電力系統繼電保護技術的現狀和發展

吳翠翠，奚玉美

（1．江蘇龍源風力發電有限公司，江蘇 南通 226000；2．南通職業大學，江蘇 南通 226000）

1 電力系統繼電保護技術的現狀分析

1.1 電力系統繼電保護技術的發展階段

1.1.1 機電式繼電保護階段

隨著我國的迅速發展，相關人員對電力行業具有的的重要性有了全新的見解。因此，電力工程人員就對和機電式繼電保護技術相關的知識進行了充分的了解與學習。機電式繼電保護是以電磁原理為基礎構成的，通常由測量部分、邏輯部分、執行部分組成。首先，測量部分的作用是測量被保護設備的有關參數，以便判斷設備所處的狀態。其次，邏輯部分的作用是根據測量部分輸出的結果進行邏輯判斷，確定保護裝置是否動作，以及如何動作等。執行部分的作用是根據邏輯部分的判斷，最后完成保護裝置的使命。通過電力工程人員的堅持學習，形成了一只理論知識與實踐經驗都極為豐富的電力系統繼電保護隊伍，這為今后我國電力系統繼電保護技術的發展提供了一定的保障作用[1]。

1.1.2 晶體管繼電保護階段

隨著科技水平的不斷提高，我國創造了屬于自己的電力系統繼電保護技術，并通過對相應技術的不斷消化與吸收，使原有的保護階段逐漸朝著晶體管繼電保護階段進行發展。晶體管繼電保護的種類很多，就其結構來說，一般都由交流測量電路、直流邏輯電路和直流穩壓電源三部分組成。交流測量電路通常由電壓形成回路和整流、濾波回路構成。直流邏輯回路一般包括觸發器、由門電路和時間電路組成的邏輯判別回路、信號回路及出口回路。直流穩壓電源為直流邏輯回路提供各級工作電壓和需要的電功率。

1.1.3 集成電路保護階段

由于不斷的對電力系統進行完善，會發現在應用晶體管繼電保護技術時經常出現一些技術上的問題，為了可以更好的對這些問題進行解決，電力工程人員對電力系統繼電保護技術進行了新的研究與嘗試，并逐漸的對集成電路保護技術產生了強烈的研究興趣[2]。通過電力工程人員的不懈努力，最終成功地研究出了集成電路保護技術，并在市場上進行大量推廣。集成電路保護一方面可以使繼電保護的成本得到一定程度的降低，另一方面還可以使電力系統繼電保護技術變得更加完善與實用。

1.1.4 微機繼電保護階段

隨著社會的不斷發展，經濟水平得到了迅速進步，這種情況下就需要電力系統繼電保護技術能夠與時代發展的方向相符合。因此，電力工程人員開始對微機繼電保護技術進行了深入的研究，研究出的輸電線路微機裝置就是其成功的標志之一。微機繼電保護階段的成功研制使電力系統繼電保護技術變得更加完善與合理，并形成了全新的繼電保護發展市場，使我國電力系統的運行變得更加科學化與安全化。

1.2 普遍應用的電力系統繼電保護技術

目前，微機繼電保護階段是電力系統繼電保護技術最新的發展階段，且對微機繼電保護技術進行了進一步的發展與研究。與傳統的繼電保護相比，微機繼電保護技術在對電力系統進行保護時，如圖1所示，通過其自身具有的靈活性，不僅可以及時的對保護參數進行顯示，而且可以對出現故障的距離進行觀察與推測。

圖1 微機繼電保護測試儀

近年來，微機繼電保護領域應用了越來越多的新技術，首先，IT技術讓繼電保護在保護、控制以及測量等方面實現了一體化，安裝可以隨意進行編程的控制器，可以使編程語言變得更加具體化，從而更好的對控制要求進行滿足[3]。另外，繼電保護裝置中的控制系統可以更好的將各種類型的零件以及器材進行連接，這對實現復雜的邏輯和操作具有一定的推進作用。其次，把人工神經網絡加入到繼電保護中，可以使原本解決難度很大的非線性問題得到良好的解決。隨著計算機的不斷發展，逐漸的把電流互感器、光學數字式電壓等在繼電保護技術中進行運用，這對于電力系統繼電保護技術來說具有良好的發展前景，會成為未來重要的發展趨勢。廣域保護可以對電力系統進行快速分析與實時檢測，當發現問題時可以采取最合適的措施來對故障進行及時的阻止和控制，從而對電力系統起到一定的保護作用。通過建設和發展廣域保護，對今后電力系統繼電保護技術的智能化、數字化以及一體化等發展趨勢具有的意義是十分重大的。

