電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)探索

魯繼超

摘要：電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路是不可避免的，短路的特征就是電流增大。為了解決電力系統(tǒng)出現(xiàn)的短路問(wèn)題，我們應(yīng)該大力發(fā)展電力繼電保護(hù)這項(xiàng)措施。伴隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面發(fā)揮著越來(lái)越重的作用，在微機(jī)繼電保護(hù)中不斷的在運(yùn)用新的控制原理和新的技術(shù)。為了在微機(jī)繼電保護(hù)領(lǐng)域得到更好的發(fā)展，相關(guān)方面的研究工作一直在向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；新技術(shù)

電力系統(tǒng)無(wú)時(shí)無(wú)刻都處在使用中，在電力系統(tǒng)在使用的過(guò)程中，很有可能隨時(shí)發(fā)生各種突發(fā)的狀況，我們?cè)谏钪凶畛Ｒ?jiàn)的電力系統(tǒng)突發(fā)狀況就是突然間的停電，也就是電力系統(tǒng)的短路問(wèn)題。這就要求繼電保護(hù)裝置在這種突發(fā)狀況發(fā)生的時(shí)候?qū)ζ鸬揭环N保護(hù)的作用。繼電保護(hù)裝置是一種能自動(dòng)反應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)狀況并發(fā)出信號(hào)的裝置。它的主要作用就是在電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)狀況的時(shí)候可以很快的將出現(xiàn)問(wèn)題的元件在電力系統(tǒng)中切除，對(duì)未出現(xiàn)故障的元件起到保護(hù)的作用，并使其他元件可以正常進(jìn)行運(yùn)作。在出現(xiàn)電力元件不正常運(yùn)行的時(shí)候，可以發(fā)出信號(hào)對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)警。

在電力系統(tǒng)運(yùn)作的時(shí)候，我們采取了很多的措施以防止其在運(yùn)作的過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)的狀況，但是這些措施的實(shí)施并不能保證萬(wàn)無(wú)一失，故障還是有可能突然的發(fā)生，在故障發(fā)生的時(shí)候，應(yīng)該快速的把故障的元件分離開(kāi)，故障元件的分離可以有效的保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1電力系統(tǒng)短路的危害

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候可能會(huì)發(fā)生很多意想不到的后果，首先是如果發(fā)生故障的面積很大的話，可能會(huì)導(dǎo)致短路的電流把電弧點(diǎn)燃起來(lái)，使其他的元件也發(fā)生短路。其次是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路的時(shí)候，短路的電流通過(guò)完好的元件的時(shí)候可能出現(xiàn)發(fā)熱的狀況，使得完好的元件的性能發(fā)生變化，使它的使用壽命減短。再次是電力系統(tǒng)的突然短路會(huì)導(dǎo)致部分地區(qū)的電壓迅速下降，對(duì)于使用的用戶來(lái)說(shuō)可能會(huì)帶來(lái)不必要的損失，如果該區(qū)域有工廠的存在的話，可能會(huì)使工廠的車間無(wú)法正常工作，對(duì)車間生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)造成損害，進(jìn)而影響工廠的效益。

還有一種情況是，電力系統(tǒng)的電氣元件的工作環(huán)境遭到了破壞，但是電氣元件沒(méi)有發(fā)生故障，這種情況是不正常的運(yùn)行狀態(tài)。在電氣元件處于過(guò)度負(fù)荷的狀況下，會(huì)使元件承載的電流加大，絕緣材料的溫度會(huì)不斷的增加，這樣就會(huì)導(dǎo)致線路絕緣性的不斷降低。此外，電力系統(tǒng)因?yàn)檫\(yùn)行功率的缺額會(huì)導(dǎo)致功率的降低，電力系統(tǒng)因此發(fā)生震動(dòng)，這樣的不正常運(yùn)行狀態(tài)和電路都會(huì)給在使用電力的人員和設(shè)備帶來(lái)意想不到的損失。

2繼電保護(hù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段各種主電氣設(shè)備、低高壓線路都有相對(duì)應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，特別是線路保護(hù)已形成系列產(chǎn)品，并得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際的工作生活中微機(jī)保護(hù)是比較高的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他的各種保護(hù)措施。目前對(duì)于220KV的繼電保護(hù)裝置已經(jīng)基本是國(guó)產(chǎn)的，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展非常迅速，國(guó)產(chǎn)的繼電器優(yōu)勢(shì)方面非常明顯。

3繼電保護(hù)新技術(shù)探索

3.1自適應(yīng)控制技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始，就出現(xiàn)了自適應(yīng)機(jī)電保護(hù)的相關(guān)概念了。它是一種根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能、特性或定值的新型繼電保護(hù)措施。自適應(yīng)繼電保護(hù)的出現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)革命性的新措施。它可以有效的保護(hù)電力在供應(yīng)的過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況，對(duì)用戶的用電安全是一項(xiàng)安全措施。這種保護(hù)原理一經(jīng)出現(xiàn)，就引發(fā)了人們對(duì)它的關(guān)注，科學(xué)家也在此方面不斷的進(jìn)行研究，為了使它可以更好的為人們的生活服務(wù)。

