淺析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動(dòng)化發(fā)展

謝福壽

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1 電力系統(tǒng)繼電技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷完善，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)也進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護(hù)技術(shù)注入了新的活力，因而在電力系統(tǒng)的幾點(diǎn)繼續(xù)方面要求不斷提高。從上世紀(jì)70年代，我國(guó)便開始了對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的研究和發(fā)展，各個(gè)高校也相繼開始了對(duì)不同原理和不同型式的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的研究。最先通過鑒定并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用的是在1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置，保護(hù)裝置的應(yīng)用為我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展揭開了新的篇章。

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和科技的的創(chuàng)新，使得電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)不斷強(qiáng)化。繼電保護(hù)技術(shù)的不斷強(qiáng)大，為電力系統(tǒng)的維護(hù)和發(fā)展發(fā)揮著巨大的作用。

2 繼電保護(hù)自動(dòng)化的性能要求

繼電保護(hù)裝置的工作職能和工作方式?jīng)Q定了自動(dòng)化裝置必須遵循可靠、靈敏、快速、及有選擇性的特性。當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，要求繼電保護(hù)裝置能最大限度的降低故障對(duì)設(shè)備的損壞程度；同時(shí)繼電裝置好要根據(jù)電氣系統(tǒng)在非正常工作運(yùn)行維護(hù)中采取發(fā)出的不同的信號(hào)，自動(dòng)將運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或切除容易引起事故的電氣設(shè)備，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提醒、規(guī)范和預(yù)防在操作中故障的出現(xiàn)，使其設(shè)備處在正常的工作狀態(tài)下運(yùn)行。

2.1 可靠性

當(dāng)電力系統(tǒng)在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，保護(hù)裝置實(shí)施對(duì)裝置進(jìn)行監(jiān)督，在發(fā)生故障的情況下采取正確的防護(hù)措施。必須嚴(yán)格要求繼電保護(hù)裝置的可靠性，才能發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能。因此可見，繼電保護(hù)裝置的可靠性是衡量電氣系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的最基本的標(biāo)準(zhǔn)，在任何電力設(shè)備在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下都不能運(yùn)行。

2.2 靈敏性

靈敏性是整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障，只有在運(yùn)行中減輕設(shè)備的故障率和受損程度，才能將受損范圍縮小到最低值，從而提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與靈敏度。靈敏系數(shù)的標(biāo)定通常體現(xiàn)在設(shè)備在保護(hù)范圍內(nèi)不正常運(yùn)行狀態(tài)繼電保護(hù)裝置的應(yīng)變能力，通過靈敏度的保護(hù)從而提高設(shè)備自動(dòng)投入的效果，是生產(chǎn)過程中的設(shè)備和經(jīng)濟(jì)損失比降到最低。

2.3 快速性

快速性是指在設(shè)備發(fā)生故障后的修復(fù)能力，在設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生故障后能及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行修復(fù)，保持電力系統(tǒng)的繼電能高效穩(wěn)定的運(yùn)行。電力系統(tǒng)的機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)在處理和防范系統(tǒng)故障方面要求迅速切斷短路故障線路，降低線路受損程度和系統(tǒng)中存在的其它危險(xiǎn)系數(shù)。

2.4 選擇性

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置對(duì)故障進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)分析，對(duì)發(fā)生故障的設(shè)備和線路進(jìn)行定位切除，保護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電和用電需求。在處理故障的過程中，保護(hù)裝置應(yīng)根據(jù)故障點(diǎn)最近的斷路器進(jìn)行線路切除，只有被故障設(shè)備和線路本身的保護(hù)拒絕時(shí)，才允許由臨近的線路或故障設(shè)備進(jìn)行故障切除。

3 繼電保護(hù)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化未來發(fā)展的趨勢(shì)。

