繼電保護的變革

摘 要：繼電保護的任務是主要是當電力系統中發生短路等故障時，繼電保護裝置在能夠用最短的時間、在最小的區域內自動地將故障設備切除，或發出報警信號提醒工作人員將故障人工消除，從而將故障造成的損失降低到最小程度。目前，隨著智能電網的推進，繼電保護技術也在其影響下發生著重大的變革，傳統的繼電保護技術因無法滿足智能電網的需求而將被逐漸地淘汰，取而代之的會是新一代的微機化繼電保護技術與裝置。本文概括性地分析了繼電保護在電力系統中占有的重要地位以及變革發生的原因，并預測了繼電保護技術的發展趨勢。

關鍵詞：繼電保護；微機化；智能電網

引言

眾所周知，在目前經濟高速發展的社會大背景下，電能已經成為了我們不可或缺的能源之一。在我國，給我們提供電能的是一個覆蓋全國的龐大的電網，如今它正在經歷著一個巨大的變革，即電網的智能化。與此同時，在電力系統變革的影響下，繼電保護技術的微機化的趨勢日漸明顯。

1 繼電保護的發展背景

繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展的。它經歷了機電型、整流型、晶體管型和集成電路型幾個階段后，現在發展到了微機保護階段。

20世紀初期，在電力系統繼電保護中廣泛使用了繼電器，這個時期是繼電保護裝置技術發展的開端。然后從20世紀50年代到90年代，這四十多年的時間里，電力系統繼電保護裝置的發展經過了四個階段，即電磁式繼電保護裝置階段、晶體管式繼電保護裝置階段、集成電路的繼電保護裝置階段和微機繼電保護裝置階段。目前微機繼電保護正在蓬勃發展，其指的是以數字式計算機為基礎而構成的繼電保護。

2 繼電保護的重要作用

智能電網是當今世界電力系統發展變革的最新動向，被認為是21世紀電力系統重大科技創新和發展趨勢。它是以物理電網為基礎，充分利用先進的傳感測量技術、通信技術、信息技術、計算機技術、控制技術、新能源技術，把發、輸、配、用各環節互聯成一個高度智能化的新型網絡。因此，智能電網具有極強的自愈性、安全性、兼容性、交互性和高效性。

繼電保護是電力系統的一個重要組成部分，擔負著監督系統運行狀況和及時處理系統故障的重要職責，是保證電力系統安全運行的重要設備。選擇性、可靠性、速動性、靈敏性是對它的四項基本要求。

選擇性是指當電力系統中線路或設備發生短路故障時，負責本段線路的繼電保護裝置會動作，此時其他線路的繼電保護裝置不動作，而當其拒動時，相鄰設備或線路的保護裝置會作為后背保護將故障切除。

速動性是指電力系統發生故障時，繼電保護裝置應能夠快速地將故障切除，將故障可能對人和設備造成的損害降低到最小程度，提高系統并列運行的穩定性。

靈敏性是指當電力系統中線路或設備發生短路故障時，繼電保護裝置的及時反應動作能力。在規定范圍內發生故障時，不論故障點的故障的類型和位置如何，以及故障點是否存有過渡電阻，能夠滿足靈敏性的要求的繼電保護都能夠正確反應并動作，即要求不僅在系統的最大運行方式下三相線路短路時能夠可靠動作。

可靠性是指繼電保護設備能夠安全穩定的工作動作，不發生在故障時拒動或無故障時誤動的情況。

3 繼電保護的發展趨勢

在未來智能電網中，電網的自愈特征將會對繼電保護的選擇性、可靠性、速動性、靈敏性提出更高的要求，對常規繼電保護的配置方法提出新的要求，常規保護在這幾個方面根據實際情況的不同會有所側重。如在特高壓電網的建設、電網規模的擴大等因素，將導致短路電流增大很多，因此，短路電流增大造成的定值可靠性降低。然而，挑戰往往是與機遇并存的，智能電網的發展從另一個角度也將給繼電保護的發展帶來新的契機。

根據智能電網發展的特點與趨勢，可以預計它將會在以下幾方面推動繼電保護技術的發展：

3.1 信息數字化

信息的數字化包括兩個方面，一是測量手段的數字化，新型的繼電保護裝置將廣泛采用電子式互感器和數字接口；二是信息傳輸方式的數字化，傳統繼電保護設備采用的模擬量電纜傳輸和狀態量電纜傳輸方式將被淘汰，取而代之的是以光纖為媒介的網絡數字傳輸方式。隨著智能電網的建設及智能化設備的廣泛使用，傳統的互感器將逐步退出運行。而且電子式互感器采用網絡接口，通過網絡保護裝置和智能斷路器連接，大大簡化了二次回路接線，使之易于維護。

3.2 通信網絡化

電力系統繼電保護與計算機網絡相結合是現代電力系統實現穩定安全可靠運行的重要的保證。通信網絡化使每個保護單元都能夠實現共享全部故障信息與系統運行的數據，并且使各個保護單元之間與自動重合閘裝置能夠在分析這些數據信息的基礎之上做出協調的動作。這樣就在各個保護單元之間形成了一個互聯網，增加了保護單元之間的聯系，最終實現微機繼電保護裝置的網絡化。

3.3 動作智能化

智能電網要求繼電保護裝置能夠利用全網信息準確、實時地判斷運行方式并且調整定值，實現真正意義上的在線整定。近年來人工智能技術在電力系統的各個領域都得到了廣泛的應用，使得電力系統繼電保護技術的研究邁進了更高層次，逐漸向著微機化的趨勢不斷發展。例如利用神經網絡的方法，經過大量的故障樣本訓練，只要充分考慮了現場各種情況，則發生任何的故障時都能夠作出確判別，最終做出正確動作。

3.4 綜合自動化

計算機技術、通信技術和網絡技術高速發展，使得微機繼電保護裝置具有了可以從網上獲得電力系統運行狀態與各種故障的數據信息的能力，并且微機繼電保護裝置也可以將它從網上獲得的電力系統被保護元件的數據與信息傳送給網絡控制中心和其他的保護單元，及時在繼電保護系統中完成繼電保護的各項功能，如監視、測量、控制、保護、數據通信等。從而實現了測量、控制、保護、數據通信等各方面的綜合自動化。

4 結束語

繼電保護的技術微機化化絕不僅僅只有這幾個方面，很多都要隨著智能電網的發展才會慢慢體現出來。智能電網的建設是電力系統的一次重要變革，是電網未來的發展方向。目前，智能電網的建設已經初顯成效，建設過程中新技術和新設備的應用已經給繼電保護專業領域帶來了革命性的變化，例如我國220kV以上的輸電線路已經全部實現了繼電保護技術的微機化。隨著智能電網建設的推進，相關研究的深入，繼電保護專業一定會適應電網需求向智能化方向發展，跟進電網建設步伐，為智能電網建設提供技術支持。

參考文獻

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