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面对经济发展速度日渐加快的现状,对于电力能源的需求也日趋加大,所以电力工程面临着负荷运转的状态,因此提高电力系统的安全性是当前要考虑的重点内容,所以继电保护装置的应用显得尤为重要。继电保护技术在保障电力系统安全性的同时还能够使故障发生的概率降低,从而提高电力系统的经济性,尤其是近年来随着单片机技术以及计算机技术等不断发展,继电保护技术也日趋成熟。笔者结合自身的实际经验针对电力系统继电保护的现状进行分析,再对未来发展做出探讨。
1 电力系统继电保护的发展现状
1.1 机电式继电保护阶段
在建国之后我国在电力系统继电保护方面进行了深入的探究,用了将近十年的时间就达到了发达国家大半个世纪的研究水平,经历了继电保护设计与学科从无到有的过程。比较重要的时间段是20世纪50年代时,我国的工程技术人员通过自己的刻苦钻研以及借鉴国外先进的继电保护技术,形成了符合我国自身发展的继电保护理论,并且总结了十分丰富的继电保护经验,到那时为止已经建立了既有深厚的理论支撑又有丰富经验的继电保护技术队伍,为日后国内继电保护技术的发展打下了坚实的基础。到20实际60年代时,我国已经具备完整的继电保护研究、设计以及教学等多方面的体系,迎来了继电保护的繁荣时代。
1.2 晶体管式继电保护阶段
晶体管继电保护的正式开始研究在上个世纪50年代末期,晶体管大量应用于继电保护是在20世纪60代到80年之间,晶体管式继电保护得到了蓬勃的发展。标志性的事件是葛洲坝500kv线路应用的晶体管高频闭锁距离保护技术,这种技术是由天津大学与南京电力自动化设备厂合理研究的,该项技术的应用标志着我国告别了500kv线路完全依靠国外进口的状态。
1.3 集成电路式继电保护阶段
随着上个世纪70年代基于集成运算放大器的集成电路研究起步,到200世纪80年代时我国的集成电路继电保护就已经形成了完整的体系,晶体管式的继电保护也逐渐被取代,这一阶段属于集成电路保护的时代。
1.4 计算机式继电保护阶段
伴随着计算机技术的发展,在上个世纪70年代计算机技术已经逐渐应用于继电保护方面,许多高等院校以及研究院都很重视计算机技术在继电保护方面的应用,并且都研制出了不同原理与样式的微机保护装置。华北电力学院在1984年研制的输电线路微机保护装置在系统中获得了大范围的应用,为计算机式继电保护的发展揭开了新的篇章。到目前为止,微机线路的设备呈现原理多样化与机型多样化的趋势,它们各具特色,如今我国继电保护已经变为计算机保护时代。
2 电力系统继电保护发展趋势
2.1 智能化发展
随着计算机技术的突飞猛进以及计算机技术在继电保护系统领域中应用的逐渐扩展,尤其是近年来许多新型的控制原理与方法不断被应用到计算机继电保护中来,类似于人工神经网络、模糊逻辑以及专家理论等人工智能技术在电力系统的很多领域中都有应用,尤其推动了继电保护的研究向更高层次的方向发展。人工智能技术的发展为继电保护注入了新的元素,将多种人工智能技术结合,可以提高继电保护的可靠性,同时也为今后的继电保护发展指出了一个新方向。如今计算机以及通信等各种技术的快速发展也推动了继电保护技术的进步,可以预见出人工智能技术必将会广泛应用于继电保护领域之中,将常规方法难以解决的问题变得简单化。
2.2 计算机化发展
计算机硬件的性能可以根据摩尔定律算出,即芯片的集成度每隔18-24个月便会翻一番,因此硬件性能是成倍增加的,而当前的芯片的价格也是逐渐降低的。另外,单片化以及功能的不断强大是当前微处理机的主要发展趋势,所以一方面片内的硬件资源得到了大幅度的扩充,另一方面,单片机与DSP芯片二者在技术上也得到了融合,所以在运算能力上得到了显著的提高。在实际的使用过程中计算机保护的正确率也要远远高于其它模式,如今继电保护装置的计算机化已经成为了不可改变的趋势。
2.3 网络化发展
通过计算机网络可以实现线路保护、变压器保护等多方面功能,另外,与其它保护方式相比网络保护可以实现数据共享,另外,在母线的保护方面,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,所以相比之下实现起来也更为容易。作为一种新的继电保护形式,网络式的继电保护是计算机保护技术发展的必然趋势,该模式的保护技术以通信技术、网络技术以及计算机技术为基础,主要针对省级或者市级主干网络的拓扑结构而言。
【关键词】继电保护;微机化;智能化;发展趋势
一、继电保护技术发展现状
电力系统的飞速发展对继电保护技术不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,我国的继电保护技术在60余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性的吸收、消化,掌握了国外先进的继电保护性能和运行技术,建成了一只具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。在60年代中期我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系,这是机电式继电保护繁荣的年代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末,晶体管继电保护技术已开始研究,60年代中期到80年代中期是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时代。尤其是天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的50KV晶体管方向高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500KV线路上,结束了500KV线路保护完全依靠从外国进口的历史。
