電力系統繼電保護的發展現狀和展望

童佳瑋 李巍峰

摘 要：IEC 61850標準的提出，將數字化變電站的功能進行了新的劃分。該文簡單闡述了現階段我國機電保護的發展現狀，重點描述了未來數字化變電站的硬件、軟件、以及各項功能等方面可能發生的變化，希望對我國電力系統的繼電保護方面的發展提供一定的理論和實踐借鑒意義。

關鍵詞：變電站 繼電保護 電力系統

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-01

隨著人類社會和現代化的不斷發展，人們已經越來越離不開電帶給我們的幫助，離開了電力，人類幾乎無法生存。所以，電力系統合理高效的保證供電不但與經濟發展有關，更關乎舉國上下的民生問題。而電力系統中最重要的一個環節就是繼電保護系統，它使供電系統可以有條不紊的安全運行。因此，研究繼電保護的現狀與未來的發展前景具有非常重要的意義。

1 電力系統繼電保護的發展現狀

隨著中國的計算機技術，電子技術和通信技術的高速騰飛，我國的電力系統也是得到了日新月異的發展。現階段最值得國人驕傲的就是電力系統微機繼電保護技術的研發、成熟與應用。微機繼電保護技術與過去幾十年的機電式繼電保護、晶體管繼電保護、集成電路保護三種繼電保護技術不同，它的數字計算能力和邏輯處理能力強勁，自我檢測和記憶能力也是遠遠超越前幾代的繼電保護技術。如今，這種微機繼電保護技術已經廣泛的應用在了我國的高低壓線路、電氣設備以及低壓網絡當中，尤其是220kv以上的線路已經幾乎全部被微機保護。重要的事，經過多年實踐驗證，實際應用中的微機繼電保護確實比其他的保護技術具有更加顯著的效果。目前我國具有自主產權的微機保護設備已經漸入佳境，不再依靠進口的繼電保護技術和設備，甚至在原理和技術上已經超過了其他國家的繼電保護。因此，微機繼電保護技術在我國電力系統的應用已經被人們普遍認可，而且達到了不可取代的地步。

2 對繼電保護發展的展望

繼電保護裝置經過幾十年天翻地覆的變換，經歷了結構由繁到簡、由分散到集中的過程。現如今，光電互感技術、計算機網絡技術和自動化變電站技術這三大技術群的迅速發展使得變電站又開始進入數字化變電站時代。

數字化變電站最大的特點就是分成了過程層、間隔層和站控層三層設備。三層設備的重新劃分使控制、數據通信、測量等原來由微機保護完成的任務也重新劃分給了其他層的設備。比如過程層中的智能斷路器、電子互感器和合并單元共同完成控制、模擬量及信號量的采集任務，而這些任務都是由原來的微機保護獨自完成的。

這種繼電保護任務的分層處理使得現在的繼電保護只保存了數據計算、邏輯處理等非常少的任務，也必然會導致包括運行維護以及功能配置等方面的影響。筆者認為，未來的繼電保護將會出現以下變化。

2.1 硬件向模塊化發展

過去的微機保護是一個整體裝置，它的各個功能都集成在了幾塊互相交互的模塊上，包括數據采集和計算以及信號邏輯處理的CPU模塊、出口模塊、電源模塊、電流電壓互換的CT/PT交流模塊。設計制作繼電保護裝置時，針對不同的保護裝置和原件，其設計出的設備的采集交流量和跳合閘出口的數據和性能都也各不相同，這樣的話就沒法做到硬件的模塊化處理。而新式的變電站將功能分為三層，過程層負責交流采集功能，智能操作箱負責跳合閘的功能。這樣的話，保護裝置的模塊就縮減為電源模塊和CPU模塊，這兩個模塊一般情況下都是標準化處理。因此，全站的保護設備就可以進行硬件的模塊化處理，這樣不但減少了工作人員的工作量，也使設計方便，節省了成本。

2.2 軟件向元件化發展

目前繼電器的保護原理和技術基本已經成熟，而且保護功能一般情況下也不會進行革命性的更改，所以，我們可以利用某種高級語言，將這些程序封裝在標準的控制元件當中，再將這些元件針對不同的保護性質和功能嵌入到相應的位置。對于未來不會修改的功能可以做成完全封閉的元件，而對于將來可能進行修改的，可以開放元件的進出口進行修改和完善。為了避免使用和操作的過程中出現麻煩，可以將元件按照某項標準進行合理劃分。這樣不但有利于元件廠商推出新產品，而且增強了繼電保護裝置的適應性，同事避免了由于設計者的不同設計思路導致產品的不合適。

2.3 保護功能向網絡化發展

隨著網絡信息共享的發展，可以利用計算機網絡的時效性和共享性將過程層所采集的數據共享到整個系統的所有設備上，讓所有工作人員都可以隨時查閱。這樣不但極大地提高了繼電保護裝置的時效性和工作效率，而且通過信息的全站共享，可以將多臺機器的保護功能集成在一臺超級計算機上一同實現，同時也有利于優化變電站的自動化、元件化和模塊發的發展。全站的網絡共享是變電站整體工作效率提高的基礎，只有網絡共享、數字化進一步深入發展和廣泛應用，將計算機網絡和數據處理的效果達到最大化，才能最終實現整個變電站數據的統一化、智能化、共享化處理，變電站的保護功能網絡化必然會發展到新的天地。

2.4 裝置功能向集成化發展

現階段，隨著處理器邏輯運算速度的快速發展、需要處理的繼電保護現場情況也是越來越繁雜、又要考慮到成本的節省問題，集成化的繼電保護裝置逐漸受到人們的關注。比如一個110/10 kV的變電站，我們可以將整個變電站的變壓器設計成由10 kV的出線、110 kV的進線和變壓器在內的三臺間隔層的保護單位組成的系統，這樣這三臺保護單元就可以對整個變電站進行繼電保護，而不再像以往那樣浪費人力物力。當然這其中也需要對不同的精度和算法進行相應的調整。裝置功能向集成化發展不但可以通過壓縮變電站的設備大大的節省成本，而且在維修時只需要維修或者更換損壞的部件，備份時都只需要對這三臺設備的設置進行備份即可，不再需要在乎其他方面，也極大的縮減了勞動量，提高勞動效率。

3 結語

繼電保護產品不斷推陳出新，新的數字化變電站的推廣也使得微機繼電保護技術進入了新的發展階段。經過該文對繼電保護設備模塊化、網絡化、元件化、集成化的討論，可以看出我國未來新式繼電保護技術和設備必然會走出新的一步。

參考文獻

[1] 黃海悅，繆欣，權憲軍.基于元件化和可編程邏輯構建的繼電保護平臺[J].繼電器，2006，34（14）：14.

[2] 孫建波，廖永紅，權憲軍，等.繼電保護的現狀與思考[J].電力系統保護與控制，2010，38（12）：77-79.