闡述電力繼電保護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展

張德輝

【摘要】電力事業(yè)是關(guān)系著社會(huì)穩(wěn)定，人民生活質(zhì)量的關(guān)鍵，隨著國(guó)家對(duì)電力企業(yè)的大力支持，電力企業(yè)取得了更加快速的發(fā)展。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，繼電保護(hù)成為了維護(hù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)重要的條件。本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)分析電力繼電保護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】電力；繼電保護(hù)；現(xiàn)狀；發(fā)展探究

一、前言

繼電保護(hù)的出現(xiàn)，使得我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行有了更加有力的保障，電力繼電保護(hù)未來(lái)的發(fā)展更加需要我們?nèi)リP(guān)注、研究和分析，因此，分析電力繼電保護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展問(wèn)題很有意義。

二、闡述繼電保護(hù)技術(shù)的重要性

用電設(shè)備在運(yùn)行中都會(huì)發(fā)生故障致其不能正常運(yùn)行，最常見(jiàn)的就是短路現(xiàn)象，短路可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，它能損害發(fā)生故障的元件，也能減少元件的使用壽命甚至能影響廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，繼電保護(hù)技術(shù)的出現(xiàn)可以將其傷害降到最低，它分為測(cè)量、執(zhí)行、邏輯三部分，當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生短路故障的時(shí)候，它能夠快速、正確地將發(fā)生故障的元件從電力系統(tǒng)中撤除，避免其受到更多的損害，這樣也能保障其他正常元件不會(huì)受其影響繼續(xù)正常運(yùn)行。并且這種保護(hù)技術(shù)還能夠根據(jù)自身所處的環(huán)境，元件受損傷的程度，選擇合適的方式，做出保護(hù)動(dòng)作。

三、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)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(gè)發(fā)展的階段。建國(guó)后，我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。20世紀(jì)50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)。

20世紀(jì)60年代至80年代是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛運(yùn)用的時(shí)代。在此期間，20世紀(jì)70年代，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開(kāi)始研究。到20世紀(jì)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20世紀(jì)90年代初，集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用處于主導(dǎo)地位，進(jìn)入了集成電路保護(hù)時(shí)代。比如天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)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)以及西安交通大學(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)相繼于1993、1996年通過(guò)鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說(shuō)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

四、闡述繼電保護(hù)測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試方法的發(fā)展

目前國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)產(chǎn)品檢測(cè)主要依據(jù)IEC 60255系列標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 14047國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1、繼電保護(hù)測(cè)試內(nèi)容

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試包括基本性能試驗(yàn)、功率消耗試驗(yàn)、溫度試驗(yàn)、電源影響試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)、絕緣實(shí)驗(yàn)、過(guò)載試驗(yàn)、觸點(diǎn)試驗(yàn)和電磁兼容試驗(yàn)。

在原有繼電保護(hù)測(cè)試項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，根據(jù)繼電保護(hù)裝置發(fā)展的新特點(diǎn)，新增加的測(cè)試內(nèi)容包括基于61850 技術(shù)的繼電保護(hù)產(chǎn)品檢測(cè)，時(shí)間同步能力檢測(cè)，產(chǎn)品通信協(xié)議檢測(cè)，軟件測(cè)試，以及裝置可靠性檢測(cè)和安全性檢測(cè)。

2、微機(jī)保護(hù)測(cè)試自動(dòng)化

測(cè)試自動(dòng)化是指測(cè)試系統(tǒng)可以按照事先編制的測(cè)試計(jì)劃，自動(dòng)、連續(xù)的完成繼電保護(hù)裝置的電氣性能、可靠性、通信協(xié)議、信息安全的測(cè)試。完整的測(cè)試體系由以下幾部分組成：①電氣性能在靜態(tài)模擬中的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；②電氣性能在動(dòng)態(tài)模擬中的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；③監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；④通信協(xié)議的測(cè)試系統(tǒng)；⑤信息安全的測(cè)試系統(tǒng)；⑥繼電保護(hù)測(cè)試專(zhuān)家系統(tǒng)。

五、闡述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、計(jì)算機(jī)化繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，電力系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行可靠性和安全性的要求不斷提高，也就要求繼電保護(hù)技術(shù)做出不斷革新，以應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)新的要求。熔斷器是我國(guó)最初使用的保護(hù)裝置，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，這種裝置已經(jīng)不再適用，而繼電保護(hù)裝置的使用，是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開(kāi)始。我國(guó)的繼電保護(hù)裝置技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)電式、整流式、晶體管式、集成電路式的發(fā)展歷程。隨著科技時(shí)代的來(lái)臨，我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)，也開(kāi)始走向了科技時(shí)代。

在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)繼電保護(hù)的技術(shù)主要是向微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比，微機(jī)保護(hù)有其新的特點(diǎn)。一是全面提高了繼電保護(hù)的性能和有效性。其主要表現(xiàn)在具有很強(qiáng)的記憶力，可以更有效的采取故障分量保護(hù)，同時(shí)在自動(dòng)控制等技術(shù)。二是結(jié)構(gòu)更合理，耗能低。三是其可靠性和靈活性得到提高，比如其數(shù)字元件不易受溫度變化影響，具有自檢和巡檢的能力，而且操作人性化，適宜人為操作，還可以更加有效地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的實(shí)效監(jiān)控。

2、網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)就會(huì)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有依靠實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微機(jī)保護(hù)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能，如線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)等。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的最大好處是數(shù)據(jù)共享，可實(shí)現(xiàn)本來(lái)由高頻保護(hù)、光纖保護(hù)才能實(shí)現(xiàn)的縱聯(lián)保護(hù)。

另外，由于分站保護(hù)系統(tǒng)采集了該站所有斷路器的電流量、母線電壓量，所以很容易就可實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)，而不需要另外的母線保護(hù)裝置。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)型繼電保護(hù)是一種新型的繼電保護(hù)，是微機(jī)保護(hù)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)今繼電保護(hù)技術(shù)己經(jīng)開(kāi)始逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和保護(hù)、測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化。計(jì)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(shí)代的技術(shù)支柱，其與繼電保護(hù)的結(jié)合是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。

3、綜合自動(dòng)化繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。

4、智能化繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法不斷被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，近年來(lái)人工智能技術(shù)如專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，從而使繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了引人注目的新趨勢(shì)。將不同的人工智能技術(shù)結(jié)合在一起，分析不確定因素對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的影響，從而提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性，是今后智能保護(hù)的發(fā)展方向。

六、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，電力繼電保護(hù)應(yīng)該成為電力企業(yè)重點(diǎn)研究和觀測(cè)的工作，只有不斷完善電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)，才能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行提供更加有力的保障，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

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