楊愷晉 程曉君

【摘 ?要】繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)體系中的重要環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與其采用的設(shè)計(jì)原理，配置和整定密切相關(guān)?；仡櫸覈?guó)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)的發(fā)展過(guò)程，可以看到繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，繼電保護(hù)整定計(jì)算的技術(shù)難度和工作量隨著單利系統(tǒng)科技的不斷進(jìn)步日趨復(fù)雜。往常主要是依靠人工并且輔以專用計(jì)算工具進(jìn)行整定計(jì)算的方法。通過(guò)分析了我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，在基于計(jì)算機(jī)化的技術(shù)改善模式的情況下，探討了我國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)在適應(yīng)智能電網(wǎng)的情況下發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)系統(tǒng);繼電保護(hù);發(fā)展趨勢(shì)

1繼電保護(hù)的基本概念

繼電保護(hù)是對(duì)運(yùn)行中電力系統(tǒng)的設(shè)備和線路，在一定范圍內(nèi)經(jīng)常監(jiān)測(cè)有無(wú)發(fā)生異?；蚴鹿是闆r，并能發(fā)出跳閘命令或信號(hào)的自動(dòng)裝置。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件使之免遭損害，所以沿稱繼電保護(hù)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或者給出信號(hào)由值班人員消除異常工況的根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響可靠性是指一個(gè)元件、設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力、可靠性工程涉及到元件失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理，系統(tǒng)可靠性的定量評(píng)定，運(yùn)行維護(hù)，可靠性和經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)等各方面。

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 我國(guó)繼電保護(hù)的發(fā)展歷史

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)日益的完善，對(duì)繼電保護(hù)提出了更多的要求，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速進(jìn)步，給繼電保護(hù)不斷注入新的活力，因此，伴隨著時(shí)代的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)日趨成熟，日益完善。在40余年的時(shí)間里完成了4個(gè)發(fā)展的歷史階段。

建國(guó)后，我國(guó)逐步開展了繼電保護(hù)科學(xué)、繼電保護(hù)規(guī)劃、繼電器制造產(chǎn)業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍等方面的研究，50年代，一支具有深厚的繼電保護(hù)理論知識(shí)和豐富操作經(jīng)驗(yàn)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍在我國(guó)成立了，憑借著相關(guān)技術(shù)科研人員的創(chuàng)新型吸收、消化、領(lǐng)悟國(guó)外先進(jìn)繼電保護(hù)設(shè)備的性能和運(yùn)行技術(shù)。在60年代中我國(guó)已經(jīng)建立成了繼電保護(hù)研究，獨(dú)立研制并生產(chǎn)了第一套高壓電網(wǎng)復(fù)雜保護(hù)，即整流型距離保護(hù)，這是電磁式繼電保護(hù)起步的關(guān)鍵時(shí)代，為日后繼電保護(hù)技術(shù)在我國(guó)飛速的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，從70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)研究，我國(guó)慢慢開始廣泛采用晶體管型保護(hù)。80年代末集成電路的保護(hù)已有獨(dú)自完整的體系，并慢慢的取代晶體管保護(hù)。集成電路保護(hù)時(shí)代一直到90年代初，集成電路保護(hù)的研究、生產(chǎn)、運(yùn)用此時(shí)此刻仍處于主導(dǎo)位。1984年微機(jī)線路保護(hù)通過(guò)鑒定并獲得應(yīng)用，此后，不同原理、不同種類的微機(jī)保護(hù)相繼研制生產(chǎn)，取得了引人注目的成果，到90年代，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已完全進(jìn)入微機(jī)保護(hù)數(shù)字式時(shí)代。國(guó)內(nèi)的電力系統(tǒng)大部分用的是交流電發(fā)展至今，特點(diǎn)是投資少、技術(shù)要求低，變壓后可直接接入負(fù)荷。

