電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)若干問題探討

王迎春

摘 要：隨著時代的發(fā)展和我國社會及經(jīng)濟的不斷發(fā)展，不但我國的通信技術(shù)和計算機技術(shù)有了很大的進步，我國的電力系統(tǒng)相對而言也有了非常高速的發(fā)展，這就意味著我國的繼電保護技術(shù)的發(fā)展即將有著原理上的突破以及其應用上的革命，意味著其將會由數(shù)字時代跨入信息化時代。該文通過對我國的電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)所發(fā)展的四個階段做出了回顧性分析，對微機繼電保護技術(shù)的成就也做出了相應的概述，從而提出了繼電保護的新課題，即：計算機化，網(wǎng)絡化，保護、控制和測量以及數(shù)據(jù)通信一體化還有人工智能化等國內(nèi)外繼電保護技術(shù)發(fā)展所面臨的趨勢。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 分析 趨勢 技術(shù) 繼電保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0024-02

1 我國繼電保護的光輝歷史

繼電保護技術(shù)與電力系統(tǒng)對運行可靠性要求的提高息息相關(guān)，所以電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展也帶動著繼電保護技術(shù)隨之不斷地發(fā)展著。在我國建國初期，百廢待興，繼電器制造工業(yè)隊伍和繼電保護設(shè)計隊伍以及繼電保護學科隊伍還有繼電保護技術(shù)隊伍都相繼在我國出現(xiàn)了，并且與時俱進，逐漸邁向成熟和完善的道路。在20世紀50年代的時候，由于我國專業(yè)技術(shù)人員學習和掌握并且正確的利用別國的先進的技術(shù)和設(shè)備，一支具有豐富的繼電保護運行經(jīng)驗和繼電保護理論成就并且對整個中國的繼電保護技術(shù)隊伍的建立與成長起到了很重要的指導作用的繼電保護技術(shù)隊伍在我國建成了，這無疑是一個新的突破，也正是因為這樣，不久后我國也建立起了屬于我們國家自己的繼電器制造業(yè)。到了20世紀60年代便成了機電式繼電保護的繁榮時代，這是因為在20世紀60年代中期的時候，我們國家就已經(jīng)建成了繼電保護研究、設(shè)計和制造以及運行還有教學的一個完整的體系，也正是由于這個原因，我國的繼電保護技術(shù)的發(fā)展有了一個堅實的基礎(chǔ)。我國的微機保護的研究的起步比較晚，其起步主要在20世紀70年代的末期，但是盡管如此，其發(fā)展的速度和狀況還是相當可觀的。在1984年的時候，我國就已經(jīng)生產(chǎn)出了我國有史以來第一套微機距離保護樣機，不但如此還通過試運行之后通過了鑒定并且批量生產(chǎn)，此后，我國每年都會有新產(chǎn)品相機被生產(chǎn)；到了1990年的時候，第二代微機線路保護裝置就已經(jīng)正式投入了運行。20世紀90年代初是集成電路的繼電保護的時代，集成電路繼電保護的研制和生產(chǎn)以及調(diào)試還有應用等都漸漸走向了主導地位，并且取代了晶體管繼電保護，其中南京電力自動化研究所研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護最具有代表性意義。更高精度和更高性能的數(shù)字外圍器件的采用和計算機技術(shù)的進步是微機繼電保護的發(fā)展動力。