我国从70年代末期即已开始了计算机继电保护技术的研究。华中理工大学、西安交通大学、天津大学、华北电力学院以及南京电力自动化研究院等都开始相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护技术的推广开辟了道路。在主设备保护方面,东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护也相继于1989年、1994年通过鉴定,投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护、西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993年和1996年通过鉴定。至此,不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。
随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说,从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
二、继电保护的未来发展
继电保护技术未来发展趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
(一)计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断地发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件从8位单CPU结构的微机保护开始,不到五年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU开始,发展到工控机核心部分为基础的32位微机保护。
1988年,天津大学已开始研制以32位数字信号处理器为基础的保护、控制、测量一体化微机装置。因为32位微机芯片具有很高的集成度,很高的工作频率和计算速度,很大的寻址空间,丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的,具有存储管理功能、存储器保护功能和任务转换功能,并将高速缓存和浮点数部件都集成在CPU内。
电力系统对微机保护的要求除了保护的基本功能外,还要求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,强大的通信能力,与其它保护、控制装置和调动联网共享全系统数据、信息和网络资源的能力。在计算机保护发展的早期,曾试想过用一台小型计算机作为继电保护装置,但由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度和存储容量都大大超过了当年的小型机,用成套工控机作为继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护发展方向之一。
继电保护装置的微机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求,如何进一步提高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益和社会效益,尚需进一步具体深入的研究。
(二)网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止,除了差动保护和纵联保护外,继电保护的作用也只限于切除故障元件,缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念,这在当时主要指安全自动装置。因为继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围,还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,每个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,确保系统的安全稳定运行。显然,实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络连接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。
对于一般的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息越多,对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测越准确。对自适应保护原理的研究已经取得了一定的成果,但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。
由上述可知,微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。
(三)保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
(四)智能化
近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始。例如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,距离保护很难正确判断故障位置,从而造成误动或拒动。而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。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。
三、结束语
建国以来,我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势,这又对国内外继电保护技术发展的研究提出了新的要求。
参考文献:
[1]He Jiali,Luo Shanshan, Wang Gang.Implementation of a Digital Distributed Bus Protection.IEEE Transactions on Power Delivery,1997,12(4).
[2]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京:水利电力出版社,1988.
