电力系统继电保护现状与发展

摘要：随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增大，因而电力系统中的继电保护技术将会直接关系到我国电力系统的正常、平稳、安全的运行。尤其是在我国经济持续发展以及电力保护要求不断严格的今天，各部门若要做好继电保护工作，就必须结合当前的实际情况，从各方面对继电保护的基本任务和意义做详细的了解与探究，并要及时掌握未来技术发展的方向。本文分析了电力系统继电保护技术发展现状，探讨了继电保护技术的发展趋势。 关键词：电力系统继电保护现状发展趋势

中图分类号： u224.4 文献标识码： a 文章编号：

随着近年来计算机技术和通信技术的快速发展，不断带动了电力系统继电保护技术的飞速发展。电力系统继电保护指的是以计算机技术为基础，并构成继电保护，从而具有强大的电力保护功能，与优良的保护整定的灵活性等，自从问世以来继电保护技术就普遍受到人们的重视，并已不断地渗透到与电力相关的各个行业。因此，电力系统的继电保护装置将向着网络化、智能化、虚拟化等方向的发展是不可逆转的，但还需要我们对其进行更深层次的研究，从而进一步提高继电保护的可靠性，为企业创造更大的社会效益和经济效益。

一、电力系统继电保护技术发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，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

地注入新的活力。继电保护技术完成了4个发展的阶段。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。20世纪50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术。

20世纪60年代至80年代是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛运用的时代。在此期间，20世纪70年代，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到20世纪80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。

到20世纪90年代初，集成电路保护的研制、生产、应用处于主导地位，进入了集成电路保护时代。比如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以及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相继于1993、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20世纪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、继电保护技术的发展趋势 1、网络化

由于测量设备自动化、智能化水平的提高，保护装置的计算机联

网已推广应用，三维多媒体新技术开始实用化。保护装置产品网络化主要归结于现场总线技术。基于现场总线的

fcs(fieldbuscontrol system)将取代dcs成为控制系统的主角，internet和intranet技术也进入控制领域，网络化系统渗透到企业从生产到管理、直到经营等各方面。通过internet网，保护装置用户之间可异地交换信息和浏览，能直接与异地用户交流，能及时完成保护装置的故障诊断、指导用户维修或交换新保护装置改进的数据、软件升级等工作。国外著名仪器厂商正在积极研制和开发新型网络化智能化测量设备，如美国p&s datacom(microchip)公司通过多年对智能设备与网络间通信方式的研究和开发，发明了具有专利的通用网络通信控制器芯片——webchiptm，并提供了一种简单、低价格、完整的智能设备网络连接方案。天津大学针对三峡水电站500 kv超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理，研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其他所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其他所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护，比传统

的集中式母线保护有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使整个母线被切除的恶性事故，这对于像三峡电站具有超高压母线的枢纽系统非常重要。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。 2、智能化

继电保护产品智能化主要归结于微处理器和人工智能技术的发展与应用。由于微电子技术的进步，继电保护产品进一步与微处理器、微控制器、dsp芯片级嵌入式系统以及嵌入式软件融合，仪器仪表的数字化、智能化水平不断提高。以美国德州仪器公司提出的“dspc”概念为例，以dsp芯片为核心，配合先进的混合信号电路、asic电路、元件及开发工具等提供整个应用系统的解决方案。目前dsp的生产工艺正在由0.35μm转向0.25 μ m、0.18 μm、0.13 μ m，2005年可达到0.075μm。到2010年，dsp芯片的集成度将会提高11倍，单个芯片上将会集成5亿只晶体管。继电保护产品中采用了大量的超大规模集成(vlsi)的新器件、表面贴装技术(smt)、多层线路板印制、圆片规模集成(wsi)和多芯片模块(mcm)等新工艺，cad、cam、capp、cat 等计算机辅助手段，使多媒体技术、人机交互、模糊控制、人工神经元网络等新技术在现代继电保护产品中得到了广泛应用。无论在测量速度、精确度、灵敏度、自动化程度和性能价格比等方面，智能继电保护产品都具有传统产品所不能比拟的优点。比如mm1 系列智能保护装置适用于110 kv 及以下电

压等级的保护、监控及测量的微机型装置，可用于线路、变压器、电容器、电动机等回路及主设备的保护、控制与监视。单元化的设计使其能方便地配备于一次设备(高压开关柜等)，也可集中组屏。规范的现场总线接口支持多个节点协同工作，实现系统级管理和综合信息共享。因此，mm1 系列智能保护装置是构成变、配电自动化系统的理想基础设备。其特点为：采用高性能处理器和超大规模集成电路芯片，运用精炼的硬件设计，减少了装置复杂程度；使本装置运行稳定，保护功能可靠。采用改进的测量算法，能有效抑制噪声与偏移。测量值全部换算成一次值，减少现场人员的工作量。工程级和用户级的双重在线设定，开关量输入、继电器输出的可编程可实现与其他设备的联锁和闭锁；并且使得本装置无论是在计算机网络环境下，还是连接在模拟信号屏环境下，均可显示大量的现场信息；可灵活地运行于各种工况。具有故障时间、故障类型、故障峰值的保护动作事件记录，且掉电保持，便于故障分析。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。 3、虚拟化

继电保护产品虚拟化主要归结于虚拟现实技术。它是一种由计算机全部或部分生成的感觉环境，给参与者产生各种感官信息，使参与者有身临其境的感觉，能体验、接受和认识客观世界中的客观事物，深化概念和建造新的构想和创意。虚拟化创造了新的仪器模式——虚拟仪器，特别适用于现代越来越复杂的测试系统。软件

是虚拟仪器的核心，利用计算机、一组软件和极少的必需硬件，就可在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板，使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来实现传统仪器的各种功能操作，并通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果。为此，随着虚拟技术的不断完善，继电保护虚拟化产品也将是继电保护技术发展的一个趋势。 参考文献：

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