我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討

摘 要：本文首先對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展做出了簡(jiǎn)單的梳理，以此為基礎(chǔ)著重對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了探討。就發(fā)展趨勢(shì)來看，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)下一步的發(fā)展方向?yàn)榫C合自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.195

1 引言

想要保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行離不開電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)，它是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的行之有效的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其相關(guān)控制技術(shù)不斷的被引入到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)之中，這就使得計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化成為了未來電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，這也是當(dāng)前繼電保護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出的幾大特點(diǎn)。

我國(guó)在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷開展繼電保護(hù)的學(xué)科建設(shè)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，不斷進(jìn)行人才的培養(yǎng)，從無到有，到如今已經(jīng)建成了一支不僅具有理論基礎(chǔ)同時(shí)也擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的人才梯隊(duì)。經(jīng)過近60年的不斷發(fā)展，到現(xiàn)在我國(guó)繼電保護(hù)的體系已經(jīng)基本形成，能夠系統(tǒng)的進(jìn)行繼電保護(hù)技術(shù)的研發(fā)、設(shè)計(jì)、維護(hù)以及教學(xué)等各種任務(wù)。

2 我國(guó)繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀

晶體管繼電保護(hù)在20世紀(jì)60到80年代被廣泛采用，相關(guān)技術(shù)也得到了蓬勃的發(fā)展。上世紀(jì)70年代，我國(guó)已經(jīng)開始著重研究集成電路保護(hù)，主要是基于集成運(yùn)算放大器方面的研究。到上個(gè)世紀(jì)80年代，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)初具規(guī)模，基本的體系已經(jīng)形成，自此，集成電路保護(hù)技術(shù)逐步取代60年代的晶體管繼電保護(hù)技術(shù)。到上個(gè)世紀(jì)90年代，集成電路保護(hù)技術(shù)占據(jù)了電路保護(hù)的主導(dǎo)地位，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、生成以及應(yīng)用得到了充分的發(fā)展。在計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)方面，我國(guó)從上世紀(jì)70年代末就開始了相關(guān)的研究，例如1984年輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置的研發(fā)成功，開啟了我國(guó)國(guó)內(nèi)輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置的先河，使我國(guó)繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)邁入了嶄新的時(shí)代。我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)在上世紀(jì)90年代就全面進(jìn)入微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。不同機(jī)型和不同原理的設(shè)備和微機(jī)線路被不斷的發(fā)展和運(yùn)用，一批又一批性能優(yōu)異，功能完善的繼電保護(hù)裝置相繼投入使用，與此同時(shí)相關(guān)的理論研究也取得了非常優(yōu)異的成果，微機(jī)保護(hù)算法和軟件方面相關(guān)的研究得到了充分的發(fā)展。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 計(jì)算機(jī)化

根據(jù)摩爾定律，計(jì)算機(jī)芯片上的集成度每隔18至24個(gè)月就會(huì)翻一番，也就是說計(jì)算機(jī)性能在成倍提高的同時(shí)，其價(jià)格同時(shí)卻在不斷的降低。目前，微處理機(jī)技術(shù)也在不斷的發(fā)展，主要體現(xiàn)為不斷提高的功能，得到極大擴(kuò)充的硬件資源，以及不斷融合的相關(guān)技術(shù)，這就使得微處理機(jī)的運(yùn)算性能得到了顯著的增強(qiáng)同時(shí)其功能也不斷的得到了極大的豐富，諸如嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信芯片等技術(shù)的研發(fā)。這些技術(shù)的不斷發(fā)展，使得冗余設(shè)計(jì)成為可能，相關(guān)的設(shè)計(jì)也變得更加方便、快捷和靈活。

在2000年我國(guó)國(guó)內(nèi)220kV及以上系統(tǒng)的微機(jī)電力保護(hù)覆蓋率為44.9%，線路微機(jī)保護(hù)已經(jīng)超過85%，至2008年底，我國(guó)220kV以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)覆蓋率已經(jīng)提高到75.3%，線路的微機(jī)化覆蓋率為已經(jīng)高達(dá)98.1%。也就說，這幾年來，我國(guó)電力保護(hù)技術(shù)得到了充分的運(yùn)用，可靠性能不斷提高，因?yàn)樵趯?shí)際的運(yùn)行過程中，微機(jī)保護(hù)的正確動(dòng)作率要顯著的高于其他保護(hù)技術(shù)0.2至0.3個(gè)百分點(diǎn)。

