電力系統(tǒng)繼電保護新技術(shù)探索

胡陽

(無錫供電公司江陰縣域檢修分公司，江蘇 無錫 214400）

電力系統(tǒng)無時無刻都處在使用中，在電力系統(tǒng)在使用的過程中，很有可能隨時發(fā)生各種突發(fā)的狀況，我們在生活中最常見的電力系統(tǒng)突發(fā)狀況就是突然間的停電，也就是電力系統(tǒng)的短路問題。這就要求繼電保護裝置在這種突發(fā)狀況發(fā)生的時候?qū)ζ鸬揭环N保護的作用。繼電保護裝置是一種能自動反應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)狀況并發(fā)出信號的裝置。它的主要作用就是在電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)狀況的時候可以很快的將出現(xiàn)問題的元件在電力系統(tǒng)中切除，對未出現(xiàn)故障的元件起到保護的作用，并使其他元件可以正常進行運作。在出現(xiàn)電力元件不正常運行的時候，可以發(fā)出信號對這一現(xiàn)象進行預(yù)警。

在電力系統(tǒng)運作的時候，我們采取了很多的措施以防止其在運作的過程中出現(xiàn)突發(fā)的狀況，但是這些措施的實施并不能保證萬無一失，故障還是有可能突然的發(fā)生，在故障發(fā)生的時候，應(yīng)該快速的把故障的元件分離開，故障元件的分離可以有效的保證電力系統(tǒng)的正常運行。

1 電力系統(tǒng)短路的危害

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時候可能會發(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，可能會導致短路的電流把電弧點燃起來，使其他的元件也發(fā)生短路。其次是當電力系統(tǒng)發(fā)生短路的時候，短路的電流通過完好的元件的時候可能出現(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)的突然短路會導致部分地區(qū)的電壓迅速下降，對于使用的用戶來說可能會帶來不必要的損失，如果該區(qū)域有工廠的存在的話，可能會使工廠的車間無法正常工作，對車間生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量會造成損害，進而影響工廠的效益。

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，但是電氣元件沒有發(fā)生故障，這種情況是不正常的運行狀態(tài)。在電氣元件處于過度負荷的狀況下，會使元件承載的電流加大，絕緣材料的溫度會不斷的增加，這樣就會導致線路絕緣性的不斷降低。此外，電力系統(tǒng)因為運行功率的缺額會導致功率的降低，電力系統(tǒng)因此發(fā)生震動，這樣的不正常運行狀態(tài)和電路都會給在使用電力的人員和設(shè)備帶來意想不到的損失。

2 繼電保護現(xiàn)狀

現(xiàn)階段各種主電氣設(shè)備、低高壓線路都有相對應(yīng)的微機保護裝置對其進行保護，特別是線路保護已形成系列產(chǎn)品，并得到廣泛應(yīng)用。在實際的工作生活中微機保護是比較高的，遠遠高于其他的各種保護措施。目前對于220KV的繼電保護裝置已經(jīng)基本是國產(chǎn)的，我國繼電保護技術(shù)發(fā)展非常迅速，國產(chǎn)的繼電器優(yōu)勢方面非常明顯。

3 繼電保護新技術(shù)探索

3.1 自適應(yīng)控制技術(shù)在繼電保護中的應(yīng)用

從上個世紀80年代開始，就出現(xiàn)了自適應(yīng)機電保護的相關(guān)概念了。它是一種根據(jù)電力系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的變化而實時改變保護性能、特性或定值的新型繼電保護措施。自適應(yīng)繼電保護的出現(xiàn)對電力系統(tǒng)來說是一項革命性的新措施。它可以有效的保護電力在供應(yīng)的過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況，對用戶的用電安全是一項安全措施。這種保護原理一經(jīng)出現(xiàn)，就引發(fā)了人們對它的關(guān)注，科學家也在此方面不斷的進行研究，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)在繼電保護中的應(yīng)用

從20世紀90年代開始，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)繼電保護中，為繼電保護的發(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)具有分布式存儲信息、并行處理、自組織、自學習等特點，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、自動控制和非線性優(yōu)化等方面上。

3.3 變電所自動化技術(shù)

在變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置這這些方面的工作上逐漸運用上了現(xiàn)代的計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這些技術(shù)的運用，改變了變電站以前的工作狀況，簡化了工作量，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)。繼電保護和自動化的結(jié)合工作成為了一項對電力系統(tǒng)目前最重要的一項工作。他們的相互結(jié)合工作，使得遠程控制、資源共享，信息共享成為了可能。以遠方終端單元、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入微機系統(tǒng)，取代了傳統(tǒng)的控制保護屏，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。伴隨著計算機性價比的增大，于此同時現(xiàn)代的通訊技術(shù)每天也在發(fā)生日新月異的進步，以及各種標準化規(guī)約的陸續(xù)推出，變電站綜合自動化的發(fā)展將更加迅速。

3.4 智能電網(wǎng)的特點

智能電網(wǎng)的特點是電力和信息的雙向流動，便于建立一個高度自動化和廣泛分布的能量交換網(wǎng)絡(luò)。為了實時的交換信息和設(shè)備層次上近乎瞬間的供需平衡，在這個關(guān)鍵目標下，繼電系統(tǒng)的保護發(fā)展取得了一個廣闊的空間，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、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，許多工作集中于分布式電源的并網(wǎng)及靈活運行的控制策略上。未來電力系統(tǒng)的繼電保護技術(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)變中迎來創(chuàng)新。

現(xiàn)在，變電站已經(jīng)使用了計算機數(shù)字化對變電站進行監(jiān)視、控制和保護，但是這些功能的實現(xiàn)都是單一的實現(xiàn)的，并沒有把所有的功能都結(jié)合起來，各個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化的可靠性，對于這些功能的開發(fā)和投入使用耗費了大量的資金，但是最后卻沒有達到預(yù)想的效果，這樣的實際效果是對前期準備工作的一種否定。變電站使用的自動化系統(tǒng)是一種常規(guī)的自動化系統(tǒng)，它應(yīng)用自動控制技術(shù)、微機數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)、通信技術(shù)，代替人工對變電站進行正常運行的監(jiān)視、操作、電壓無功控制、量測記錄和統(tǒng)計分析、故障運行的監(jiān)視、報警和事件順序記錄與運行操作，大多不涉及繼電保護、緊急控制、故障錄波、維修狀態(tài)信息處理等功能，功能相對比較簡單。

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

結(jié)語

競爭是社會主義市場經(jīng)濟的核心，同時也是科學技術(shù)創(chuàng)新的源泉，競爭同時也是電力市場進行革新的動力，所以在繼電保護和自動化方面的研究工作也得到了很大的發(fā)展，在經(jīng)濟效益的驅(qū)動下，電力系統(tǒng)將向更加智能化、集成自動化方向發(fā)展。微機保護必將隨著各種技術(shù)的進步和發(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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[3]許建安.電力系統(tǒng)繼電保護[M].中國水利水電出版社，2004.