2 我國繼電保護的現(xiàn)狀

近30年來，能夠標志著繼電保護領(lǐng)域的最顯著的進展則莫過于微機繼電保護技術(shù)的飛速發(fā)展與逐漸成熟?，F(xiàn)如今，電力系統(tǒng)己經(jīng)發(fā)展為一種現(xiàn)代化系統(tǒng)，并且這種現(xiàn)代化系統(tǒng)具有跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)和跨國聯(lián)網(wǎng)以及高度自動化運行的特點。對于微機線路和主設(shè)備保護，無論是其原理不同還是其機型不同，都有著其各自的特色，正是由于這個原因，電力系統(tǒng)才會有了一種不僅僅只是性能很好，并且功能也非常齊全的、工作也非常可靠的新一代繼電保護裝置。目前為止，我國的全國性聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)漸漸實現(xiàn)了，但是大電網(wǎng)互聯(lián)也會從很大程度上影響著電力系統(tǒng)的運行，如：發(fā)生大電網(wǎng)瓦解事故。所以，為了能夠保證互聯(lián)電力系統(tǒng)能夠安全并且穩(wěn)定的運行，尋求更為有效的電網(wǎng)保護及控制措施至關(guān)重要。由于電源原動機特性和電源分布的不同會影響電力系統(tǒng)的性能，所以，為了能夠有效地避免發(fā)生電力系統(tǒng)事故，則要求我們對其所相應的系統(tǒng)控制策略進行進一步的分析與研究，不僅如此，還要開發(fā)新的繼電保護與控制裝置，由此來使其系統(tǒng)運行特性得到改善。

3 展望繼電保護的未來

向網(wǎng)絡化、微機化、智能化，保護、控制、測量、計量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機智能化方向發(fā)展是繼電保護技術(shù)未來所不可避免的發(fā)展趨勢。

3.1 網(wǎng)絡化

作為通訊和信息以及數(shù)據(jù)的工具的計算機網(wǎng)絡，現(xiàn)如今以順應時代發(fā)展的潮流成為了信息時代核心的技術(shù)。計算機網(wǎng)絡不僅僅為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強有力的通訊手段，而且還對各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生著極為深刻的影響。目前，由于缺乏強有力的數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)通訊的聯(lián)網(wǎng)手段，繼電保護的作用僅僅是局限于準確并快速的切除故障元件，并且將事故范圍盡量的縮小。將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護裝置實現(xiàn)網(wǎng)絡化是為了實現(xiàn)更好地系統(tǒng)保護的基本條件，由主站對串聯(lián)在一起的每一點保護裝置進行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與管理，既而以此來實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。微機保護裝置的網(wǎng)絡化，不僅僅可以在最短的時間內(nèi)發(fā)出指令給相應的保護裝置，縮小故障的范圍并快速切除故障，而且還可以在最短的時間內(nèi)最準確的判斷出故障的位置和故障參數(shù)的檢測性質(zhì)以及發(fā)生故障的原因等等，從而使整個系統(tǒng)可靠性和安全性得以提高。由此可見，實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化無疑是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

3.2 微機化

微機保護硬件隨著時代和經(jīng)濟以及計算機硬件的飛速發(fā)展而發(fā)展。當前，由于電力系統(tǒng)對微機保護要求不斷提高，不僅僅要保護基本功能，而且還應當要具備大容量故障信息與數(shù)據(jù)的長期存放的空間。正是由于這樣，則對微機保護裝置的功能有了一定的要求。在計算機保護發(fā)展的初期，專家們就渴望能夠利用一臺小型的計算機做成繼電保護裝置，但沒能實現(xiàn)，這主要是因為當時的小型機不但成本高，而且還面臨著體積大和可靠性差的難題。電氣自動化發(fā)展的必然方向是用微機保護裝置替代繼電保護。如今，這種微機保護裝置的發(fā)展非常快，其不但吸收國外先進技術(shù)，而且，與此同時，還向廣大電力用戶推出主要適用于各變電所的變壓器和發(fā)電廠以及線路還有電動機等的保護和測控的集保護、計量和測量以及控制還有通訊于一體的高性能的微機綜合保護裝置。其所具有的優(yōu)點有：采用先進的高性能處理器作為主CPU.在軟件設(shè)計上，從而使保護裝置的可靠性在很大程度上得到了保證，RAM容量大，裝置采用全密封結(jié)構(gòu)，對抗干擾組件進行精心的設(shè)計，從而提高了其抗震和抗電磁的干擾能力；強大的裝置功能和優(yōu)越的性能以及性價比高，使用安全可靠的現(xiàn)場控制總線技術(shù)，在通訊層共享各裝置的信息，從而從很大程度上節(jié)省了維護工作量和電纜，并且減少了造價，裝置采用全漢化液晶顯示，從而使調(diào)試和運行以及維護更加方便。由此可見，繼電保護裝置的徽機化已成必然趨勢。endprint

