電力系統(tǒng)繼電保護發(fā)展綜述

畢小熊

摘要：目前大多數(shù)省電力調(diào)度通信中心均配置了故障信息管理系統(tǒng)、繼電保護整定計算和運行管理系統(tǒng)。故障信息管理系統(tǒng)可以方便地調(diào)取保護和故障錄波數(shù)據(jù)，使得維護人員能以最短的時間給出保護動作的行為分析，加快電網(wǎng)事故處理和系統(tǒng)恢復(fù)。繼電保護整定計算和運行管理系統(tǒng)能大大提高保護消缺、動作統(tǒng)計以及整定計算效率，將有限的人力從繁瑣的工作中盡可能多地解放出來，將更多的精力投入到提高運行管理水平和技術(shù)監(jiān)督上來。技術(shù)設(shè)備的升級提高了繼電保護運行管理水平，為確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；計算機化

中圖分類號：F407文獻標(biāo)識碼： A

引言：電力作為國家主要的基礎(chǔ)能源，對國家快速發(fā)展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。繼電保護裝置是電力系統(tǒng)安全運行的重要保障，在進行繼電保護時的檢測和維護中,按照原則將任何一種因素都考慮周全來保證繼電保護措施之間不失配、不越級，進行全面、仔細地分析，迅速消除裝置本身的故障，才能充分發(fā)揮繼電保護裝置對電網(wǎng)的穩(wěn)定作用，對電網(wǎng)安全意義重大。開發(fā)一套適應(yīng)我國電網(wǎng)發(fā)展的新型繼電保護系統(tǒng)是十分有必要的 。綜合自動化技術(shù)就是基于在這種情況下應(yīng)運而生的，變電所綜合自動化技術(shù)是綜合計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)為一體，其目的是改變變電站設(shè)備的操作監(jiān)控方式，保護裝置可以看做是一臺高性能的計算機，是整個繼電保護系統(tǒng)的智能終端，在出現(xiàn)故障的時候，他可以從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中獲取電力系統(tǒng)運行的信息和數(shù)據(jù)，每個微機保護裝置配合協(xié)調(diào)完成不同的繼電保護功能，最終實現(xiàn)測量、數(shù)據(jù)的一體化，高壓變電站正面臨著一場技術(shù)革新。

電力系統(tǒng)繼電保護先后經(jīng)歷了不同的發(fā)展時期，機電式繼電保護，晶體管繼電保護，基于集成運算放大器的集成電路保護，到了20世紀(jì)90年代，繼電保護技術(shù)進入了微機保護時代，微機保護有強大的邏輯處理能力，數(shù)值計算能力和記憶能力，它不僅具有傳統(tǒng)保護和自動裝置的功能，而且還能發(fā)展到故障測距，故障錄波等功能。微機保護經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了巨大的成功并積累了豐富的運行經(jīng)驗。

1、 保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。即實現(xiàn)了保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信的一體化。如果將保護裝置就地安裝在室外變電站的被保護設(shè)備旁，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已在研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

2、計算機化

在微機保護發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺小型計算機做成繼電保護裝置。由于當(dāng)時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設(shè)想是不現(xiàn)實的?，F(xiàn)在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當(dāng)年的小型機，因此，用成套工控機做成繼電保護的時機已經(jīng)成熟。繼電保護的計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢，但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益，尚須進行具體深入的研究

3、繼電保護技術(shù)智能化

近年來，人工智能技術(shù)在各個領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在電力領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已經(jīng)開始。如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以解決很多非線性的問題， 例如很難用方程式表示出來的或者很難求解的非線性問題都可以用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這種非線性映射的方法來解決。對于以生物神經(jīng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究進展十分迅速，這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很多特點，如自組織、分布式存儲信息等特點。近幾年來，電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設(shè)備保護，例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一個非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動。如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。

4、網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)保護是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微機保護相結(jié)合的產(chǎn)物,通過計算機網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)各種保護功能,如線路保護、變壓器保護、母線保護等。網(wǎng)絡(luò)保護的最大好處是數(shù)據(jù)共享,可實現(xiàn)本來由高頻保護、光纖保護才能實現(xiàn)的縱聯(lián)保護。另外,由于分站保護系統(tǒng)采集了該站所有斷路器的電流量、母線電壓量,所以很容易就可實現(xiàn)母線保護,而不需要另外的母線保護裝置。

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)型繼電保護是一種新型的繼電保護,是微機保護技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。它建立在計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及微機保護技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上。網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)中網(wǎng)省級、省市級和市級主干網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),以及分站系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)均可采用簡單、可靠的總線結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等。分站保護系統(tǒng)在整個網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)中是最重要的一個環(huán)節(jié)。分站保護系統(tǒng)有2種模式:一是利用現(xiàn)有微機保護;另一個是組建新系統(tǒng),各種保護功能完全由分站系統(tǒng)保護管理機實現(xiàn)。由于繼電保護在電網(wǎng)中的重要性,必須采取有針對性的網(wǎng)絡(luò)安全控制策略,以確保網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)的安全。

現(xiàn)在的繼電保護與從前相比較在意義上與手段上都有了質(zhì)的飛躍，原本儀表檢測、事故信號等單一的管理模式開始向以計算機技術(shù)應(yīng)用為主要手段的自動化管理模式轉(zhuǎn)變，除了提升系統(tǒng)安全保障力度之外，在安裝、調(diào)試、操作上也簡便許多，還能實現(xiàn)無人值守自動化管控目標(biāo)?，F(xiàn)代化的電力自動化繼電保護裝置先進，功能強大，可靠性非常強，為相關(guān)人員的管理工作帶來了無數(shù)便利。當(dāng)然，同時我們也要看到，繼電保護的運行環(huán)境尚未完全改觀，在管理上也存在著一定漏洞，現(xiàn)代化電網(wǎng)對繼電保護的高要求也促使繼電保護安全管理必須不斷完善，提升管理水平，彌補管理漏洞，這有利于電力自動化繼電保護充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢與性能，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全方位管理和監(jiān)控。由于電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電力自動化繼電保護在國民經(jīng)濟中也占據(jù)了越來越重要的地位，因此，加強對繼電保護現(xiàn)狀的探索和研究，不管我完善電力系統(tǒng)相關(guān)的安全管理，對于經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)揮發(fā)展來說意義重大。

總結(jié)：隨著社會的進步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力自動化系統(tǒng)也隨之迅速發(fā)展起來，電力系統(tǒng)的自動化水平直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟以及優(yōu)質(zhì)的運行，而電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)發(fā)展在很大程度上取決于繼電保護裝置的自動化系統(tǒng)的發(fā)展，因此，加強繼電保護裝置的自動化水平，不斷增加電力系統(tǒng)低于事故的能力，使電力系統(tǒng)運行管理手段科學(xué)化和先進化，保證電力系統(tǒng)安全高效的運行具有重要的作用和價值。

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