電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望

童佳瑋 李巍峰

摘 要：IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的提出，將數(shù)字化變電站的功能進(jìn)行了新的劃分。該文簡單闡述了現(xiàn)階段我國機(jī)電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)描述了未來數(shù)字化變電站的硬件、軟件、以及各項(xiàng)功能等方面可能發(fā)生的變化，希望對我國電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)方面的發(fā)展提供一定的理論和實(shí)踐借鑒意義。

關(guān)鍵詞：變電站 繼電保護(hù) 電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-01

隨著人類社會和現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)越來越離不開電帶給我們的幫助，離開了電力，人類幾乎無法生存。所以，電力系統(tǒng)合理高效的保證供電不但與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有關(guān)，更關(guān)乎舉國上下的民生問題。而電力系統(tǒng)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是繼電保護(hù)系統(tǒng)，它使供電系統(tǒng)可以有條不紊的安全運(yùn)行。因此，研究繼電保護(hù)的現(xiàn)狀與未來的發(fā)展前景具有非常重要的意義。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著中國的計(jì)算機(jī)技術(shù)，電子技術(shù)和通信技術(shù)的高速騰飛，我國的電力系統(tǒng)也是得到了日新月異的發(fā)展?，F(xiàn)階段最值得國人驕傲的就是電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的研發(fā)、成熟與應(yīng)用。微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)與過去幾十年的機(jī)電式繼電保護(hù)、晶體管繼電保護(hù)、集成電路保護(hù)三種繼電保護(hù)技術(shù)不同，它的數(shù)字計(jì)算能力和邏輯處理能力強(qiáng)勁，自我檢測和記憶能力也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越前幾代的繼電保護(hù)技術(shù)。如今，這種微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了我國的高低壓線路、電氣設(shè)備以及低壓網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，尤其是220kv以上的線路已經(jīng)幾乎全部被微機(jī)保護(hù)。重要的事，經(jīng)過多年實(shí)踐驗(yàn)證，實(shí)際應(yīng)用中的微機(jī)繼電保護(hù)確實(shí)比其他的保護(hù)技術(shù)具有更加顯著的效果。目前我國具有自主產(chǎn)權(quán)的微機(jī)保護(hù)設(shè)備已經(jīng)漸入佳境，不再依靠進(jìn)口的繼電保護(hù)技術(shù)和設(shè)備，甚至在原理和技術(shù)上已經(jīng)超過了其他國家的繼電保護(hù)。因此，微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)在我國電力系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)被人們普遍認(rèn)可，而且達(dá)到了不可取代的地步。

2 對繼電保護(hù)發(fā)展的展望

繼電保護(hù)裝置經(jīng)過幾十年天翻地覆的變換，經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)由繁到簡、由分散到集中的過程?，F(xiàn)如今，光電互感技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化變電站技術(shù)這三大技術(shù)群的迅速發(fā)展使得變電站又開始進(jìn)入數(shù)字化變電站時(shí)代。

數(shù)字化變電站最大的特點(diǎn)就是分成了過程層、間隔層和站控層三層設(shè)備。三層設(shè)備的重新劃分使控制、數(shù)據(jù)通信、測量等原來由微機(jī)保護(hù)完成的任務(wù)也重新劃分給了其他層的設(shè)備。比如過程層中的智能斷路器、電子互感器和合并單元共同完成控制、模擬量及信號量的采集任務(wù)，而這些任務(wù)都是由原來的微機(jī)保護(hù)獨(dú)自完成的。

這種繼電保護(hù)任務(wù)的分層處理使得現(xiàn)在的繼電保護(hù)只保存了數(shù)據(jù)計(jì)算、邏輯處理等非常少的任務(wù)，也必然會導(dǎo)致包括運(yùn)行維護(hù)以及功能配置等方面的影響。筆者認(rèn)為，未來的繼電保護(hù)將會出現(xiàn)以下變化。