3.3 智能化

近些年來，模糊邏輯和進化規(guī)劃以及神經(jīng)網(wǎng)絡還有遺傳算法等人工智能技術(shù)已經(jīng)應用于電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，除此之外，人工智能技術(shù)在繼電保護領(lǐng)域應用的研究也正在開始著。有很多非線性問題列方程或求解比較困難，但若利用作為非線性映射的一種方法即：神經(jīng)網(wǎng)絡就可以快速并準確的解決。比如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開的情況時發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路，距離保護做出故障位置的判別非常困難，并且很可能會造成拒動或誤動；但是如果采用神經(jīng)網(wǎng)絡方法的話，只要保證樣本集中充分考慮了各種各樣的情況，經(jīng)過大量故障樣本的訓練，無論是發(fā)生任何故障，都可以一一做出準確無誤的判別。至于進化規(guī)劃和遺傳算法等也都有著其自身獨特的求解復雜問題的能力，但如若適當?shù)亟Y(jié)合人工智能的方法則可以達到求解速度更快的效果。電力系統(tǒng)保護領(lǐng)域內(nèi)的一些研究工作自進入20世紀90年代以來就已經(jīng)轉(zhuǎn)向人工智能的研究了，電力系統(tǒng)繼電保護中逐漸結(jié)合模糊控制理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡以及專家系統(tǒng)，從而為繼電保護的發(fā)展注入了新的活力。

3.4 保護、控制、測量、計量、通訊一體化

變電所綜合自動化技術(shù)和通信技術(shù)以及現(xiàn)代計算機技術(shù)還有網(wǎng)絡技術(shù)為改變變電站目前控制、監(jiān)視和保護以及系統(tǒng)分割的狀態(tài)還有計量裝置提供了的技術(shù)基礎(chǔ)。所以，每個微機保護裝置除了能夠完成繼電保護功能以外，與此同時，還可以完成測量和計量以及控制還有數(shù)據(jù)傳送，從而實現(xiàn)集中控制和管理，并且在實現(xiàn)集中控制和管理的同時還可以保護裝置的任何信息和數(shù)據(jù)并傳送給控制總站。

4 結(jié)語

隨著科學技術(shù)和通信技術(shù)以及電力系統(tǒng)的飛快的發(fā)展，繼電保護系統(tǒng)的發(fā)展也即會面臨著應用上的革命和原理上的突破，其將會有一個跨越式的發(fā)展，即：由數(shù)字化時代到信息化時代。繼電保護技術(shù)要求更加可靠和更加完善的保護體系。綜合自動化系統(tǒng)并不僅僅是使傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專業(yè)界限和設(shè)備劃分原則得到打破這么簡單，除此之外，它還在一定程度上改變了常規(guī)保護裝置不能與調(diào)度中心通信的一些缺陷，從而賦予了變電所自動化更新的內(nèi)容與含義，并且是變電所自動化技術(shù)發(fā)展成為一種潮流的體現(xiàn)。由此看來，隨著社會和經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，電力系統(tǒng)等級不斷提高，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和運行方式日趨復雜，繼電保護至今仍然面臨著新的挑戰(zhàn)。

參考文獻

[1] 顧毅華.電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展和前景[J].硅谷，2009（3）.

[2] 馮小玲，郭裊，譚建成.繼電保護仿真系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其應用[J].廣西電力，2004，27（6）.

[3] 白群力.陜西電臺30年發(fā)展概覽[D].陜西傳媒改革30年高層論壇暨學術(shù)研討會論文，2008.endprint