電力系統(tǒng)繼電保護和二次回路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

潘曉丹

摘要：本文針對電力系統(tǒng)繼電保護和二次回路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行分析，以期能帶來一定的實用參考價值。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護;二次回路;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

1 繼電保護與二次回路現(xiàn)狀分析

我國在繼電保護方面起步較晚，但發(fā)展迅速。如今，繼電保護體系已基本形成，能夠在繼電保護 方面開展技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)計、產(chǎn)品維護等工作。繼電保護技術(shù)加入使用計算機已經(jīng)成為順應(yīng)時代發(fā)展的表現(xiàn)。我國從20世紀(jì)70年代末開始計算機繼電保護的研究，開發(fā)出不同原理、機型的微機線路和各有特點的主設(shè)備保護技術(shù)，保證了電力系統(tǒng)的安全運行。隨著繼電保護設(shè)備不斷研制與開 發(fā)，繼電保護技術(shù)進入了微機時代。當(dāng)前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)繼電保護、自適應(yīng)繼電保護、暫態(tài)保護等先進智能保護理論不斷發(fā)展，未來繼電保護將會更加集成和智能。而且，計算機技術(shù)也較好的應(yīng)用于二次設(shè)備功能的組合與優(yōu)化，自動控制及監(jiān)測功能得以很大提升。在智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展中，需要從基礎(chǔ)技術(shù)入手，筑牢網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的技術(shù)根基，才能掌握電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)主動性，以便在激烈的國內(nèi)外電力技術(shù)領(lǐng)域競爭中獲得優(yōu)勢。

2 繼電保護的發(fā)展趨勢

繼電保護技術(shù)朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、裝置運行一體化的方向發(fā)展。將遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能 控制算法應(yīng)用其中，可解決復(fù)雜的控制任務(wù)。當(dāng)前新興的人工智能同樣受到傳感器頻寬的制約，仍不能替代傳統(tǒng)的繼電保護，只是在有限的范圍內(nèi)通過復(fù)雜計算來提高故障識別的準(zhǔn)確度。

3 二次回路的發(fā)展趨勢

在電力系統(tǒng)中，二次回路的發(fā)展也經(jīng)歷了不同階段，在最早期，繼電保護、安全自動以及調(diào)度通信等二次回路是獨立運行的，而且控制、信號以及測量等功能也是分開的，這導(dǎo)致了二次回路接線特別復(fù)雜，難以達到較高控制效果，且二次回路設(shè)備維護較為困難。而隨著變電站自動化發(fā)展，各二次回路逐漸發(fā)生融合，并對測量、保護、控制、信號等二次回路進行了有效的組合優(yōu)化，功能更加的集約化，能夠?qū)崿F(xiàn)變電及輸配電設(shè)備的自動控制及保護。在以往的二次回路中，其構(gòu)成較為復(fù)雜，不論是信號、測量、還是控制均需要有專門的二次接線與裝置，而變電站自動化的應(yīng)用，使得二次信號更加集約，整體構(gòu)造得以簡化。隨著變電站綜自改造的進行，對其電力二次部分采取的是單元化配置的方式，通常是進行對應(yīng)連接的，相較于傳統(tǒng)二次接線形式，僅存在有保護及操作控制回路，很大程度簡化了二次接線。而對于站內(nèi)具有公共性質(zhì)的二次部分直接進行組合，并在公共屏中進行集中顯示，有效節(jié)約了站內(nèi)設(shè)備空間，極大方便二次回路后期維護，具有更高的系統(tǒng)性與可操作性?？傮w上說，相較于傳統(tǒng)二次回路，變電站自動化系統(tǒng)，在二次設(shè)備數(shù)量上需求更少，也簡化了二次接線，更加的合理高效，并且發(fā)展成為一個系統(tǒng)整體，具有更高的控制性能。

4 繼電保護及二次回路新技術(shù)

4.1 故障信息與繼電保護技術(shù)