繼電保護(hù)裝置的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)就是計(jì)算機(jī)化，它是未來繼電保護(hù)發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)。就目前的發(fā)展趨勢(shì)而言，電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)技術(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：要求更大容量的儲(chǔ)存空間用來存放故障信息、要求更強(qiáng)大處理功能用來繼續(xù)快速的數(shù)據(jù)處理、要求更強(qiáng)大的通訊功能用來和其他保護(hù)、控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)是相關(guān)技術(shù)融合的產(chǎn)物，包括計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、微機(jī)保護(hù)等相關(guān)技術(shù)，各種技術(shù)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的種種保護(hù)功能，網(wǎng)絡(luò)化的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，從而可以使高頻保護(hù)得到實(shí)現(xiàn)。繼電保護(hù)裝置的另一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)就是網(wǎng)絡(luò)化，它以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通行等相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以采取簡(jiǎn)單卻又十分可靠的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，諸如總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)等可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)市電力系統(tǒng)的保護(hù)。

一般來說有兩種模式的分站保護(hù)系統(tǒng)，第一是現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)的利用，第二就是重新組建新的系統(tǒng)，分站系統(tǒng)保護(hù)管理機(jī)可以實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能。正因?yàn)樵陔娋W(wǎng)中繼電保護(hù)具有的很大的重要性，所以必須要確保網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)安全的運(yùn)行，也因此需要采取相關(guān)的安全控制策略。

3.3 智能化

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其技術(shù)也不斷被應(yīng)用到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的領(lǐng)域，產(chǎn)生了新的控制方法和原理。尤其是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯、、遺傳算法、等理論發(fā)展使得人工智能技術(shù)的不斷提高，其運(yùn)用的領(lǐng)域也越來越廣，使得繼電保護(hù)的研究邁向更高的層次，各種新技術(shù)不斷得到應(yīng)用。舉例開說，目前較新的是，運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來判別電力系統(tǒng)的故障類型、測(cè)定電力系統(tǒng)故障距離、、保護(hù)電力系統(tǒng)主設(shè)備等。使用這樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，只要樣本足夠詳細(xì)，就能在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)判別，及時(shí)處理。

伴隨著人工智能的發(fā)展，各種新的方法、技術(shù)層出不窮，不論從應(yīng)用的范圍和深度來說，其在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的運(yùn)用都得到了進(jìn)一步的提高，也使得繼電保護(hù)領(lǐng)域充滿了活力。通過人工智能來分析、判斷、確定電力系統(tǒng)的故障，從而達(dá)到對(duì)繼電系統(tǒng)的保護(hù)，相關(guān)技術(shù)的融合是未來的一大發(fā)展趨勢(shì)。相比于其廣大的應(yīng)用前景，目前我國(guó)在人工智能的應(yīng)用方面還處于初步階段，需要進(jìn)一步的豐富理論研究，進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，可以推測(cè)，未來通過人工智能技術(shù)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)保護(hù)的難題會(huì)不斷得到解決，在操作方面也會(huì)變得更加智能和方便。

3.4 綜合自動(dòng)化

目前，高壓、超高壓變電站正經(jīng)歷了一場(chǎng)技術(shù)的創(chuàng)新浪潮，其原因離不開現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)的推進(jìn)從根本上改變了目前電站的監(jiān)視、控制和保護(hù)。綜合自動(dòng)化在繼電保護(hù)中不斷融合，具體可以體現(xiàn)為功能的集成以及信息、資源共享，實(shí)現(xiàn)智能控制。通過使用遠(yuǎn)方終端單元，可以實(shí)現(xiàn)電站信息的測(cè)量、控制以及統(tǒng)計(jì)，相關(guān)信息可以全部納入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，取代了傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，不僅能降低電站的占地面積同時(shí)還能降低電站的設(shè)備投資，

同時(shí)其可靠性也得到進(jìn)一步提高。

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的二次系統(tǒng)各專業(yè)之間的界限以及設(shè)備的劃分，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置與控制中心的自動(dòng)通信，使得繼電保護(hù)邁入了新的層次，這也是未來電站技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，擁有更加齊全的功能、更高程度的智能化、更完善的保護(hù)系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在未來一定會(huì)不斷出現(xiàn)，并且不斷被應(yīng)用到我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)之中，會(huì)使得我國(guó)的電網(wǎng)技術(shù)達(dá)到暫新的水平。

4 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)一定會(huì)不斷更新不斷發(fā)展。理論和應(yīng)用方面的研究，會(huì)使得繼電保護(hù)技術(shù)的原理不斷得到突破，在應(yīng)用層面也將不斷得到改革。從數(shù)字化到信息化以及綜合自動(dòng)化，任重而道遠(yuǎn)，需要我們廣大的繼電保護(hù)工作者奉獻(xiàn)自己的一份力量。

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作者簡(jiǎn)介：孔海波（1983-），男，山東曲阜人，碩士，工程師，研究方向：電氣工程領(lǐng)域。