從繼電保護(hù)技術(shù)看電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向

王新生

國(guó)網(wǎng)山東利津縣供電公司 山東東營(yíng) 257400

摘要：電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是在電網(wǎng)事故的情況下，保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備仍然安全運(yùn)行的自動(dòng)裝置。本文簡(jiǎn)要介紹了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的概念、發(fā)展過(guò)程以及預(yù)測(cè)其未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電力系統(tǒng)；現(xiàn)狀及趨勢(shì)

前言

電力的正常供應(yīng)關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)繼電保護(hù)的要求也再不斷提高。尤其是近年來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展更加促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的升級(jí)，使電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、一體化以及綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。

一、概念準(zhǔn)備

1.1繼電保護(hù)

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，由于外界因素、內(nèi)部因素或不當(dāng)操作，都有可能引起各種故障及不正常運(yùn)行的狀態(tài)出現(xiàn)。比較常見(jiàn)的故障有：三相短路、單相接地、兩相接地短路、兩相短路以及斷線等。電力系統(tǒng)非正常運(yùn)行狀態(tài)有：過(guò)負(fù)荷、非全相運(yùn)行、過(guò)電壓、振蕩和同步發(fā)電機(jī)短時(shí)失磁異步運(yùn)行等。

而當(dāng)上面提到的不正常情況發(fā)生時(shí)，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)就可以快速切除故障，發(fā)出告警信號(hào)，或直接發(fā)出跳閘以阻止事故繼續(xù)，避免損壞的擴(kuò)大。

1.2繼電保護(hù)裝置的基本要求：

1.2.1選擇性：如果是系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置只會(huì)將故障設(shè)備切除，目的是盡量縮小停電范圍，令無(wú)故障部分繼續(xù)運(yùn)行。

1.2.2速動(dòng)性：如果是電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置必須能夠非常迅速地切除故障，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使電動(dòng)機(jī)不會(huì)因?yàn)殡妷航档蜁r(shí)間過(guò)長(zhǎng)而處于停止轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

1.2.3靈敏性：此點(diǎn)要求繼電保護(hù)裝置在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，無(wú)論短路點(diǎn)處于何處，短路類(lèi)型是什么，運(yùn)行方式怎樣變化，均能準(zhǔn)確無(wú)誤地反應(yīng)出來(lái)。

1.2.3可靠性：此點(diǎn)要求繼電保護(hù)裝置在發(fā)生故障后，不能出現(xiàn)因?yàn)槠浔旧砣毕荻话l(fā)生動(dòng)作，或發(fā)生不屬于它動(dòng)作的誤動(dòng)作情況。

二、發(fā)展過(guò)程

2.1我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的曾經(jīng)

我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)先后有四個(gè)發(fā)展時(shí)期：20世紀(jì)50年代的機(jī)電式繼電保護(hù)，我國(guó)工程技術(shù)人員通過(guò)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)，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；60年代采用的是晶體管繼電保護(hù)；到了80年代，集成電路繼電保護(hù)取代了晶體管繼電保護(hù)；從90年代開(kāi)始，繼電保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)時(shí)代，由于微機(jī)保護(hù)不僅具有傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的功能，而且還具有實(shí)時(shí)參數(shù)顯示、故障測(cè)距、故障錄波等功能，從而大大提高了繼電保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

2.2現(xiàn)階段電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)

現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)方面的研究已經(jīng)初具規(guī)模，已經(jīng)完成中國(guó)自主開(kāi)發(fā)的上升階段，今天的電力企業(yè)發(fā)展是和電力技術(shù)的提高密不可分的，在電力技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)繼電保護(hù)方面的研究一直在繼續(xù)當(dāng)中，而且已經(jīng)有很多高科技含量的技術(shù)在繼電保護(hù)方面取得成功，比如繼電保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)、智能化繼電保護(hù)技術(shù)和結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)等，有效的保障了電力企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，為電力企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)值最為重要的技術(shù)。

現(xiàn)階段最為前沿的技術(shù)就是與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的繼電保護(hù)技術(shù)，與網(wǎng)絡(luò)密不可分的計(jì)算機(jī)也隨之覆蓋整個(gè)中國(guó)，這兩種劃時(shí)代產(chǎn)物的誕生標(biāo)志著一個(gè)新的電力紀(jì)元開(kāi)始了。越來(lái)越多的電子產(chǎn)品被淘汰，替代它們的就是網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)。但是這兩種產(chǎn)物都需要電力系統(tǒng)的支撐才可以完美運(yùn)行。為了加快電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的發(fā)展速度，電力系統(tǒng)有效的結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)，而且充分的融合到繼電保護(hù)方面。使之成為電力企業(yè)最佳的繼電保護(hù)技術(shù)。

在以后的電力系統(tǒng)當(dāng)中以網(wǎng)絡(luò)為支撐的繼電保護(hù)是必然的趨勢(shì)，包括電力系統(tǒng)內(nèi)的所有電氣設(shè)備都會(huì)與網(wǎng)絡(luò)密不可分，因此，現(xiàn)階段的電力企業(yè)要加大投資力度重點(diǎn)研究網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)的所有設(shè)備的研究工作，以理論為基礎(chǔ)，實(shí)踐為發(fā)展，本著科學(xué)發(fā)展觀的道理進(jìn)行研究。

三、發(fā)展方向

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中被運(yùn)用得越來(lái)越普遍，加之新的控制方法不斷產(chǎn)生，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)正飛速地朝著高層次邁進(jìn)。根據(jù)研究，繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)發(fā)展的大致趨勢(shì)是：計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和一體化。

