探討電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

高強(qiáng) 白緒超

摘 要：在市場需求的刺激下，近年來我國電力系統(tǒng)技電保護(hù)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，提高了國民生產(chǎn)、生活水平，但是在發(fā)展的過程中也面臨一定的挑戰(zhàn)。文章對當(dāng)前的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探析其發(fā)展趨勢，為電力行業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）24-0121-02

在電力系統(tǒng)的運行過程中，難免會出現(xiàn)故障，由于各個區(qū)域之間的電網(wǎng)是相互聯(lián)系的，因此在出現(xiàn)故障是通常會擴(kuò)大故障帶來的損失。而繼電保護(hù)就是一種以保護(hù)電網(wǎng)安全、減少損失的保護(hù)技術(shù)，是電網(wǎng)安全運行的重要保障。該技術(shù)不僅能夠監(jiān)控正常電力系統(tǒng)的運行狀況，還能在電力系統(tǒng)異常時做出及時的反應(yīng)，保障電網(wǎng)的順利運行[1]。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用前景廣闊

電力已成為人們賴以生存的主要能源，人們的生產(chǎn)、生活都離不開電能。在加上我國的人口眾多，因此電力的應(yīng)用前景尤為廣泛，而電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用市場也隨著被開拓出來。近年來人們對于生產(chǎn)、生活的安全性關(guān)注程度日益增長，對于以保護(hù)電網(wǎng)安全運行為目的的繼電保護(hù)技術(shù)的研究熱情也日益提高，由此促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。

1.2 起步相對較晚，但是發(fā)展迅速

當(dāng)前，我國電力繼電保護(hù)技術(shù)得到了一定的發(fā)展，但是與國外相比，仍存在一定的差距。19世紀(jì)末期繼電保護(hù)裝置被應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中，但是直到20世紀(jì)70年代繼電保護(hù)技術(shù)才被引入我國。此后，由于我國對繼電保護(hù)技術(shù)的重視，再加上我國廣闊的市場，我國繼電保護(hù)技術(shù)從最開始的晶體管繼電保護(hù)、集成繼電保護(hù)發(fā)展直至如今的微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)，在人們的生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要的作用。

1.3 功能較多，但是較為分散

隨著人們對繼電保護(hù)技術(shù)的可靠性、靈敏性、安全性標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，繼電保護(hù)裝置的不斷創(chuàng)新，功能也在不斷增加。繼電保護(hù)裝置從最初的由調(diào)壓器與移相器組合而成的體積笨重、靈敏度低的裝置發(fā)展成為當(dāng)前的小巧、高敏感度的微機(jī)繼電保護(hù)測試儀，不僅從外形上發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變，在性能方面也發(fā)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

而功能方面也從原來的線路保護(hù)，逐漸增加了電容器保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)、主變保護(hù)、電網(wǎng)監(jiān)控等功能[2]。微機(jī)繼電保護(hù)在基礎(chǔ)的設(shè)計理念上，如圖1所示，可根據(jù)實際的應(yīng)用需求對繼電保護(hù)的功能進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。微機(jī)繼電保護(hù)的應(yīng)用較大幅度的提高了當(dāng)前對電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)能力。但是為滿足市場對電力的應(yīng)用需求，還應(yīng)不斷提高繼電保護(hù)的可靠性、靈敏度、安全性。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

步入信息化網(wǎng)絡(luò)時代，當(dāng)前的繼電保護(hù)技術(shù)在應(yīng)用、發(fā)展的過程中借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了較大的提高。當(dāng)前市場上的繼電保護(hù)裝置大多停留在反應(yīng)安裝處的電氣量的階段，該繼電保護(hù)裝置通常采用切除切除故障元件的方式減少故障帶來的損失，但是缺乏對電網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控能力[3]。

因此，今后的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)化為發(fā)展方面，提高自身對電網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控能力。為實現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化，可將主要的繼電保護(hù)裝置連接計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)工作，實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的實施監(jiān)控。將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力系統(tǒng)向結(jié)合，可將電網(wǎng)系統(tǒng)的運行信息及時的傳送至網(wǎng)絡(luò)平臺，利用計算機(jī)軟件對運行運行進(jìn)行分析，能夠及時發(fā)現(xiàn)影響電力系統(tǒng)運行安全的潛在危險。

