我國電力系統(tǒng)繼電保護現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討

摘 要：本文首先對我國國內(nèi)電力系統(tǒng)繼電保護相關(guān)技術(shù)的發(fā)展做出了簡單的梳理，以此為基礎(chǔ)著重對我國國內(nèi)電力系統(tǒng)繼電保護相關(guān)技術(shù)的未來發(fā)展進行了探討。就發(fā)展趨勢來看，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)繼電保護下一步的發(fā)展方向為綜合自動化。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；發(fā)展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.195

1 引言

想要保障電力系統(tǒng)的安全運行離不開電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)，它是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟效益的行之有效的技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，其相關(guān)控制技術(shù)不斷的被引入到電力系統(tǒng)繼電保護之中，這就使得計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化成為了未來電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展趨勢，這也是當(dāng)前繼電保護技術(shù)呈現(xiàn)出的幾大特點。

我國在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷開展繼電保護的學(xué)科建設(shè)，加強技術(shù)創(chuàng)新，不斷進行人才的培養(yǎng)，從無到有，到如今已經(jīng)建成了一支不僅具有理論基礎(chǔ)同時也擁有豐富經(jīng)驗的人才梯隊。經(jīng)過近60年的不斷發(fā)展，到現(xiàn)在我國繼電保護的體系已經(jīng)基本形成，能夠系統(tǒng)的進行繼電保護技術(shù)的研發(fā)、設(shè)計、維護以及教學(xué)等各種任務(wù)。

2 我國繼電保護的發(fā)展現(xiàn)狀

晶體管繼電保護在20世紀60到80年代被廣泛采用，相關(guān)技術(shù)也得到了蓬勃的發(fā)展。上世紀70年代，我國已經(jīng)開始著重研究集成電路保護，主要是基于集成運算放大器方面的研究。到上個世紀80年代，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)初具規(guī)模，基本的體系已經(jīng)形成，自此，集成電路保護技術(shù)逐步取代60年代的晶體管繼電保護技術(shù)。到上個世紀90年代，集成電路保護技術(shù)占據(jù)了電路保護的主導(dǎo)地位，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、生成以及應(yīng)用得到了充分的發(fā)展。在計算機繼電保護方面，我國從上世紀70年代末就開始了相關(guān)的研究，例如1984年輸電線路微機保護裝置的研發(fā)成功，開啟了我國國內(nèi)輸電線路微機保護裝置的先河，使我國繼電保護相關(guān)技術(shù)邁入了嶄新的時代。我國繼電保護技術(shù)在上世紀90年代就全面進入微機保護的時代。不同機型和不同原理的設(shè)備和微機線路被不斷的發(fā)展和運用，一批又一批性能優(yōu)異，功能完善的繼電保護裝置相繼投入使用，與此同時相關(guān)的理論研究也取得了非常優(yōu)異的成果，微機保護算法和軟件方面相關(guān)的研究得到了充分的發(fā)展。

3 電力系統(tǒng)繼電保護發(fā)展趨勢

3.1 計算機化

根據(jù)摩爾定律，計算機芯片上的集成度每隔18至24個月就會翻一番，也就是說計算機性能在成倍提高的同時，其價格同時卻在不斷的降低。目前，微處理機技術(shù)也在不斷的發(fā)展，主要體現(xiàn)為不斷提高的功能，得到極大擴充的硬件資源，以及不斷融合的相關(guān)技術(shù)，這就使得微處理機的運算性能得到了顯著的增強同時其功能也不斷的得到了極大的豐富，諸如嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信芯片等技術(shù)的研發(fā)。這些技術(shù)的不斷發(fā)展，使得冗余設(shè)計成為可能，相關(guān)的設(shè)計也變得更加方便、快捷和靈活。

在2000年我國國內(nèi)220kV及以上系統(tǒng)的微機電力保護覆蓋率為44.9%，線路微機保護已經(jīng)超過85%，至2008年底，我國220kV以上系統(tǒng)的微機保護覆蓋率已經(jīng)提高到75.3%，線路的微機化覆蓋率為已經(jīng)高達98.1%。也就說，這幾年來，我國電力保護技術(shù)得到了充分的運用，可靠性能不斷提高，因為在實際的運行過程中，微機保護的正確動作率要顯著的高于其他保護技術(shù)0.2至0.3個百分點。