3.1 計(jì)算機(jī)化

隨著電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的要求不斷提高，除了基本的保護(hù)職能外，還需要對(duì)故障信息和數(shù)據(jù)的整理和存儲(chǔ)。強(qiáng)大的通訊能力和快速的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)以及保護(hù)裝置與其他控制裝置和調(diào)度設(shè)備的信息需要數(shù)據(jù)信息和網(wǎng)絡(luò)資源聯(lián)網(wǎng)，這就要求繼電保護(hù)裝置不僅僅是保護(hù)還要具備計(jì)算機(jī)的功能。繼電保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)化和微機(jī)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的總趨勢(shì)，在滿足電力系統(tǒng)要求的前提下，企業(yè)應(yīng)該在考慮經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的同時(shí)，思考如何提高繼電保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)化和微機(jī)化，從而提高繼電保護(hù)的可靠性。

3.2 智能化

人工智能技術(shù)與繼電保護(hù)相結(jié)合，在一定程度上能加快電力系統(tǒng)的計(jì)算速度。人工智能網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)用一種非線性映射的方法，在很多難以列出方程式的復(fù)雜的非線性問題上利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，解開這些線性問題十分簡(jiǎn)單。其中如遺法算法、模糊邏輯和進(jìn)程規(guī)劃等在求解復(fù)雜問題的能力上也都有其獨(dú)特的方法，因此人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動(dòng)化技術(shù)上發(fā)揮著重要作用，為繼電保護(hù)技術(shù)中一些常規(guī)方法難以解決問題提出了確實(shí)可行的辦法。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的通信手段，影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。繼電保護(hù)的作用指是切除和預(yù)防故障，縮小故障帶來的損耗，幾點(diǎn)保護(hù)裝置在處理故障信息時(shí)，受到的故障信息數(shù)據(jù)越多，對(duì)故障的性質(zhì)、位置及和故障位置的距離才能判斷的更準(zhǔn)確，這是相對(duì)于一般非系統(tǒng)保護(hù)下，實(shí)施保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的最大好處。在實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)化后，繼電保護(hù)能根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式和故障數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)生成保護(hù)原理和規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的自適聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，提高保護(hù)的可靠性與準(zhǔn)確性。微機(jī)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化在未來的發(fā)展趨勢(shì)上可以大大提高保護(hù)設(shè)置的性能與可靠度，實(shí)現(xiàn)這種微機(jī)保護(hù)的條件就是將全系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的保護(hù)裝置用PC機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)主要設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享和分析比較，用這種保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化對(duì)電力系統(tǒng)的幾點(diǎn)保護(hù)進(jìn)行自動(dòng)化管理和監(jiān)督。

3.4 保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化

將保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置就地安裝在保護(hù)設(shè)備的旁邊，將保護(hù)設(shè)備中所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送到電腦主控室，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)和對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和控制。實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化和智能化，繼電保護(hù)裝置就相當(dāng)于是一套多功能的、高性能的PC機(jī)，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的智能終端控制和監(jiān)督平臺(tái)，因此，每一個(gè)保護(hù)裝置都可以直接從網(wǎng)上獲取系統(tǒng)運(yùn)行中的故障和信息數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)和信息從送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心和其它保護(hù)裝置系統(tǒng)中去。

結(jié)語

繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，隨著電力系統(tǒng)的安全威脅問題的利益突出，以及繼電保護(hù)問題的內(nèi)涵的不斷擴(kuò)展，繼電保護(hù)自動(dòng)化與智能化的必要性越來越明顯。

繼電系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的實(shí)現(xiàn)在保護(hù)裝置性能的同時(shí)，也大大提高了裝置的可行性，降低故障對(duì)保護(hù)裝置的損壞度。在社會(huì)日益進(jìn)步的今天，我們要充分的利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)幾點(diǎn)保護(hù)裝置的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)行改革和創(chuàng)新，通過對(duì)故障數(shù)據(jù)的分析和實(shí)際工作中的實(shí)踐，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力、運(yùn)行能力和匹配能力來推進(jìn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化的建設(shè)與發(fā)展，提升電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的質(zhì)量和對(duì)故障處理能力的準(zhǔn)確性能。

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[2]馬慶華.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動(dòng)化研究[J].電子科技，2011.