浅谈电力系统继电保护的现状与发展

　　摘要:概述继电保护系统的作用、组成和基本要求，回顾我国电力系统继电保护技术发展的过程和现状。提出未来继电保护发展的趋势是：计算机化、网络化、智能化和综合自动化。
　　关键词:继电保护；作用；组成；现状；发展
　　一、引言
　　电力系统由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备组成。而在电力系统中常见有危险故障和一些异常运行状态，而这些现象会发展成事故，使整个系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，以致造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步，甚至造成设备损坏和人身伤亡。因此，切除故障元件的时间必须要求短到十分之一秒甚至更短。而这个任务靠人工操作是不可能完成的，所以要有一套自动装置来执行这一任务。
　　二、继电保护的作用及组成
　　（一）继电保护的作用
　　当电力系统的被保护元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，防止故障范围扩大，以保证无故障部分继续保持正常运行，并使故障元件免于继续遭受损害；当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时，继电保护装置应能及时反应，根据运行维护条件，向运行值班人员发出声光报警、图文信息等警告信号。此时一般不要求保护系统迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度设定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
　　（二）继电保护的组成
　　继电保护的组成一般由测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分和执行部分组成。
　　三、继电保护的基本要求
　　继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。
　　（一）动作选择性---指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障。上、下级电网（包括同级）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电。
　　（二）动作速动性---指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。
　　（三）动作灵敏性---指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数（规程中有具体规定）。通过继电保护的整定值来实现。整定值的校验一般一年进行一次。
　　（四）动作可靠性---指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作，在正常运行状态时，不该动作时应可靠不动作。任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行，可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求
　　四、继电保护的发展及现状
　　电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。随着社会现代化的不断发展，用电设备的数量和功率以及发电机组的容量不断增大，电力系统越来越庞大，人民生活对电力系统的依赖性越来越强，对电力系统的稳定性要求也越来越高。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、网络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了新的活力，因此我国继电保护技术的发展可谓日新月异，先后经历了50年代的机电式继电保护时代、从60年代中到80年代中的晶体管式继电保护时代、从80年代中到90年代中的集成电路式继电保护时代、从90年代到现在的微机式继电保护时代。
　　目前、我国新建的发电厂、变电站、高压输电线路等电力系统已全部现实微机式综合自动化继电保护。
　　五、继电保护的未来发展方向
　　随着基础科学技术的发展，继电保护技术未来的发展方向将是向计算机化、网络化、智能化和综合自动化发展。
　　（一）计算机化
　　随着电力系统的不断发展，对继电保护系统也提出了更高的要求：除了基本的保护功能外，还应具有更高的数据处理能力，更大容量的故障信息和数据的存储空间，更强大的通信功能，以及与其他保护装置、控制装置、电力调度系统等联网以实现全系统数据、信息和网络资源供享的能力等。计算机技术的迅猛发展，计算机的运算、存储，通讯等性能得到不断加强，这就为继电保护系统的计算化提供了坚实的基础。继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势，计算机化的内涵不仅包括设备、操作、监视系统的微机化，还包括系统的功能软件化和信号数字化，完全摒弃各种机电式、机械式、模拟式设备，不断提高继电保护的速动性、灵敏性、可靠性，为电力系统取得更大的经济效益和社会效益。
　　（二）网络化
　　20世纪50年代，人们开始将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来进行研究，这就是后来发展成的计算机网络技术。计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，其与继电保护的结合是实现现代电力系统安全、稳定运行的重要保证。现代电力系统继电保护要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，使得各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要电气设备的保护装置用计算机网络连接起来，即实现微机保护装置的网络化。现在微机保护的网络化已经开始实施，但是它还处于起步阶段，仍有较大的发展空间和潜力。
　　（三）智能化
　　随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中。近年来人工智能技术如自适应理论、人工神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用,从而使继电保护的研究向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也有其独特的求解复杂问题的能力。
　　随着电力系统的高速发展和计算机、通信等各种技术的进步和发展,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。将不同的人工智能技术结合在一起,分析不确定因素对保护系统的影响,从而提高保护动作的可靠性,是今后智能保护的发展方向。
　　
　　
　　（四）综合自动化
　　随着现代计算机技术、通信技术和网络技术的发展，微机继电保护装置将可从网上获取电力系统的运行和故障信息和数据，也可将它所获取的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端是，即继电保护系统在完成继电保护功能的同时，还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信等方面的综合自动化。
　　综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则,改变了常规保护装置不能与调度(控制)中心通信的缺陷,给电力系统自动化赋予了更新的含义和内容,代表了电系统自动化技术发展的一种潮流。随着科学技术的发展,功能更全、智能化水平更高、系统更完善的电力综合自动化系统,必将在中国电网建设中不断涌现,把电网的安全、稳定和经济运行提高到一个新的水平。
　　六、结束语
　　随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术、通信技术和人工智能技术以及继电保护理论的发展,继电保护技术还存在着很大的发展空间。其发展将出现原理突破和应用革命,由数字时代跨入信息化时代,发展到微机智能综合自动化水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的挑战,也为其提供了广阔的发展天地。
　　参考文献：
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