【关键词】继电保护;任务;现状;发展
1 电力系统继电保护技术的任务和要求
(1)当电力系统发生故障时,有选择性的将故障元件从系统中快速自动切除,使其损坏程度减到最轻,以避免故障元件继续遭到破坏。保证系统其它非故障部分能继续运行。
(2)反应电力系统的不正常工作状态,一般发生报警信号。提醒值班人员进行处理,无人值班情况下,继电保护装置可视设备承受能力作用于减负荷或延时跳闸。
对继电保护的基本要求是:
(1)动作的选择性:当出现故障时。继电保护动作时应该首先将故障的设备切除,让出现拒动的现象时,才允许相邻设备保护、线路保护等动作。电网之间的继电保护要遵循逐级配合的原则,保证当继电保护装置切断系统中的故障部分后,其他非故障的设备仍然可以可靠的进行供电;
(2)动作的速动性:指的是继电保护装置在允许时间内以最快的速度切除故障元件,针对短路故障时尤其重要。从而缩小故障导致的范围,降低设备和线路的损坏情况,提高自动投切设备的效果;
(3)动作的灵敏性:指的是继电保护装置在保护范围内,保护装置应该具备的灵敏系数,即应当故障时的能力,。
(4)动作的可靠性:可靠性是对对电力系统继电保护的基本要求。任何电力设备都不允许在没有继电保护的状态下运行,同时继电保护在保护范围内需要动作时应可靠动作,不应该动作时应可靠的不动作。
2 电力系统继电保护的现状
我国继电保护起步于50年代,此时的技术人员主要是对国外先进的继电保护技术进行引进和吸收,从而来培养自己的专业队伍。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代。从60年代中到80年代中的晶体管式继电保护蓬勃发展的时代,到了80年代末期时集成电路保护已形成完整系列,形成了90年代中期的集成电路式继电保护时代。
随着社会现代化步伐的加快,发电机组的容量不断增大,各种大型的设备和人民的生活对电力系统的需求越来越大。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。现在的继电保护处于微机式继电保护时代。目前,我国建设的变电站等电力设施都已经实现了综合自动化,无人值守的变电站已经得到了广泛的应用。
3 电力系统继电保护的发展趋势
3.1 网络化 现在,继电保护的目的不只是要切除故障设备和降低故障的影响区域,更主要的是确保整个系统的安全可靠的运行。这就需要每个保护单元都能共享整个系统的运行和故障信息, 每个保护单元与重合闸装置在分析系统数据的基础上可以进行有效的协调。这样,继电保护装置对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测会更加的准确。实现这种系统保护的条件就是对信息的有效传输,这就要求用计算机网络将各主要电气设备的保护装置进行连接。因此,计算机网络作为信息和数据通信工具已成为继电保护未来发展的一个重点。
3.2 智能化 近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、模糊控制等在在继电保护领域应用的研究已经起步。例如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。
随着各种技术和智能软件的不断完善。可以预见人工智能技术在继电保护领域一定会得到广泛的应用,以解决对电力系统更高的需要。将智能技术和故障诊断技术进行结合在一起,分析和处理不确定因素对电力系统的影响,是今后电力系统继电保护的新的发展空间。 3.3 综合自动化 微机继电保护装置可以在线获取电力系统的运行和故障信息和数据,并将得到的信息传输到监控中心进行显示和分析,从而为工作人员提供实时的现场数据。继电保护系统在完成继电保护功能的同时,还完成了保护、控制、测量、数据通信等方面的综合自动化。 综合自动化系统的发展打破了常规保护装置不能与监控中心进行实时监控的不足,给电力系统自动化赋予了更新的含义和内容,代表了电力系统自动化技术发展的一种潮流。
4 总结 随着我国电力系统的不断完善和发展,计算机技术、网络技术、通信技术和微电子技术等方面的进步,继电保护技术有着新的发展机遇。其发展内容将突破原有的原理和应用范围,由数字时代跨入信息化时代,发展到微机智能综合自动化水平。这同时对我们的工作来说也是巨大的挑战,一定要把握机会,为我国继电保护的发展开阔更广泛的空间。
参考文献:
[1]王维俭著.电力系统继电保护基本原理[M].清华大学出版社, 1991.
[2]刘岳松. 电力系统继电保护的现状与发展趋势[J]. 黑龙江科技信息. 2008(07).
[3]宁磊,陈涛. 电力继电保护现状及展望[J]. 科技信息. 2010(20).