繼電保護技術(shù)的關(guān)鍵在于故障信息的識別，通過采集和分析明顯故障象征來找到故障判據(jù)，而故障信息的深度挖掘，能夠為我們提供更加靈敏和可靠的跳閘依據(jù)，這也是繼電保護技術(shù)發(fā)展的基本動力。傳統(tǒng)故障信息的識別主要是工頻量和諧波分量，對于保護所用故障象征判據(jù)的獲取已然可借助合理的二次回路設(shè)計得以獲取。然而當(dāng)前故障信息的識別已發(fā)展為暫態(tài)信息，并且各類基于暫態(tài)信息的控制算法獲得實際應(yīng)用，但暫態(tài)分析在實用中對檢測裝置有較高要求，暫態(tài)保護也成為今后繼電保護發(fā)展新方向。

4.2 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)繼電保護是基于模擬量和數(shù)字量的，而隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，各類保護及控制裝置能夠按照主設(shè)備的分布進行安裝，使其具有全分散的特點，這樣使得繼電保護配置更加的靈活，并且主要有兩類分散模式：一是將保護系統(tǒng)進行單獨設(shè)置，而將控制及測量回路進行組合優(yōu)化;二是將三者全部合一，達到變電站綜合自動化控制效果。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，先進智能保護技術(shù)的實現(xiàn)往往也是建立在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的，所以發(fā)展信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極為關(guān)鍵，甚至影響智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展進程。

4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的應(yīng)用

隨著電力系統(tǒng)愈加復(fù)雜，產(chǎn)生了許多非線性問題，具有較高的分析難度，再加上網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，能夠較好地解決大電網(wǎng)下的網(wǎng)絡(luò)線損、暫態(tài)分析等非線性問題，還能對系統(tǒng)潮流做到有效的預(yù)測。在繼電保護發(fā)展歷程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用起于二十世紀(jì)八十年代，其典型特點是運算量較大，要求同時進行大量數(shù)據(jù)的采集與分析，對其實際應(yīng)用帶來較大阻礙，需建設(shè)極為龐大的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。而現(xiàn)階段，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加成熟且高效，電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)計算效率顯著提升，也使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具備實用化要求，在潮流計算等領(lǐng)域有更多應(yīng)用，同時也使得繼電保護具備了智能化的特點。

4.4 自適應(yīng)繼電保護

運行中的電力系統(tǒng)，其運行方式及故障狀態(tài)還在持續(xù)變化，傳統(tǒng)繼電保護采取的是固定值，難以及時適應(yīng)電網(wǎng)變化，存在不安全隱患，而自適應(yīng)保護的提出，正是基于這一問題，能夠更好地適應(yīng)系統(tǒng)變化，其保護效果得以提升，特別是當(dāng)前大量分布式電源的接入，使得電網(wǎng)潮流具有很大不確定性，而且電源出力、用戶負荷等也是不斷變化的，自適應(yīng)保護具有實際應(yīng)用價值?，F(xiàn)如今，自適應(yīng)保護基本實現(xiàn)了整定值的在線計算，能夠自主根據(jù)電網(wǎng)變化來修改整定值，也減輕了繼電保護維護工作量，有著較高應(yīng)用價值。

4.5 暫態(tài)保護

該保護的關(guān)鍵便在于故障暫態(tài)信息的提取與分析，能夠?qū)崿F(xiàn)故障測距、類型判斷等功能，也是新型繼電保護典型代表。在電力信號中，基態(tài)與暫態(tài)是相對的，但均包含著表征故障的相關(guān)信息，只有在有效獲取的基礎(chǔ)上，才能將其用于保護技術(shù)。由于許多故障信息隱藏在暫態(tài)信號之中，而傳統(tǒng)的基于工頻信號的保護裝置，對于暫態(tài)高頻信號是直接濾除的，暫態(tài)保護功能的實現(xiàn)主要是依靠高頻檢測裝置來提出高頻暫態(tài)成分，然后借助于控制算法來進行分析，從而達到暫態(tài)保護的目的。

結(jié)束語：

經(jīng)多年發(fā)展，我國在繼電保護領(lǐng)域進展迅速，創(chuàng)建了完善的繼電保護研發(fā)、制造、 安裝、運維等體系，大量先進技術(shù)得以應(yīng)用到繼電保護及二次回路中，暫態(tài)保護、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進算法已轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，對現(xiàn)代智能電網(wǎng)發(fā)展有較大促進作用。

參考文獻

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