3.1 計(jì)算機(jī)化

由于計(jì)算機(jī)硬件的愈加高端，電力系統(tǒng)也在不斷提高對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求，除了基本的保護(hù)功能外，強(qiáng)大的通信能力、快速處理數(shù)據(jù)的能力、共享群系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的能力以及高級(jí)語(yǔ)言編程的能力等都應(yīng)該具備。由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化已是大勢(shì)所趨不可逆轉(zhuǎn)。至于怎樣更好地增強(qiáng)繼電保護(hù)的可靠性，怎樣滿(mǎn)足被不斷提高的電力系統(tǒng)要求，怎樣取得巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，還得將相關(guān)調(diào)查研究努力深化。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊工具已經(jīng)滲透到了各個(gè)工業(yè)的領(lǐng)域，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。繼電保護(hù)其主要為了切除故障零件，但并不代表它的作用僅此而已。除了切除故障零件以達(dá)到縮小事故影響范圍的目的，繼電保護(hù)還被要求保證所有系統(tǒng)安全正常地運(yùn)行，因此這決定了每個(gè)保護(hù)單元必須掌握到全部系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，并配合重合閘裝置分析這些數(shù)據(jù)和信息，保證系統(tǒng)的健康運(yùn)行。

在網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)的整合下，大量電氣設(shè)備開(kāi)始更新?lián)Q代，以前，繼電保護(hù)技術(shù)可使電力系統(tǒng)在突然斷電后仍然運(yùn)行，但現(xiàn)在已突破與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的難題，可以實(shí)現(xiàn)全程供電的全面事故監(jiān)控，起到預(yù)警作用。

總而言之，要想有效保護(hù)電力系統(tǒng)，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)化。

3.3 智能化

當(dāng)前，供電能力成為一個(gè)城市發(fā)展的重要指標(biāo)，而數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為繼電保護(hù)提供了新條件，因?yàn)槟壳叭斯ぶ悄艿奶幚砟芰瓦壿嬎伎寄芰Χ歼_(dá)到了比較強(qiáng)大的程度。因此，完全可以利用傳感器對(duì)智能電網(wǎng)中一些關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合分析，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的智能遠(yuǎn)程控制。

通過(guò)對(duì)智能化的繼電保護(hù)技術(shù)的推廣，電力系統(tǒng)內(nèi)部電氣元件的正常性能有了極大的而保障，所有連接線路的電子元件都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，無(wú)論是整體運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析還是電氣設(shè)備運(yùn)行期間的保護(hù)，都可以利用智能化的電力技術(shù)?，F(xiàn)下，人工智能方面的技術(shù)已經(jīng)在繼電保護(hù)工作中被較為普遍地運(yùn)用，并且其影響仍在繼續(xù)擴(kuò)大著。

3.4一體化

一體化是指：保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信的一體化。換言之，是指在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的一體進(jìn)程。在電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該被當(dāng)做一個(gè)終端設(shè)備，其既可以迅速地獲取系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的相關(guān)故障信息，同時(shí)也可以將被保護(hù)元件的有關(guān)數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)絡(luò)控制中心。

3.5綜合自動(dòng)化

在網(wǎng)絡(luò)化的條件先實(shí)現(xiàn)了從網(wǎng)上獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息和數(shù)據(jù)，或者將接收到的被保護(hù)元件的信息和數(shù)據(jù)輸送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或者終端。由此可以看出，網(wǎng)絡(luò)化條件下的繼電保護(hù)裝置可以在電力系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行的情況下自動(dòng)獲得測(cè)量、控制、通信數(shù)據(jù)，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了保護(hù)、控制、測(cè)量等一體化功能。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的條件日趨成熟，無(wú)論是變電站客戶(hù)機(jī)對(duì)保護(hù)信息的搜集、信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸，還是調(diào)度端服務(wù)器對(duì) EMS共享數(shù)據(jù)的讀取、故障及穩(wěn)定分析計(jì)算，都可以得到解決。現(xiàn)在主要的實(shí)施難度在于此系統(tǒng)需要綜合繼電保護(hù)、調(diào)度、方式、遠(yuǎn)動(dòng)、通信以及變電站綜合自動(dòng)化等各個(gè)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)，并且涉及到控制運(yùn)行設(shè)備，因此只要解決好管理問(wèn)題，就可以順利實(shí)施。例如，目前變電站客戶(hù)機(jī)對(duì)信息的搜集，完全可以也應(yīng)該納入到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，但由于管理界面的劃分，有些運(yùn)行單位希望保護(hù)專(zhuān)業(yè)獨(dú)立組網(wǎng)搜集信息，這樣就造成資源的分割和浪費(fèi)，不利于今后對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展。而從保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行角度出發(fā)，繼電保護(hù)的綜合自動(dòng)化將會(huì)是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，各個(gè)問(wèn)題將會(huì)隨著其進(jìn)一步發(fā)展而逐步得到解決。

結(jié)束語(yǔ)：

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的重要保障，在目前我國(guó)電力行業(yè)蓬勃發(fā)展的大背景下，其技術(shù)愈加先進(jìn)，發(fā)展趨勢(shì)也朝著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及一體化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅鈺玲.電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)[M].北京人民郵電出版社，2005

[2]應(yīng)斌.淺談繼電保護(hù)工作中故障處理的若干方法[J].廣西電力，2006

[3]龔守書(shū).淺談繼電保護(hù)維護(hù)以及故障處理.科技致富向?qū)В?010