孫輝

摘 要：本文在結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)不斷被應(yīng)用的情況下，探討了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的新技術(shù)，從信息技術(shù)、人工智能、新型互感器等內(nèi)容展開介紹，最后分析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，為新技術(shù)的研究提供可靠的理論借鑒，以期實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)功能的完善。

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

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近些年，信息技術(shù)的發(fā)展為很多行業(yè)提供了迅速發(fā)展的機(jī)會，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)乘上了這一趟快車，結(jié)合自身特點(diǎn)，將信息技術(shù)應(yīng)用到自己的運(yùn)行中去，很大程度上改善了我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的技術(shù)現(xiàn)狀，奠定了電力行業(yè)發(fā)展的新基礎(chǔ)，大大提高了繼電保護(hù)效果，確保了電力運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)

1.1 信息技術(shù)

信息技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個方面：

一是數(shù)字信號處理技術(shù)。尤其是DSP技術(shù)，數(shù)字信處理技術(shù)隨之信息技術(shù)的發(fā)展不斷成熟，應(yīng)用在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備中，影響深遠(yuǎn)；

二是小波變換技術(shù)。小波變換是指劃分一個信號為不同的位置和尺度的小波總和，小波變換為震蕩波形，持續(xù)周期較短，最多為幾周，波形形式多樣，也可能有新小波或者小波函數(shù)產(chǎn)生。小波變化的優(yōu)勢是時頻局部化分析性能較好，可將信號或者圖像中一些小細(xì)節(jié)精確分析出來。

1.2 自適應(yīng)控制技術(shù)

自適應(yīng)控制技術(shù)是指根據(jù)電力系統(tǒng)自身運(yùn)行方式，結(jié)合現(xiàn)有的故障狀態(tài)，通過實(shí)施定值改變來保護(hù)電力系統(tǒng)性能或者特性的一種新型繼電保護(hù)技術(shù)。圖1是自適應(yīng)控制模型。自適應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用能夠根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生的變化實(shí)施有針對性的保護(hù)措施，大大改善了保護(hù)性能和電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，使電力系統(tǒng)運(yùn)行更具經(jīng)濟(jì)性和安全性。自適應(yīng)控制技術(shù)還能夠削弱電力系統(tǒng)出現(xiàn)的振蕩、故障發(fā)展、系統(tǒng)頻率變化以及在單相接地短路時出現(xiàn)的過渡電阻等對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。自適應(yīng)控制技術(shù)在輸電線路自動重合閘、距離保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)以及變壓器保護(hù)等方面，應(yīng)用前景良好。

1.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是人工智能技術(shù)的一種，通過模仿人的腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能、腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)以及思維方式等增強(qiáng)這項(xiàng)技術(shù)的智能程度，具備較為復(fù)雜的動力學(xué)特性，可并行處理出現(xiàn)的問題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備記憶、學(xué)習(xí)以及聯(lián)想等功能，適應(yīng)力、自組織能力較強(qiáng)，可以分類識別收集上來的故障樣本，在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在非線性優(yōu)化、人工智能、自動控制以及信息處理等方面。

1.4 模糊理論

模糊理論在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在四個方面：

一是區(qū)分出現(xiàn)的多模振蕩是同步振蕩還是失步振蕩；

二是可對一些復(fù)雜系統(tǒng)的失步震蕩進(jìn)行區(qū)分，在此基礎(chǔ)上解列系統(tǒng)，確保更加穩(wěn)定、可靠的解列；

三是提取特征的依據(jù)是小波理論，區(qū)分變壓器勵磁故障與涌流的依據(jù)是模糊集法，即在提取變壓器勵磁涌流間斷角特征時，以小波變極大值符號特征為依據(jù)，這種識別故障的方式提供給了研究新變壓器保護(hù)的人員新的且較為先進(jìn)的指導(dǎo)思路；

四是收集整理振動中所存在的無功功率和阻抗中電抗分量之間的關(guān)系，確定好振蕩中不對稱故障的選相，在正確選相的基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)就能借助距離保護(hù)系統(tǒng)及時切除振蕩中存在的這種不對稱故障。

1.5 可編程控制器

可編程控制器可以看作是一種體系結(jié)構(gòu)較為特殊的計算機(jī)，應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中可以通過編程語言完成便捷的控制工作。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)操作較為復(fù)雜，需要定期改變操作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系的處理，應(yīng)用可編程控制器可以使處理電力系統(tǒng)中復(fù)雜的問題變得簡單易行，通過過重編程軟件代替原先的各分立元件接線。此外，還可通過用可編程控制器內(nèi)所定義的各輔助繼電器將以往的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器代替掉的方式，實(shí)現(xiàn)減少占地面積的目的，完成更為復(fù)雜的邏輯關(guān)系的處理，減輕工作人員的工作壓力，提高工作效率，確保工作質(zhì)量。

1.6 新型互感器

互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用的目的在于實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行的自動化，近年來，光電流互感器與光電壓互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用推動了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的深入發(fā)展。這種新型互感器優(yōu)勢明顯，具有完全將高壓與弱電絕緣、隔離的特點(diǎn)，還能夠通過應(yīng)用光纖來實(shí)現(xiàn)無電磁干擾影響的數(shù)據(jù)測量和信號傳遞，與相對較寬的頻帶響應(yīng)，能使各種保護(hù)技術(shù)的性能得到改善，使繼電保護(hù)應(yīng)用的條件與方式得到改善，經(jīng)其應(yīng)用范圍拓寬。

1.7 廣域保護(hù)