3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，因此電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域的研究工作也轉(zhuǎn)向了人工智能方面的研究。專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，為繼電保護(hù)的發(fā)展注入了活力。基于生物神經(jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布式存儲(chǔ)信息、并行處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，其應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息處理、自動(dòng)控制和非線性優(yōu)化等方面上。

3.3變電所自動(dòng)化技術(shù)

在變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)和計(jì)量裝置這這些方面的工作上逐漸運(yùn)用上了現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用，改變了變電站以前的工作狀況，簡(jiǎn)化了工作量，使得更大規(guī)模的變電站也在此方面快速的發(fā)展著新的技術(shù)。繼電保護(hù)和自動(dòng)化的結(jié)合工作成為了一項(xiàng)對(duì)電力系統(tǒng)目前最重要的一項(xiàng)工作。他們的相互結(jié)合工作，使得遠(yuǎn)程控制、資源共享，信息共享成為了可能。以遠(yuǎn)方終端單元、微機(jī)保護(hù)裝置為核心，將變電所的控制、信號(hào)、測(cè)量、計(jì)費(fèi)等回路納入微機(jī)系統(tǒng)，取代了傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，它能夠變電所的占地面積和設(shè)備投資都發(fā)生改變，減少資金的支出，提高二次系統(tǒng)的可靠性。伴隨著計(jì)算機(jī)性價(jià)比的增大，于此同時(shí)現(xiàn)代的通訊技術(shù)每天也在發(fā)生日新月異的進(jìn)步，以及各種標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)約的陸續(xù)推出，變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展將更加迅速。

3.4智能電網(wǎng)的特點(diǎn)

智能電網(wǎng)的特點(diǎn)是電力和信息的雙向流動(dòng)，便于建立一個(gè)高度自動(dòng)化和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)。為了實(shí)時(shí)的交換信息和設(shè)備層次上近乎瞬間的供需平衡，在這個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)下，繼電系統(tǒng)的保護(hù)發(fā)展取得了一個(gè)廣闊的空間，也催生了一批新的商業(yè)模式，其技術(shù)涉獵廣泛，如再生能源、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，許多工作集中于分布式電源的并網(wǎng)及靈活運(yùn)行的控制策略上。未來(lái)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展將在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)趨向智能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變中迎來(lái)創(chuàng)新。

現(xiàn)在，變電站已經(jīng)使用了計(jì)算機(jī)數(shù)字化對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)，但是這些功能的實(shí)現(xiàn)都是單一的實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有把所有的功能都結(jié)合起來(lái)，各個(gè)裝置之間缺乏整體協(xié)調(diào)和功能的調(diào)優(yōu)，且功能交叉、輸入信息不能共享、接線復(fù)雜，這樣就從整體上減低了自動(dòng)化的可靠性，對(duì)于這些功能的開(kāi)發(fā)和投入使用耗費(fèi)了大量的資金，但是最后卻沒(méi)有達(dá)到預(yù)想的效果，這樣的實(shí)際效果是對(duì)前期準(zhǔn)備工作的一種否定。變電站使用的自動(dòng)化系統(tǒng)是一種常規(guī)的自動(dòng)化系統(tǒng)，它應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)、通信技術(shù)，代替人工對(duì)變電站進(jìn)行正常運(yùn)行的監(jiān)視、操作、電壓無(wú)功控制、量測(cè)記錄和統(tǒng)計(jì)分析、故障運(yùn)行的監(jiān)視、報(bào)警和事件順序記錄與運(yùn)行操作，大多不涉及繼電保護(hù)、緊急控制、故障錄波、維修狀態(tài)信息處理等功能，功能相對(duì)比較簡(jiǎn)單。

我們可以根據(jù)現(xiàn)在的變電站的自動(dòng)化集成的程度，對(duì)將來(lái)變電站的自動(dòng)化發(fā)展前景進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，可以把自動(dòng)化系統(tǒng)分為協(xié)調(diào)型自動(dòng)化和集成型自動(dòng)化。協(xié)調(diào)型自動(dòng)化仍然保留在間隔內(nèi)各自獨(dú)立的控制、保護(hù)等裝置，各自采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的輸出功能，通過(guò)統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)與站級(jí)相連，在站級(jí)上建立一個(gè)統(tǒng)一的微機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行各個(gè)功能的協(xié)調(diào)；集成型自動(dòng)化既在間隔級(jí)，又在站級(jí)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行優(yōu)化組合，是現(xiàn)代控制技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

競(jìng)爭(zhēng)是社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的核心，同時(shí)也是科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的源泉，競(jìng)爭(zhēng)同時(shí)也是電力市場(chǎng)進(jìn)行革新的動(dòng)力，所以在繼電保護(hù)和自動(dòng)化方面的研究工作也得到了很大的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)下，電力系統(tǒng)將向更加智能化、集成自動(dòng)化方向發(fā)展。微機(jī)保護(hù)必將隨著各種技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展呈現(xiàn)更新的特征，也將獲得更廣泛的應(yīng)用。

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