4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 計(jì)算機(jī)化

按照著名的摩爾定律，芯片上的集成度每隔18―24個(gè)月翻一番。其結(jié)果是不僅計(jì)算機(jī)硬件的性能成倍增加，價(jià)格也在迅速降低。微處理機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在單片化及相關(guān)功能的極大增強(qiáng)，片內(nèi)硬件資源得到很大擴(kuò)充，單片機(jī)與DSP芯片二者技術(shù)上的融合，運(yùn)算能力的顯著提高以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信芯片的出現(xiàn)及應(yīng)用等方面。這些發(fā)展使硬件設(shè)計(jì)更加方便，高性價(jià)比使冗余設(shè)計(jì)成為可能，為實(shí)現(xiàn)靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺(tái)創(chuàng)造了條件。

我國(guó)在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)率為43.99%，線路微機(jī)保護(hù)占86%，到2003年底，220kV以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)已占到70.29%，線路的微機(jī)化率達(dá)到97.6%。實(shí)際運(yùn)行中，微機(jī)保護(hù)的正確動(dòng)作率要明顯高于其他保護(hù)，一般比平均正常動(dòng)作率高0.2―0.3個(gè)百分點(diǎn)。

繼電保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信功能，與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以供享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力、高級(jí)語(yǔ)言編程等。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微機(jī)保護(hù)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能，如線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)等。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的最大好處是數(shù)據(jù)共享，可實(shí)現(xiàn)本來(lái)由高頻保護(hù)、光纖保護(hù)才能實(shí)現(xiàn)的縱聯(lián)保護(hù)。另外，由于分站保護(hù)系統(tǒng)采集了該站所有斷路器的電流量、母線電壓量，所以很容易就可實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)，而不需要另外的母線保護(hù)裝置。

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)型繼電保護(hù)是一種新型的繼電保護(hù)，是微機(jī)保護(hù)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。它建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及微機(jī)保護(hù)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)中網(wǎng)省級(jí)、省市級(jí)和市級(jí)主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及分站系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均可采用簡(jiǎn)單、可靠的總線結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等。分站保護(hù)系統(tǒng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)中是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。分站保護(hù)系統(tǒng)有2種模式：一是利用現(xiàn)有微機(jī)保護(hù);另一個(gè)是組建新系統(tǒng)，各種保護(hù)功能完全由分站系統(tǒng)保護(hù)管理機(jī)實(shí)現(xiàn)。由于繼電保護(hù)在電網(wǎng)中的重要性，必須采取有針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)安全控制策略，以確保網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)的安全。

4.3 智能化

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法不斷被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，近年來(lái)人工智能技術(shù)如專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，從而使繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了引人注目的新趨勢(shì)。例如電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）來(lái)實(shí)現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測(cè)定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等。在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng);如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。

4.4 綜合自動(dòng)化

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為改變變電站目前監(jiān)視、控制、保護(hù)和計(jì)量裝置及系統(tǒng)分割的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。高壓、超高壓變電站正面臨著一場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新。實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化的緊密結(jié)合，它表現(xiàn)在集成與資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享。以遠(yuǎn)方終端單元（RTU）、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)等回路納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資，提高二次系統(tǒng)的可靠性。

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專業(yè)界限和設(shè)備劃分原則，改變了常規(guī)保護(hù)裝置不能與調(diào)度（控制）中心通信的缺陷，給變電所自動(dòng)化賦予了更新的含義和內(nèi)容，代表了變電所自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一種潮流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功能更全、智能化水平更高、系統(tǒng)更完善的超高壓變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，必將在中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中不斷涌現(xiàn)，把電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提高到一個(gè)新的水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能電網(wǎng)的建設(shè)并不是簡(jiǎn)單的事情，智能電網(wǎng)的發(fā)展將影響到我國(guó)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及全國(guó)聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，為了達(dá)到保護(hù)、測(cè)量和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備的發(fā)展戰(zhàn)略體得到一個(gè)新的高度，改進(jìn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的裝置，以確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行以及促使國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期快速的穩(wěn)定增長(zhǎng)，這是一項(xiàng)艱難的任務(wù)，同時(shí)也是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一個(gè)機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)：

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[2]顧毅華電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展和前景[J]，硅谷，2009（9）

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）