微机保护还应具有设备缺陷预警功能，以在线检测代替目前盛行的离线检测手段，使设备不需停电即可检测，能很大程度上缩减人员和运行费用，减少停电时间和增大设备耐用程度。

6 基于信息交换的微机保护实施方案
6.1 网络保障信息的通畅
　　可采用增设冗余线路、冗余主机、设计良好的通信网络拓扑结构来保证主机与主机间通信畅通。
6.2 各主机、保护模块具有各自独立处理事务的能力
　　这一措施可保证在网络不畅通时可独立保护线路。
6.3 确保数据的正确性
　　可采用“多次握手”、奇偶校验等方法确认数据的可靠。
6.4 线路运行状态的相互通信
　　通过网络将线路及变电所运行状态实现远传，使每台主机都可“知晓”线路运行方式，便于判断线路故障。
6.5 线路运行参数的相互通信
　　是每台主机知晓线路运行参数，不但便于潮流计算从而与实际潮流对比确立线路是否存在隐患，还可针对故障点引起的线路参数变化确立故障点位置，并予以切除。
6.6 传统保护模块作为紧急后备保护
　　传统保护模块作为紧急后备保护，保证本地主机出现问题后，保护模块能够用传统保护方式切除故障。但这种保护不应与微机保护相矛盾，所以模块必须在确认主机已失去其控制权一段时间且线路存在故障时才可动作。

7 基于信息交换的微机保护的优势
7.1 针对复杂电力网具有明显优势
　　针对较复杂电力网络，基于信息交换技术的微机保护有其明显优点。举例说明，如环形网络:
　　如图1所示，A、B、C为三个变电所，与其他变电所联系未在图中标示，假设AC间发生短路，原继电保护整定方法不明确运行方式，现明确线路运行方式是在开环还是闭环方式，如在闭环方式，则A变电所感受AC方向的短路电流(电流较大)和BA方向的短路电流(电流较小)，C变电所感受CA方向的短路电流(电流较大)和BC方向的短路电流(电流较小)，B变电所感受BA方向的短路电流(电流较小)、BC方向的短路电流(电流较小)和EA方向的短路电流(电流较小)，另外A、C变电所母线电压降低较大而B变电所降低较小，也可作为判断依据。
　　可见系统性判别方法判断准确，而从上述分析可以看出，由于故障发生在AC段，故三个变电所对BA、BC线路的短路电流测定结果应相同,所以可以利用这一数据冗余判断是否数据传输或测量错误。另外,由于网络传输速度快，故障判断速度也就很快。
7.2 对简单网络具有优势地位
　　对简单网络，如单线网络，根据变电所存在短路电流方向不同，母线电压降落不同，能很快判断出短路位置。而开关拒动的情况也会很快传递给上一级变电所，上一级变电所会很快切除故障，起到后备保护作用，不会出现上级变电所三段保护动作时间长的情况。
7.3 可提高了系统可靠性
　　对单一变电所、发电厂内部故障，相同原因，也可迅速判断故障，类似于每个变电所的每个母线都装置了母线保护，每个变电所的每台变压器都装设了差动保护一样。
7.4 快速、选择、可靠、灵敏性均得到有效提高
　　由于信息传递速度快，采用系统性判断方法，因而能够有效提高继电保护的“四性”。
7.5 具有在线检测功能，对线路隐患有预警功能
　　由于运行方式和线路参数的测量，对在线检测提供了良好的帮助，使微机能自动地检测出故障隐患，从而减少离线检测时间。
7.6 能够判断高阻性短路故障
　　针对高阻性短路，虽然故障不大，出现几率小，但一旦出现，传统的继电保护只有高频保护才可实现检测，现在则可以简单实现。
　　综上所述，在计算机网络速度和技术的不断提高的背景下，在电力网络趋于复杂的情况下,笔者认为，在深入研究电力网网络拓扑结构，增强信息传输线路通畅的基础上，进一步统一数据接口、保护接口，改变电气时代“能量驱动”的设计思想，以“信息驱动”思想设计的基于信息交换技术的微机保护将会得到越来越广泛的应用。