【关键词】电力系统;继电保护;历史现状;发展前景
电力系统是一个复杂容易出现危险和故障的系统,它由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备组成。在电力系统运行过程中常出现危险故障或者是一些异常运行状态,这样就会造成电力系统不能正常运行,而给国家和人民的生命财产带来一定的威胁。因此,在电力系统运行过程中需要一套预警保护装置,也就是我们所熟悉的继电保护装置。
一、继电保护技术的内涵
继电保护技术确切的说包含两方面的内容,一方面是指当电力系统本身或某个被保护的原件发生危险或故障时,继电保护装置能自动、迅速、有选择的将故障原件从系统当中隔离,防止出现危险事故,同时也能保证发生故障的原件免遭更大的破坏;另一方面是指当电力系统出现故障时,继电保护装置能够第一时间向工作人员发出故障指令,例如:声光报警、图文信息等警告信号。
二、继电保护的基本要求
(一)选择性
是指电力系统发生故障时,继电保护装置能够第一时间有选择性的判断出故障的位置以及发生故障的原件,迅速切除故障。而非故障线路能够继续正常运行。电网之间继电保护应遵循逐级配合原则,以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分,而其它非故障部分仍然继续供电。
(二)迅速性
是指一旦电力系统本身或者是某个原件发生故障时,继电保护装置应尽快的切除故障,以提高系统的稳定性,减轻故障设备和系统的损坏程度。
(三)灵敏性
是指,继电保护装置对设备或线路是否发生故障能够灵敏的感受到。这种情况继电保护装置有灵敏系数来衡量。
(四)可靠性
指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作,在正常运行状态时,不该动作时应可靠不动作。任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行,可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。
三、继电保护的发展及现状
机电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。随着社会的进步,科学技术更新的速度也在逐渐的加快,在电力系统在飞速发展的同时,也对继电保护装置不断的提出新的更高饿要求。到目前为止,继电保护技术已经经过了机电式、半导体式、微机式等三个发展阶段。
(一)机电式
18世纪末人类已开始利用熔断器防止在发生短路时损坏设备,建立了过电流保护原理。19世纪初,随着电力系统的发展,继电器被广泛应用于电力系统的保护。这个时期被认为是继电器保护技术发展的开端。1905~19O8年研制出电流差动保护,自1910年起开始采用方向性电流保护,于19世纪20年代初生产出距离保护,在30年代初已出现了快速动作的高频保护。由此可见,从继电保护的基本原理上看,到本世纪20年代末现在普遍应用的继电保护原理基本上都已建立。
(二)半导体式
20世50年代后,随着晶体管的发展,出现了晶体管保护装置。这种保护装置体积小,动作速度快,无机械转动部分,经过20余年的研究与实践,晶体管式保护装置的抗干扰问题从理论和实际都得到了满意的解决。
在20世纪70年代,晶体管保护被大量采用。到了20世纪80年代后期,静态继电保护装置由晶体管式向集成电路式过渡,成为静态继电保护的主要形式
(三)微机式
随着微机的出现,科学家提出了使用小型微机来实现继电保护的设想。但是,由于当时,微机是新兴产业,价格非常昂贵,所以科学家的想法很难实现。但是随着微机的普及,微机在继电保护方面被普遍应用,进入90年代,微机保护已在大量应用,主运算器由8位机,16位机发展到目前的32位机;数据转换与处理器件由A/D转换器,压频转换器(VFC),发展到数字信号处理器(DSP)。这种由计算机技术构成的继电保护称为数字式继电保护,也称微机保护。
四、继电保护未来的发展趋势
(一)计算机化
当前,随着电力系统的迅速发展,对机电保护技术也提出了更高的要求。不单纯的停留在基本的保护功能上,而是提出了许多新的科技含量较高的要求,比如说:数据处理功能、更大容量的存储故障信息和数据、通信能力、以及与其他的相关保护装置实现资源共享的功能等。这些要求的实现,只能由计算机来完成,随着计算机技术的迅猛发展,计算机的运算、存储、通讯等技术不断加强,因此,继电保护装置计算机化是未来继电保护技术发展的一个重要趋势。计算机化的内涵不仅包括设备、操作、监视系统的微机化,还包括系统的功能软件化和信号数字化,完全摒弃各种机电式、机械式、模拟式设备,不断提高继电保护的速动性、灵敏性、可靠性,为电力系统取得更大的经济效益和社会效益。
(二)网络化
随着互联网技术的飞速发展,网络给我们的工作和生活带来了很多便利。计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,其与继电保护的结合是实现现代电力系统安全、稳定运行的重要保证。现代电力系统继电保护要求每个系统之间都能共享全系统故障信息的分析数据,这些要求只能由计算机网络来保障实现,即实现微机保护装置的网络化。现在微机保护的网络化已经开始实施,但是它还处于起步阶段,仍有较大的发展空间和潜力。
(三)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自适应理论、人工神经网络、遗传算法、进化规划、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。其它如遗传算法、进化规划等也有其独特的求解复杂问题的能力。
随着电力系统的高速发展和计算机、通信等各种技术的进步和发展,可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。将不同的人工智能技术结合在一起,分析不确定因素对保护系统的影响,从而提高保护动作的可靠性,是今后智能保护的发展方向。
参考文献:
[1]杨奇逊,微型机继电保护基础,北京:水利电力出版社,1988.