2 電力系統繼電保護技術的發展趨勢

2.1 數字化

隨著社會的不斷進步，人們對微機繼電保護技術提出的要求也變得越來越嚴格，一方面要求其對電力系統具有良好的保護作用，另一方面，要求其具有充足的空間供故障數據以及信息進行長期的儲存且具有較強的通信能力。因此，為了確保電力系統繼電保護技術可以與時代的發展趨勢相符合，就要對其數字化模式進行發展。

圖2 數字化繼電保護的測試控制裝置

首先，在繼電保護技術中對高性能數字信號處理器進行充分應用可以使其擁有極強的處理能力，對集成電路芯片進行大規模的應用可以使繼電保護技術的運算能力得到大幅度的提升；其次，數字化模式還可以使電力系統繼電保護技術測量交流信號的速度與精度變得更加快速與準確[4]。當出現故障時，不僅可以及時記錄故障信息，還可以對故障的類型、時間等進行詳細搜集。最后數字化模式還具有多種通信接口，這為物理數據和波形正常且及時的傳輸提供了相應的保障。圖2為數字化繼電保護的測試控制裝置。

2.2 網絡化

當前，作為可以對數據和信息進行整理與通信工具的計算機網絡成為了十分重要的技術支柱，它的發展對人們的日常生活以及生產等產生了的巨大的改變。目前的繼電保護技術只能對切除發生故障的元件，盡可能的使事故的影響力得到降低，這主要是因為繼電保護技術具有的數據通信手段不夠強大所造成的。但對于一個完整的繼電保護技術來說，不僅具有把故障元件切除的能力，還應該具有保證電力系統安全并穩定運行的功能。因此，這就需要每一個單元都可以對電力系統運行時產生的故障數據和信息進行共享，當共享信息后，對其進行重新分析與整合可以使整個電力系統變得更加完善[5]。總而言之，要想使電力系統繼電保護技術具有網絡化的發展趨勢，就需要通過計算機系統把電力系統的設備以及保護裝置等進行連接，使其形成一套完整的繼電保護技術。

2.3 一體化

繼電保護技術一體化是指把測量、控制、數據通信、保護等多個功能結合成為一體的一種形式。在實現了繼電保護技術的網絡化與數字化后，繼電保護技術的性能已經變得比較先進，這時再對其進行一體化建設，能夠對電力系統的相關信息以及數據進行共享和保護，使每一臺微機保護裝置都可以對繼電保護功能進行實現。不僅如此，對電力系統繼電保護技術進行一體化建設，可以在電力系統進行正常運行的情況下，能夠把多種功能融為一體，這為其未來的發展提供了一定的保障作用。

2.4 智能化

近年來，隨著計算機技術的不斷發展，使得該技術在電力系統繼電保護中得到了廣泛應用，并逐漸的創造出了新的控制方法與原理，人工智能技術的發展就是其中之一。人工智能技術主要包括人工神經網絡（見圖3）和模糊邏輯等，許多領域在發展過程中都運用了此類技術。

在電力系統繼電保護技術中應用人工神經網絡可以對故障的距離、時間以及類型等進行準確的判斷。總體來看，雖然我國電力系統繼電保護技術中應用了相應的人工智能技術，但只取得了一小部分成果，這就說明智能化的電力系統繼電保護技術還不夠成熟，需要進行更深層次的研究與完善[6]。

圖3 人工神經網絡

2.5 虛擬化

在繼電保護中，虛擬現實技術得到了廣泛應用。虛擬化是由計算機全部或部分生成的多層次感覺環境，可以帶給人們親身體驗的感覺。虛擬儀器的核心為虛擬現實技術，主要是在屏幕上對必須硬件、軟件和計算機進行虛擬，使其具有的顯示面板與傳統儀器相似，使用者通過對顯示面板上的諸多虛擬旋鈕、開關以及按鈕等進行操作，來使各項功能所具有的最大價值得以充分發揮。

3 結 論

我國電力系統繼電保護技術已經具有了很長的發展階段，隨著電力行業的不斷發展，對電力系統繼電保護技術提出的要求也變得越來越嚴格。這就需要不斷的對該技術進行完善，還要對其進行數字化、網絡化、一體化、智能化以及虛擬化建設。