浅谈电力系统继电保护的发展

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　　【摘  要】继电保护是电力系统安全生产体系中的重要环节。继电保护系统的稳定性与其采用的设计原理，配置和整定密切相关。回顾我国电力系统的继电保护的发展过程，可以看到继电保护技术发展是随着电力系统的发展而发展的，继电保护整定计算的技术难度和工作量随着单利系统科技的不断进步日趋复杂。往常主要是依靠人工并且辅以专用计算工具进行整定计算的方法。通过分析了我国电力系统的发展现状，在基于计算机化的技术改善模式的情况下，探讨了我国电力系统保护在适应智能电网的情况下发展趋势。
　　【关键词】电网系统;继电保护;发展趋势
　　1继电保护的基本概念
　　继电保护是对运行中电力系统的设备和线路，在一定范围内经常监测有无发生异常或事故情况，并能发出跳闸命令或信号的自动装置。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件使之免遭损害，所以沿称继电保护。电力系统继电保护的基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者给出信号由值班人員消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力、可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各方面。
　　2继电保护现状
　　现阶段各种主电气设备、低高压线路都有相对应的微机保护装置对其进行保护，特别是线路保护已形成系列产品，并得到广泛应用。在实际的工作生活中微机保护是比较高的，远远高于其他的各种保护措施。目前对于220KV的继电保护装置已经基本是国产的，我国继电保护技术发展非常迅速，国产的继电器优势方面非常明显。
　　3 我国继电保护的发展历史
　　随着科学技术的发展和电力系统日益的完善，对继电保护提出了更多的要求，再加上计算机技术和通讯技术的飞速进步，给继电保护不断注入新的活力，因此，伴随着时代的进步，继电保护技术日趋成熟，日益完善。在40余年的时间里完成了4个发展的历史阶段。
　　建国后，我国逐步开展了继电保护科学、继电保护规划、继电器制造产业和继电保护技术队伍等方面的研究，50年代，一支具有深厚的继电保护理论知识和丰富操作经验继电保护技术队伍在我国成立了，凭借着相关技术科研人员的创新型吸收、消化、领悟国外先进继电保护设备的性能和运行技术。在60年代中我国已经建立成了继电保护研究，独立研制并生产了第一套高压电网复杂保护，即整流型距离保护，这是电磁式继电保护起步的关键时代，为日后继电保护技术在我国飞速的发展奠定了扎实的基础，从70年代末即已开始了计算机继电保护研究，我国慢慢开始广泛采用晶体管型保护。80年代末集成电路的保护已有独自完整的体系，并慢慢的取代晶体管保护。集成电路保护时代一直到90年代初，集成电路保护的研究、生产、运用此时此刻仍处于主导位。1984年微机线路保护通过鉴定并获得应用，此后，不同原理、不同种类的微机保护相继研制生产，取得了引人注目的成果，到90年代，我国继电保护技术已完全进入微机保护数字式时代。国内的电力系统大部分用的是交流电发展至今，特点是投资少、技术要求低，变压后可直接接入负荷。
　　4 电力系统继电保护发展趋势
　　4.1 计算机化
　　按照著名的摩尔定律，芯片上的集成度每隔18―24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加，价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机与DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
　　我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%，线路微机保护占86%，到2003年底，220kV以上系统的微机保护已占到70.29%，线路的微机化率达到97.6%。实际运行中，微机保护的正确动作率要明显高于其他保护，一般比平均正常动作率高0.2―0.3个百分点。
　　继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信功能，与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。
　　4.2 网络化
　　网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物，通过计算机网络来实现各种保护功能，如线路保护、变压器保护、母线保护等。网络保护的最大好处是数据共享，可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外，由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量，所以很容易就可实现母线保护，而不需要另外的母线保护装置。
　　电力系统网络型继电保护是一种新型的继电保护，是微机保护技术发展的必然趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机保护技术发展的基础上。网络保护系统中网省级、省市级和市级主干网络拓扑结构，以及分站系统拓扑结构均可采用简单、可靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站保护系统在整个网络保护系统中是最重要的一个环节。分站保护系统有2种模式：一是利用现有微机保护;另一个是组建新系统，各种保护功能完全由分站系统保护管理机实现。由于继电保护在电网中的重要性，必须采取有针对性的网络安全控制策略，以确保网络保护系统的安全。
　　4.3 智能化
　　随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中，近年来人工智能技术如专家系统、人工神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用，从而使继电保护的研究向更高的层次发展，出现了引人注目的新趋势。例如电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络（ANN）来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。
　　4.4 综合自动化
　　现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。
　　综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则，改变了常规保护装置不能与调度（控制）中心通信的缺陷，给变电所自动化赋予了更新的含义和内容，代表了变电所自动化技术发展的一种潮流。随着科学技术的发展，功能更全、智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统，必将在中国电网建设中不断涌现，把电网的安全、稳定和经济运行提高到一个新的水平。
　　5 结束语
　　智能电网的建设并不是简单的事情，智能电网的发展将影响到我国的各项经济发展，随着我国社会和经济的飞速发展以及全国联网战略的实施，为了达到保护、测量和控制的需要，室外变电站的所有设备的发展战略体得到一个新的高度，改进继电保护系统的装置，以确保电力系统的安全稳定的运行以及促使国民经济长期快速的稳定增长，这是一项艰难的任务，同时也是我国的经济的发展一个机遇。
　　参考文献：
　　[1]李青云，电力系统继电保护技术的发展现状及趋势研究[J]，硅谷，2010（5）
　　[2]顾毅华电力系统继电保护技术的发展和前景[J]，硅谷，2009（9）
　　（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）
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