第一篇：繼電保護(hù)論文(第十二組李玲菊、顧帥、柴盛)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

班級(jí)：水動(dòng)091 作者（學(xué)號(hào)）：李玲菊（200902120145）（組長）

顧 帥(200902120113)

柴 盛(200902120105)日期：2011年10月20日

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

內(nèi)容摘要

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以迅速地，有選擇地，安全可靠地將故障設(shè)備隔離出電力系統(tǒng)，從而達(dá)到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。論述了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的任務(wù)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求。繼電保護(hù)的基本原理及繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成，并論述了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)類別及優(yōu)劣；提出了繼電保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)

運(yùn)行現(xiàn)狀 發(fā)展前景

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

目錄

引言

第一部分 繼電保護(hù)的任務(wù)………………………………………………………… 第二部分 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求………………………………………………… 第三部分 繼電保護(hù)的原理及構(gòu)成………………………………………………… 第四部分 我國電力系統(tǒng)…………………………………………………………… 第五部分 繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………… 第六部分 繼電保護(hù)的未來來發(fā)展…………………………………………………

（一）計(jì)算機(jī)化……………………………………………………………………

（二）網(wǎng)絡(luò)化………………………………………………………………………

（三）保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化…………………………………………

（四）智能化……………………………………………………………………… 第七部分 結(jié)束語…………………………………………………………………… 第八部分 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

引言

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展及不斷融入，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置功能越來越強(qiáng)大。保護(hù)的范圍也越來越廣，除了輸電線路以外，發(fā)電機(jī)，變壓器，母線等也成為繼電保護(hù)裝置保護(hù)的對(duì)象。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)展為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷注入了新的活力。因此，繼電保護(hù)技術(shù)在40余年時(shí)間里完成了發(fā)展的四個(gè)階段，即機(jī)電式、晶體管式、集成電路式和微機(jī)式。

在20世紀(jì)60年代中期我過已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

20世紀(jì)60年代中期到80年代中期是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時(shí)代。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)。從90年代開始繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)繼電保護(hù)時(shí)代。

電能的產(chǎn)生、輸送、分配和使用四個(gè)環(huán)節(jié)共同組成電力系統(tǒng)，隨著經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)、生產(chǎn)水平的增高，家電設(shè)備、企業(yè)用電機(jī)器增多，發(fā)電機(jī)容量增大及電力系統(tǒng)范圍的不斷擴(kuò)大。使得繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用范圍和深度越來越廣。

如何保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率，如何防止電氣事故近年來已經(jīng)成為迫切需要解決的技術(shù)問題。繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)發(fā)電機(jī)組和供電系統(tǒng)的安全起重大作用。在電力系統(tǒng)中是不可或缺的，其重要性決定了該技術(shù)必須得到不斷完善與發(fā)展。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

第一部分 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的任務(wù)

1、當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，有選擇性的將故障元件從系統(tǒng)中快速自動(dòng)切除，使其損壞程度減到最輕，以避免故障元件繼續(xù)遭到破壞。保證系統(tǒng)其它非故障部分能繼續(xù)運(yùn)行。

2、反應(yīng)電力系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)，一般發(fā)生報(bào)警信號(hào)。提醒值班人員進(jìn)行處理，無人值班情況下，繼電保護(hù)裝置可視設(shè)備承受能力作用于減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。

第二部分 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求

1、選擇性，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。

2、速動(dòng)性。繼電保護(hù)允許而又可能以最快速度動(dòng)作于斷路器的跳閘，斷開故障元件。從而以快速動(dòng)作減輕元件損壞程度。有利于故障后電力系統(tǒng)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3、靈敏性。是指電力系統(tǒng)反應(yīng)故障的能力。通常以靈敏系數(shù)表示。