廣域保護(hù)是指通過收集整理電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的多點(diǎn)信息，對產(chǎn)生的故障實(shí)現(xiàn)精確可靠的切除，避免故障可能對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，以分析得出的結(jié)果為依據(jù)采取相應(yīng)的解決或控制措施。廣域保護(hù)系統(tǒng)擁有較好的繼電保護(hù)功能，其構(gòu)成部分包括電網(wǎng)安全穩(wěn)定檢測和控制主站、相量測量、通信線路、資料分析站、安全穩(wěn)定控制裝置、廠站安全穩(wěn)定監(jiān)控子站及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等。當(dāng)前的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的廣域保護(hù)系統(tǒng)包括兩種：

一是應(yīng)用廣域信息對電力運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計和安全監(jiān)視，計算穩(wěn)定邊界，實(shí)現(xiàn)最終的控制。側(cè)重于應(yīng)用廣域信息，提高安全性能；

二是應(yīng)用廣域信息實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的控制。

1.8 綜合自動化技術(shù)

在繼電保護(hù)中應(yīng)用綜合自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的集成、共享與遠(yuǎn)程控制，將遠(yuǎn)方終端單元與微機(jī)保護(hù)裝置作為控制的核心，可在計算機(jī)系統(tǒng)中納入變電所的計費(fèi)、控制、測量以及信號等回路，和以往所用的保護(hù)屏相比能夠節(jié)約變電所設(shè)備投資和占地面積，并能夠強(qiáng)化系統(tǒng)二次運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。綜合自動化技術(shù)相較于傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)而言具有較多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

（1）微機(jī)化的設(shè)備控制、監(jiān)視與操作

綜合自動化技術(shù)最大的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了各個子系統(tǒng)的信號數(shù)字化與系統(tǒng)功能軟件化等，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)的微機(jī)化特征。將常規(guī)變電所中的模擬式設(shè)備、機(jī)電式設(shè)備等一并摒除，提高了二次系統(tǒng)電氣性能的可靠性。監(jiān)視與操作的微機(jī)化的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了人機(jī)聯(lián)系，使人機(jī)聯(lián)系更為密切，可實(shí)現(xiàn)變電所監(jiān)視與控制的智能化。

（2）智能化的運(yùn)行管理

故障錄波、自動報警、事故判斷和處理、電壓調(diào)節(jié)等是常規(guī)的綜合自動化技術(shù)的自動化功能，它還具備較為先進(jìn)的功能，如在線自診斷功能，是指將獲得的信息向控制中心傳輸，更加主動的進(jìn)行運(yùn)行管理。

（3）光纜化與網(wǎng)絡(luò)化的通信局域

綜合自動化技術(shù)隨著光纖通信技術(shù)與局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其自身性能也不斷改善，其中抗電磁干擾性能得到了提升。當(dāng)前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)對通信局域提出了光纜化與網(wǎng)絡(luò)化的要求，能使繼電保護(hù)的實(shí)時性得到保證，同時，通信局域的光纜化和網(wǎng)絡(luò)化能夠提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，更加靈活的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電纜的簡化，為施工提供了便利。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的發(fā)展趨勢

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的未來發(fā)展趨勢表現(xiàn)在兩個方面：

一是網(wǎng)絡(luò)化趨勢的不斷推進(jìn)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置可看成是一種集多種功能于一體的計算機(jī)設(shè)備，通過從網(wǎng)上獲取并收整理電力系統(tǒng)運(yùn)行、故障等方面的信息了解電力運(yùn)行狀況，并將接收到的被保護(hù)元件的相關(guān)數(shù)據(jù)輸送至網(wǎng)絡(luò)控制中心。電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置向著更自動化的測量、獲得和控制信息的方向發(fā)展，因此，必須有配套的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)輔助其發(fā)展。當(dāng)前我國的繼電保護(hù)信息系統(tǒng)自動化設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)相對成熟，在分析故障、計算數(shù)據(jù)、搜集保護(hù)信息、信息的網(wǎng)絡(luò)化傳輸?shù)确矫婢幸欢ń?jīng)驗(yàn)。但是，需要在專業(yè)的技術(shù)層面繼續(xù)深入研究網(wǎng)絡(luò)化在繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，當(dāng)不管怎樣，網(wǎng)絡(luò)化是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的未來發(fā)展趨勢；

二是人工智能將越來越多的在繼電保護(hù)裝置中發(fā)揮重要作用。目前已經(jīng)應(yīng)用到繼電保護(hù)技術(shù)中去的有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊理論等。用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決無法用方程式解決的非線性問題，因其具有自組織、分布式存儲的特點(diǎn)，在判斷故障類型、測定故障距離、保護(hù)主設(shè)備等方面應(yīng)用廣泛。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以通過分析大量故障樣本正確判斷故障類型，模糊理論、遺傳算法等其他人工智能技術(shù)也擁有各自獨(dú)特的求解能力，求解速度較快。正因?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，在為了的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展中，將呈現(xiàn)出應(yīng)用越來越深入和廣泛的趨勢。

結(jié)語

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的發(fā)展依托于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的新技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了電力系統(tǒng)功能的改善，奠定了電力企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的良好根基，大大擴(kuò)展了電力系統(tǒng)的運(yùn)行范圍，減輕了電力工作者的勞動負(fù)擔(dān)。今后電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)一定會向著更智能化更網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展，并將不斷推進(jìn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王海濤.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)發(fā)展分析[J].機(jī)電信息，2014（02）.

[2]石侃.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的發(fā)展與分析研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（10）.