繼電保護裝置的一個重要的發(fā)展趨勢就是計算機化，它是未來繼電保護發(fā)展的一個重要特點。就目前的發(fā)展趨勢而言，電力系統(tǒng)微機保護技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)出如下特點：要求更大容量的儲存空間用來存放故障信息、要求更強大處理功能用來繼續(xù)快速的數(shù)據(jù)處理、要求更強大的通訊功能用來和其他保護、控制裝置進行數(shù)據(jù)共享。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)保護是相關(guān)技術(shù)融合的產(chǎn)物，包括計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、微機保護等相關(guān)技術(shù)，各種技術(shù)通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行融合，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的種種保護功能，網(wǎng)絡(luò)化的最大優(yōu)點就是可以進行數(shù)據(jù)共享，從而可以使高頻保護得到實現(xiàn)。繼電保護裝置的另一個重要的發(fā)展趨勢就是網(wǎng)絡(luò)化，它以計算機、網(wǎng)絡(luò)、通行等相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)最大的優(yōu)點是可以采取簡單卻又十分可靠的拓撲結(jié)構(gòu)，諸如總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)等可以實現(xiàn)各個市電力系統(tǒng)的保護。

一般來說有兩種模式的分站保護系統(tǒng)，第一是現(xiàn)有微機保護的利用，第二就是重新組建新的系統(tǒng)，分站系統(tǒng)保護管理機可以實現(xiàn)各種保護功能。正因為在電網(wǎng)中繼電保護具有的很大的重要性，所以必須要確保網(wǎng)絡(luò)保護系統(tǒng)安全的運行，也因此需要采取相關(guān)的安全控制策略。

3.3 智能化

伴隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，其技術(shù)也不斷被應(yīng)用到電力系統(tǒng)繼電保護的領(lǐng)域，產(chǎn)生了新的控制方法和原理。尤其是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯、、遺傳算法、等理論發(fā)展使得人工智能技術(shù)的不斷提高，其運用的領(lǐng)域也越來越廣，使得繼電保護的研究邁向更高的層次，各種新技術(shù)不斷得到應(yīng)用。舉例開說，目前較新的是，運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來判別電力系統(tǒng)的故障類型、測定電力系統(tǒng)故障距離、、保護電力系統(tǒng)主設(shè)備等。使用這樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，只要樣本足夠詳細，就能在出現(xiàn)故障時自動判別，及時處理。

伴隨著人工智能的發(fā)展，各種新的方法、技術(shù)層出不窮，不論從應(yīng)用的范圍和深度來說，其在電力系統(tǒng)繼電保護中的運用都得到了進一步的提高，也使得繼電保護領(lǐng)域充滿了活力。通過人工智能來分析、判斷、確定電力系統(tǒng)的故障，從而達到對繼電系統(tǒng)的保護，相關(guān)技術(shù)的融合是未來的一大發(fā)展趨勢。相比于其廣大的應(yīng)用前景，目前我國在人工智能的應(yīng)用方面還處于初步階段，需要進一步的豐富理論研究，進一步完善相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。相信隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，可以推測，未來通過人工智能技術(shù)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)保護的難題會不斷得到解決，在操作方面也會變得更加智能和方便。

3.4 綜合自動化

目前，高壓、超高壓變電站正經(jīng)歷了一場技術(shù)的創(chuàng)新浪潮，其原因離不開現(xiàn)代計算機、通信以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)的推進從根本上改變了目前電站的監(jiān)視、控制和保護。綜合自動化在繼電保護中不斷融合，具體可以體現(xiàn)為功能的集成以及信息、資源共享，實現(xiàn)智能控制。通過使用遠方終端單元，可以實現(xiàn)電站信息的測量、控制以及統(tǒng)計，相關(guān)信息可以全部納入到計算機系統(tǒng)中，取代了傳統(tǒng)的控制保護屏，不僅能降低電站的占地面積同時還能降低電站的設(shè)備投資，

同時其可靠性也得到進一步提高。

綜合自動化系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)各專業(yè)之間的界限以及設(shè)備的劃分，可以實現(xiàn)保護裝置與控制中心的自動通信，使得繼電保護邁入了新的層次，這也是未來電站技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，擁有更加齊全的功能、更高程度的智能化、更完善的保護系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)，在未來一定會不斷出現(xiàn)，并且不斷被應(yīng)用到我國的電網(wǎng)建設(shè)之中，會使得我國的電網(wǎng)技術(shù)達到暫新的水平。

4 結(jié)語

隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的繼電保護技術(shù)一定會不斷更新不斷發(fā)展。理論和應(yīng)用方面的研究，會使得繼電保護技術(shù)的原理不斷得到突破，在應(yīng)用層面也將不斷得到改革。從數(shù)字化到信息化以及綜合自動化，任重而道遠，需要我們廣大的繼電保護工作者奉獻自己的一份力量。

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作者簡介：孔海波（1983-），男，山東曲阜人，碩士，工程師，研究方向：電氣工程領(lǐng)域。