4、可靠性。是對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求。

第三部分 繼電保護(hù)的基本原理及其構(gòu)成

1、基本原理。總體來說可以概括為：提起和利用差異。即區(qū)分出系統(tǒng)的正常、不正常故障和故障三種運(yùn)行狀態(tài)。選擇出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的設(shè)備，尋找到電力系統(tǒng)在這三種運(yùn)行狀態(tài)下的可測參數(shù)的差異，并提取并利用這些可測參數(shù)差異實(shí)現(xiàn)對(duì)三種運(yùn)行狀態(tài)的快速區(qū)分。

2、繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成。通常由測量比較元件、邏輯判斷元件和執(zhí)行Ｌ輸出元件三部分構(gòu)成。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

（1）測量比較元件的作用是測量通過被保護(hù)設(shè)備的電氣量。并與給定值進(jìn)行比較。

（2）邏輯判斷元件：根據(jù)測量比較元件輸出邏輯信號(hào)的性質(zhì)，先后順序，持續(xù)時(shí)間等使繼電保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判斷故障的類型和范圍。最好確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘，發(fā)出信號(hào)或不動(dòng)作。并將對(duì)應(yīng)的指令傳給執(zhí)行輸出元件。(3)執(zhí)行輸出元件是根據(jù)邏輯部分傳來的指令。發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息，發(fā)出信號(hào)或不動(dòng)作。

第四部分 我國電力系統(tǒng)

繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，它與電力系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行可靠性要求的不斷提高密切相關(guān)。熔斷器就是最初出現(xiàn)的簡單過電流保護(hù)，時(shí)至今日仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，用電設(shè)備的功率、發(fā)電機(jī)的容量不斷增大，發(fā)電廠、變電站和供電網(wǎng)的結(jié)線不斷復(fù)雜化，電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大，熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，于是出現(xiàn)了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。本世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器才開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。這個(gè)時(shí)期可認(rèn)為是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的開端。

自本世紀(jì)初第一代機(jī)電型感應(yīng)式過流繼電器（1901年）在電力系統(tǒng)應(yīng)用以來，繼電保護(hù)已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。在最初的二十多年里，各種新的繼電保護(hù)原理相繼出現(xiàn)，如差動(dòng)保護(hù)（1908年）、電流方向保護(hù)（1910年）、距離保護(hù)（1923年）、高頻保護(hù)（1927年），這些保護(hù)原理都是通過測量故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)工頻量來檢測故障的。盡管以后的研究工作不斷發(fā)展和完善了電力系統(tǒng)的保護(hù)，但是這些保護(hù)的基本原理并沒有變，至今仍然在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中起主導(dǎo)作用。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

繼電保護(hù)裝置是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備。滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求是繼電保護(hù)發(fā)展的基本動(dòng)力。快速性、靈敏性、選擇性和可靠性是對(duì)繼電保護(hù)的四項(xiàng)基本要求。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員借助各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段作出不懈的努力。經(jīng)過近百年的發(fā)展，在繼電保護(hù)原理完善的同時(shí)，構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的元件、材料等也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護(hù)裝置經(jīng)歷了機(jī)電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機(jī)式等不同的發(fā)展階段。

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)，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，對(duì)全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而60年代是我國機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

自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(shí)代。在此期間，從70年代中，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(shí)代。