电力系统继电保护技术对电力维护起着至关重要的作用。随着科学技术的发展,计算机控制技术亦成功运用到电力系统继电保护中,为继电保护技术注入了新的活力,继电保护技术向着计算机化、网络化、一体化、智能化方向进一步的发展。
电力系统包含发电、输电、变电、配电等多个环节,地域分布广,系统结构复杂庞大,其中任何一点发生的故障,往往都会在瞬间影响和波及全系统,引起连锁反应,造成大面积停电,可能直接造成设备损坏,人身伤亡和破坏电力系统安全稳定运行。
电力系统继电保护技术是在上述背景下应运产生的,它是当电网或电力设备发生故障,或出现影响安全运行的异常情况时,能够自动切除故障设备和消除异常情况的技术与装备,其特点是动作速度快,其性质是非调节性的。
一、电力系统继电保护技术的应用现状
1.起步较晚发展迅速
电力系统继电保护技术主要研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,国内的研究开始于20世纪70年代后期,起步较晚,但发展迅速。在我国电力系统继电保护技术发展的过程中,1984年以保护电脑的样机试运行后,通过鉴定和大规模生产。目前,线路保护产品已形成并得到广泛应用。微机保护取得多年的实际操作,依靠优良的先进技术和极为良好的原则性,则进程已经超越了进口保护。从20世纪80年代及以上的220kV高压电力系统,以保护使用进口,到现在的基本国内220kV系统的继电保护,反映了国内继电保护设备和具有明显优势。
2.微机继电不断发展
随着电力系统的不断发展,继电保护电力技术系统发展迅猛。在继电保护领域,成熟的微机继电保护技术的发展是最重大的进展。国内外学者经过长期研究和实践,证实了电力系统继电保护的重要作用。在电力系统继电保护技术飞速发展过程中,微机继电取得了新的成就。微机保护是电力继电保护的发展方向,它具有自我测试功能,逻辑的强大处理能力,数值计算能力和记忆能力,其高可靠性、高选择性、高灵敏度,明显优于传统的电磁继电器和晶体管。另外,由于微机保护是用微型计算机构成的继电保护,它充分运用计算机技术,实现电力自动化,使得微机继电的性能更优,数字更准确。
二、电力系统继电保护技术的发展趋势
继电保护作为保障电力系统可靠运行的重要组成部分,其未来的发展趋势明显呈现出四个特征,即继电保护技术计算机化、继电保护技术网络化、继电保护技术一体化和继电保护技术智能化。
1.继电保护技术计算机化
随着电力工业与计算机硬件技术的迅猛发展,从初期的8位单GPU结构问世,不到5年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大规模结构。除了具备保护的基本功能外,还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,强大的通信能力,与其他保护、控制装置和调度联网共享全系统数据、信息和网络资源的能力,高级语言编程等。在微机保护发展初期,曾设想过用一台小型计算机做成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这一设想没能实现。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速断、存储容量都大大超过当年的小型机,因此,微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势,即高速的运算能力和完备的存贮记忆能力,计算机技术与通信技术的飞速发展,为实现高可靠性和灵活性的通用软硬件平台创造了更有利的条件。
2.继电保护技术网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化,它深刻影响着各个工业领域并为之提供了强有力的通信手段。多年来,继电保护的作用也只限于切除故障元件、缩小事故影响范围,这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。随着电力系统发展的要求及通信技术在继电保护领域应用的深入,继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围,还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统运行状态和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,确保系统的安全稳定运行。显然,实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络连接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。
3.继电保护技术一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,继电保护装置实际上就是高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息,也可将自身所获得的被保护元件的任何信息传送给网络控制中心,或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可以完成继电保护功能,而且在正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信等功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
4.继电保护技术智能化
近年来,人工智能技术如神经网络、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂非线性问题,应用神经网络可迎刃而解。距离保护很难正确做出故障位置的判别,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,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。
三、结语
总之,随着电力容量的应用不断扩大,而继电保护系统需要进一步的发展并不断增强,从而使得继电保护技术不断创新,继电保护系统也将进行全面的改革并提高其技术含量,电力系统继电保护技术也将向着计算机化,网络化,保护,控制,测量,数据通信一体化和人工智能化等方向迈进。
参考文献
[1]贺家李,李咏丽等主编.电力系统继电保护原理(第四版)[M].北京:中国电力出版社 2010年月8第四版.
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[3]张耀天.电力系统继电保护技术现状与发展研究[J].现代商贸工业,2010(24).