此外，在發(fā)生故障時借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的靈敏反應(yīng)能夠及時作出反應(yīng)，將故障縮小至最小。1993年天津大學(xué)就應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計了一種區(qū)別于集中式母線保護(hù)原理的分布式母線保護(hù)原理并成功研制網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)裝置，提高了繼電保護(hù)裝置的可靠性、安全性。

2.2 智能化發(fā)展趨勢

智能化技術(shù)被應(yīng)用于當(dāng)期各個行業(yè)，在減少人們工作量的也提高了工作的效率與質(zhì)量。智能化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效提高繼電保護(hù)的靈敏度、科學(xué)性，符合當(dāng)前乃至今后電力系統(tǒng)的發(fā)展需求。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，推動了繼電保護(hù)技術(shù)逐漸向智能化發(fā)展的道路。電力系統(tǒng)的故障具有復(fù)雜性，因此距離保護(hù)存在著因判斷失誤帶來誤動、拒動的安全隱患，如在輸電線系統(tǒng)電勢角度擺開、過渡電阻短路的情況，判斷故障的正確位置對于距離保護(hù)而言存在較大難度[4]。但是在該情況下，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可有效規(guī)避上述不利干擾。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可利用遺傳、進(jìn)化算法對樣本進(jìn)行集中分析，同時可將各種可能性列入考慮范圍之內(nèi)，可保障判斷的準(zhǔn)確性。此外，人工智能化對人工操作的依賴性較小，因此可有效提高保護(hù)裝置對故障的反應(yīng)速度。繼電保護(hù)智能化設(shè)計，如圖2所示。

2.3 一體化發(fā)展趨勢

當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置逐漸向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，為提高繼電保護(hù)裝置的運行質(zhì)量，應(yīng)實現(xiàn)繼電裝置測量、數(shù)據(jù)通信、保護(hù)及控制功能的一體化。當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置功能好多，但是較為分散，很難集中到一個繼電保護(hù)裝置中，因而降低了繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用價值。因此，當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置應(yīng)逐漸向功能一體化發(fā)展。為滿足繼電保護(hù)裝置測量、控制、保護(hù)一體化的需要，可用控制電纜將變壓器、線路等設(shè)備的二次電壓、電流引至主控室，實現(xiàn)主控室對電壓、電流等電網(wǎng)系統(tǒng)中運行要素的動態(tài)監(jiān)控。但是采用該設(shè)計方法，通常需要使用大量的電纜且操作復(fù)雜，因此需要控制電纜投入及優(yōu)化二次回路設(shè)計，如圖3所示。

隨著對該設(shè)計原理的不斷創(chuàng)新，有人提出將集數(shù)據(jù)測量、通信、控制、保護(hù)功能于一體的微機(jī)繼電保護(hù)裝置安裝在被保護(hù)設(shè)備的旁邊，在計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上可將被保護(hù)設(shè)備電流、電壓轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的數(shù)字信息，再利用網(wǎng)絡(luò)將信息轉(zhuǎn)為電流、電壓傳送至主控室，從而降低電纜投入，優(yōu)化二次回路設(shè)計。此外，介質(zhì)傳輸可利用光纖，避免電磁干擾，從而提高繼電保護(hù)的穩(wěn)定性、安全性。基于上述設(shè)計原理，光電壓、光電流互感器被研發(fā)出來并投入使用，促進(jìn)了當(dāng)前繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前的電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)逐漸向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、一體化發(fā)展，極大保障了電網(wǎng)系統(tǒng)的完全運行。

3 結(jié) 語

繼電保護(hù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、一體化的發(fā)展趨勢，給當(dāng)前的電力行業(yè)、企業(yè)的發(fā)展指明了一條發(fā)展的道路。在繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用中挑戰(zhàn)與發(fā)展共存，因此要求電力企業(yè)認(rèn)清當(dāng)前繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀的同時把握發(fā)展的規(guī)律，提高自身的市場競爭力，同時也促進(jìn)電力行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

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