國內(nèi)微機(jī)保護(hù)的研究開始于70年代末期，起步較晚，但發(fā)展很快。1984年我國第一套微機(jī)距離保護(hù)樣機(jī)在試運(yùn)行后通過鑒定并批量生產(chǎn)，以后每年都有新產(chǎn)品問世；1990年第二代微機(jī)線路保護(hù)裝置正式投入運(yùn)行。目前，高壓線路、低壓網(wǎng)絡(luò)、各種主電氣設(shè)備都有相應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置在系統(tǒng)中運(yùn)行，特別是線路保護(hù)已形成系列產(chǎn)品，并得到廣泛應(yīng)用。我國在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)率為43.99％，線路微機(jī)保護(hù)占86％，到2003年底，220kV以上系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)已占到70.29％，線路的微機(jī)化率達(dá)到97.6％。實(shí)際運(yùn)行中，微機(jī)保護(hù)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 的正確動(dòng)作率要明顯高于其他保護(hù)，一般比平均正常動(dòng)作率高0.2～0.3個(gè)百分點(diǎn)。國產(chǎn)微機(jī)保護(hù)經(jīng)過多年的實(shí)際運(yùn)行，依靠先進(jìn)的原理和技術(shù)及良好的工藝已全面超越進(jìn)口保護(hù)。從80年代220KV及以上電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)全部采用進(jìn)口保護(hù)，到現(xiàn)在220KV系統(tǒng)繼電保護(hù)基本國產(chǎn)化，反映了繼電保護(hù)技術(shù)在我國的長足發(fā)展和國產(chǎn)繼電保護(hù)設(shè)備的明顯優(yōu)勢。

微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的成熟與發(fā)展是近三十年來繼電保護(hù)領(lǐng)域最顯著的進(jìn)展。經(jīng)過長期的研究和實(shí)踐，現(xiàn)在人們已普遍認(rèn)可了微機(jī)保護(hù)在電網(wǎng)中無可替代的優(yōu)勢。微機(jī)保護(hù)具有自檢功能，有強(qiáng)大的邏輯處理能力、數(shù)值計(jì)算能力和記憶能力，并且具備很強(qiáng)的數(shù)字通信能力，這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，更高性能、更高精度的數(shù)字外圍器件的采用，一直是微機(jī)繼電保護(hù)不斷發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

第五部分 繼電保護(hù)的發(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)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。

建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無到有，在大約10年的時(shí)間里走過了先進(jìn)國家半個(gè)世紀(jì)走過的道路。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)［1］，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，對(duì)全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到 8

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

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(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)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(dòng)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500 kV線路上［2］，結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國外進(jìn)口的時(shí)代。在此期間，從70年代中，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(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)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［3］，天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)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70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。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［5］，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。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。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過鑒定。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)，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。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?？梢哉f從90年代開 始我國繼電保。始我國繼電保。護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

第六部分 繼電保護(hù)的未來發(fā)展

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化保護(hù)控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。.1 計(jì)算機(jī)化

隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問世，不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。

南京電力自動(dòng)化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，1988年即開始研究以32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測量一體化微機(jī)裝置，目前已與珠海晉電自動(dòng)化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在 CPU內(nèi)。電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿足對(duì)當(dāng)前和未來微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。

繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但對(duì)如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。2、網(wǎng)絡(luò)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，使人類生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)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(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)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(shí)主要指安全自動(dòng)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(gè)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(gè)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)動(dòng)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)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。

對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

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愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過很長的時(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)。

對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對(duì)未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(gè)(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時(shí)，各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí)，只能錯(cuò)誤地跳開本回路，不會(huì)造成使母線整個(gè)被切除的惡性事故，這對(duì)于象三峽電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。

由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。

3、保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化

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 12

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運(yùn)行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。

目前，為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個(gè)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。

4、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)各個(gè)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［7］。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(dòng)或拒動(dòng)；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(shí)都可正確判別。其它如 13

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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［8］?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

第七部分 結(jié)束語

建國以來，我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)代。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)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。國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢為：計(jì)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，這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活 動(dòng)的廣闊天地

第八部分 參考文獻(xiàn)

1、王梅義.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù).2、沈國榮.工頻變

1、楊奇遜，微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)

3、吳斌，劉沛，陳德樹，繼電保護(hù)中的人工智能及其應(yīng)用

4、張宇輝，電力系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)

5、葛耀中，新型繼電保護(hù)與故障測距原理與技術(shù)

6、葛耀中，自適應(yīng)繼電保護(hù)及其前景展望

7、楊奇遜，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢

8、王梅義，高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù)化量方向繼電器原理的研究