電力系統繼電保護的現狀與發展

張宇蓉

[摘要]結合繼電保護技術的發展現狀，對微機繼電保護技術的方案及對策進行分析，歸納微機繼電保護技術產生的經濟效益及社會效益，并提出未來繼電保護技術的發展趨勢。

[關鍵詞]繼電保護 現狀 發展

中圖分類號：TM7文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310126－01

電力系統繼電保護是保證電力系統安全運行、提高經濟效益的必然手段。微機繼電保護技術的開發成功，提出了未來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。

建國后，我國的繼電保護學科、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，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，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。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。

一、我國繼電保護的發展現狀

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新的活力。繼電保護技術完成了4個發展的階段。

建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業從無到有，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。

自20世紀50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。其中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護，運行于葛洲壩500kV線路上，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20世紀70年代中期，基于集成運算放大器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。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用，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20世紀70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導的作用。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁。在主設備保護方面，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。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。可以說，從20世紀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、微機繼電保護技術的網絡化

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映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運作，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連接起來，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。

三、微機繼電保護技術的智能化

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的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解的復雜的非線性問題，應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從1996年起進行神經網絡式繼電保護的研究，已取得初步成果。可以預見，人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。

四、微機繼電保護技術的虛擬化

繼電保護產品虛擬化主要歸結于虛擬現實技術。它是一種由計算機全部或部分生成的多維感覺環境，給參與者產生各種感官信息，使參與者有身臨其境的感覺，能體驗、接受和認識客觀世界中的客觀事物，深化概念和建造新的構想和創意。

虛擬化創造了新的儀器模式虛擬儀器，特別適用于現代越來越復雜的測試系統。軟件是虛擬儀器的核心，利用計算機、一組軟件和極少的必需硬件，就可在屏幕上虛擬出與傳統儀器相似的顯示面板，使用者通過鼠標和鍵盤操縱面板上的虛擬按鈕、開關、旋鈕來實現傳統儀器的各種功能操作，并通過面板上的虛擬顯示屏、數碼顯示器和指示燈了解儀器的狀態讀取或打印測量結果。

為此，隨著虛擬技術的不斷完善，繼電保護虛擬化產品也將是繼電保護技術發展的一個趨勢。

五、結束語

雖然我國電力系統繼電保護技術得到很大發展。但隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢，趨向計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化發展，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。

參考文獻：

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