2.1 硬件向模塊化發(fā)展

過去的微機(jī)保護(hù)是一個(gè)整體裝置，它的各個(gè)功能都集成在了幾塊互相交互的模塊上，包括數(shù)據(jù)采集和計(jì)算以及信號邏輯處理的CPU模塊、出口模塊、電源模塊、電流電壓互換的CT/PT交流模塊。設(shè)計(jì)制作繼電保護(hù)裝置時(shí)，針對不同的保護(hù)裝置和原件，其設(shè)計(jì)出的設(shè)備的采集交流量和跳合閘出口的數(shù)據(jù)和性能都也各不相同，這樣的話就沒法做到硬件的模塊化處理。而新式的變電站將功能分為三層，過程層負(fù)責(zé)交流采集功能，智能操作箱負(fù)責(zé)跳合閘的功能。這樣的話，保護(hù)裝置的模塊就縮減為電源模塊和CPU模塊，這兩個(gè)模塊一般情況下都是標(biāo)準(zhǔn)化處理。因此，全站的保護(hù)設(shè)備就可以進(jìn)行硬件的模塊化處理，這樣不但減少了工作人員的工作量，也使設(shè)計(jì)方便，節(jié)省了成本。

2.2 軟件向元件化發(fā)展

目前繼電器的保護(hù)原理和技術(shù)基本已經(jīng)成熟，而且保護(hù)功能一般情況下也不會進(jìn)行革命性的更改，所以，我們可以利用某種高級語言，將這些程序封裝在標(biāo)準(zhǔn)的控制元件當(dāng)中，再將這些元件針對不同的保護(hù)性質(zhì)和功能嵌入到相應(yīng)的位置。對于未來不會修改的功能可以做成完全封閉的元件，而對于將來可能進(jìn)行修改的，可以開放元件的進(jìn)出口進(jìn)行修改和完善。為了避免使用和操作的過程中出現(xiàn)麻煩，可以將元件按照某項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理劃分。這樣不但有利于元件廠商推出新產(chǎn)品，而且增強(qiáng)了繼電保護(hù)裝置的適應(yīng)性，同事避免了由于設(shè)計(jì)者的不同設(shè)計(jì)思路導(dǎo)致產(chǎn)品的不合適。

2.3 保護(hù)功能向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

隨著網(wǎng)絡(luò)信息共享的發(fā)展，可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性和共享性將過程層所采集的數(shù)據(jù)共享到整個(gè)系統(tǒng)的所有設(shè)備上，讓所有工作人員都可以隨時(shí)查閱。這樣不但極大地提高了繼電保護(hù)裝置的時(shí)效性和工作效率，而且通過信息的全站共享，可以將多臺機(jī)器的保護(hù)功能集成在一臺超級計(jì)算機(jī)上一同實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也有利于優(yōu)化變電站的自動化、元件化和模塊發(fā)的發(fā)展。全站的網(wǎng)絡(luò)共享是變電站整體工作效率提高的基礎(chǔ)，只有網(wǎng)絡(luò)共享、數(shù)字化進(jìn)一步深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理的效果達(dá)到最大化，才能最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化、智能化、共享化處理，變電站的保護(hù)功能網(wǎng)絡(luò)化必然會發(fā)展到新的天地。

2.4 裝置功能向集成化發(fā)展

現(xiàn)階段，隨著處理器邏輯運(yùn)算速度的快速發(fā)展、需要處理的繼電保護(hù)現(xiàn)場情況也是越來越繁雜、又要考慮到成本的節(jié)省問題，集成化的繼電保護(hù)裝置逐漸受到人們的關(guān)注。比如一個(gè)110/10 kV的變電站，我們可以將整個(gè)變電站的變壓器設(shè)計(jì)成由10 kV的出線、110 kV的進(jìn)線和變壓器在內(nèi)的三臺間隔層的保護(hù)單位組成的系統(tǒng)，這樣這三臺保護(hù)單元就可以對整個(gè)變電站進(jìn)行繼電保護(hù)，而不再像以往那樣浪費(fèi)人力物力。當(dāng)然這其中也需要對不同的精度和算法進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。裝置功能向集成化發(fā)展不但可以通過壓縮變電站的設(shè)備大大的節(jié)省成本，而且在維修時(shí)只需要維修或者更換損壞的部件，備份時(shí)都只需要對這三臺設(shè)備的設(shè)置進(jìn)行備份即可，不再需要在乎其他方面，也極大的縮減了勞動量，提高勞動效率。

3 結(jié)語

繼電保護(hù)產(chǎn)品不斷推陳出新，新的數(shù)字化變電站的推廣也使得微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。經(jīng)過該文對繼電保護(hù)設(shè)備模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、元件化、集成化的討論，可以看出我國未來新式繼電保護(hù)技術(shù)和設(shè)備必然會走出新的一步。

參考文獻(xiàn)

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