電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

張宇蓉

[摘要]結(jié)合繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的方案及對策進(jìn)行分析，歸納微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，并提出未來繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

[關(guān)鍵詞]繼電保護(hù) 現(xiàn)狀 發(fā)展

中圖分類號：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310126－01

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高經(jīng)濟(jì)效益的必然手段。微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的開發(fā)成功，提出了未來繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢是：計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。

建國后，我國的繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。20世紀(jì)50年代，我國工程技術(shù)人員吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍。在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。

一、我國繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入新的活力。繼電保護(hù)技術(shù)完成了4個發(fā)展的階段。

建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)從無到有，在大約10年的時間里走過了先進(jìn)國家半個世紀(jì)走過的道路。20世紀(jì)50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)。

自20世紀(jì)50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。其中天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500kV線路上，結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國外進(jìn)口的時代。

在此期間，從20世紀(jì)70年代中期，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用，天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運(yùn)行。

我國從20世紀(jì)70年代末即已開始了計算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運(yùn)行。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過鑒定。可以說，從20世紀(jì)90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。

二、微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會生活的面貌發(fā)生了根本變化，它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域，也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反映保護(hù)安裝處的電氣量，繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍，這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。

國外早已提出過系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時主要指安全自動裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務(wù)），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)運(yùn)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。

三、微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的智能化

近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

四、微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的虛擬化

繼電保護(hù)產(chǎn)品虛擬化主要?dú)w結(jié)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是一種由計算機(jī)全部或部分生成的多維感覺環(huán)境，給參與者產(chǎn)生各種感官信息，使參與者有身臨其境的感覺，能體驗(yàn)、接受和認(rèn)識客觀世界中的客觀事物，深化概念和建造新的構(gòu)想和創(chuàng)意。

虛擬化創(chuàng)造了新的儀器模式虛擬儀器，特別適用于現(xiàn)代越來越復(fù)雜的測試系統(tǒng)。軟件是虛擬儀器的核心，利用計算機(jī)、一組軟件和極少的必需硬件，就可在屏幕上虛擬出與傳統(tǒng)儀器相似的顯示面板，使用者通過鼠標(biāo)和鍵盤操縱面板上的虛擬按鈕、開關(guān)、旋鈕來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能操作，并通過面板上的虛擬顯示屏、數(shù)碼顯示器和指示燈了解儀器的狀態(tài)讀取或打印測量結(jié)果。

為此，隨著虛擬技術(shù)的不斷完善，繼電保護(hù)虛擬化產(chǎn)品也將是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的一個趨勢。

五、結(jié)束語

雖然我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)得到很大發(fā)展。但隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，趨向計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化發(fā)展，這對繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活動的廣闊天地。

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