1、電力系統繼電保護技術的簡要探討         10-06-24 09:25:00     作者：彭樂章    編輯：studa20摘要:隨著改革開放的不斷深入,我國在基礎材料工業及電子元器件的引進和制造方面取得了巨大發展。電力系統的飛速發展對繼電保護技術不斷提出新的要求,電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷注入新的活力。本文回顧了我國電力系統繼電保護技術發展的過程,概述了微機繼電保護技術的成就,提出了未來

2、繼電保護技術發展的趨勢是:計算機化,網絡化,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化。 關鍵詞:電力系統;繼電保護;微機繼電保護;發展 在電力系統的運行中,為了防止或減少故障的發生,必須采用保護裝置來檢測和監測系統的運行狀況,這種保護裝置通常由繼電器或其附屬設備組成,稱為繼電保護。 一、我國繼電保護技術發展現狀 電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求,電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護技術得天獨厚,在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。建國后,我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有

3、,在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。20世紀50年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術。 1.建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍,對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術,建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。 2結束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。在此期間,從70年代中,基于集成運算放大器

4、的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。 3.天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究。 4.高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。 5.揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主

5、設備保護方面,東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定,投入運行。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果,可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。 二、繼電保護的未來發展 繼電保護技術未來趨勢是向計算機化,網絡化,智能化,保護、控制、測量和數據通信一體化發展。 1.計算機化:隨著計算機硬件的迅猛發展,微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段:從8位單CPU結構的微機保護問世,不到5年時間就發展到多CPU結構,后又發展到總線不出模塊的

6、大模塊結構,性能大大提高,得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU,發展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎的微機線路保護,已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護硬件系統。東南大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。現在,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年的小型機,因此,用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟,這將是微機保護的發展方向之一。      10-06-24 09:25:00     

7、;作者：彭樂章    編輯：studa20繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益和社會效益,尚須進行具體深入的研究。 2.網絡化:計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱,使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。它深刻影響著各個工業領域,也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止,除了差動保護和縱聯保護外,所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數

8、據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念,這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務),還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,確保系統的安全穩定運行。顯然,實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來,亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。對于一般的非系統保護,實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多,則對故障性質、故障位置的判斷和故障

9、距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間,也取得了一定的成果,但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應,必須獲得更多的系統運行和故障信息,只有實現保護的計算機網絡化,才能做到這一點。對于某些保護裝置實現計算機聯網,也能提高保護的可靠性。微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性,這是微機保護發展的必然趨勢。 3.保護、控制、測量、數據通信一體化:在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送

10、給網絡控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能,亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。目前,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁,將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后,通過計算機網絡送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質,還可免除電磁干擾。現

11、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中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下,保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后,一方面用作保護的計算判斷;另一方面作為測量量,通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執行斷路器的操作。 4.智能化:近年來,人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用,在繼電保護領域應用的研究也已開始。神經網絡是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求