我国电力系统继电保护技术特点和发展趋势

摘要： 本文通过回顾我国电力系统继电保护技术发展的历程，概述继电保护技术的成就，以此提出继电保护技术新的要求与新发展趋势，即继电保护计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量、数据通信一体化。

关键词： 电力系统；继电保护技术；计算机；发展趋势

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）31-0030-02

1 概述

电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展和不断适应电力系统发展要求而发展的。智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，被认为是2l世纪电力系统重大科技创新和发展趋势。作为全球最大的公用事业企业，国家电网公司根据我国特高压电网建设规划，结合大力发展风电等清洁新能源政策，充分考虑世界电网发展新趋势及我国电网现状，提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标。电力系统继电保护及其自动化是针对电力系统继电保护和自动装置的研究，涉及到一次系统故障后一些参数的变化，但主要的是研究继电保护的构成，设计和整定等问题。电力系统及其自动化与前者的区别只要是加强对电力系统的研究，如对系统特点、运行方式、故障分析等，对相应的自动装置的研究。

2 电力系统继电保护和自动化

自适应继电保护的理念开始于二十世纪八十年代左右，它能够实时监测电力系统的运行状况，根据运行状况的变化，以及运行中出现的故障，及时的对保护定值、性能、特性等进行调整。自适应继电保护的宗旨是针对电力系统出现的种种变化，最大限度的采取继电保护的性能，这种新的继电保护技术受到了人们的广泛关注，提高了微机保护的活力，能够有效的改善系统响应时间，广泛应用于输变电线路的距离、变压器、发电机、自动重合闸等的保护工作等中。虽然自适应保护技术的起步时间较早，目前来说也取得了不错的效果，但还有很大的提升空间，如果想要达到真正的自适应，我们还有很长的一段路要走。

智能电网是以物理电网为基础，充分利用先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术，把发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。作为电力系统安全稳定第一道防线的继电保护，按传统电网进行设计和配置不能适应于智能电网。智能电网的技术特点将影响现有继电保护的应用。

智能电网的一个重要特征是数字化，对继电保护而言：一是测量手段的数字化，广泛采用电子式互感器和数字接口；二是信息传输方式的数字化，传统变电站采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被以光纤为媒介的网络数字传输所代替。电子式互感器的优越性在于其采用光电转换原理进行测量，体积小、绝缘性能好。对继电保护其最大的优势是传输频带宽、暂态性能好，不存在电磁式互感器和电容式电压互感器等传统互感器的测量误差和暂态特性，能很好地将电力系统运行状态信号传N-次侧。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广，传统的互感器将逐步退出运行。

3 微机继电保护的主要特点

研究和实践表明，与传统的继电保护相比，微机保护有许多优点，其主要特点如下：

①改善和加强的功能和性能的继电器动作是很高的。主要表现在日常可能很难得到保护功能，其强大的内存可以达到更好的故障保护的组成部分。②可以很容易地扩展到其他辅助功能。如故障录波，波形分析，这样可以轻松地添加低频减载，自动重合闸，故障记录，故障定位等功能。③容易获得可靠信息，并通过串行端口到本地或远程计算机通信。④采用标准的通信协议（通信开放系统），使设备可以进行通信。

随着智能网技术的发展，对于继电器技术而言，一方面，可以挖掘，如神经网络，遗传算法，进化规划，模糊逻辑等其他应用智能技术，以解决传统技术难以解决的实际问题。另外，除了全面的监测和防御控制，通信，集成能力，还能够提供保护设备和数据事件的日常管理。

变电站自动化技术的提高，计算机控制和数字设备的保护逐渐取代了传统模式，与传统的保护和控制的单个应用程序是在同一平台上集成实施计算机，保护监测和测量设备的管理和传输。可以预见，未来微机保护系统会自动更人性化，智能化，将确保安全对中国的电力系统运行的稳定性，保证国民经济快速持续发挥更大的作用。

4 未来继电保护技术的发展前景

继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。近几年，我国电网得到了快速发展，电网新技术的应用促进了我国继电保护技术的发展，继电器的应用相当广泛。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。继电保护不仅最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，还可以满足电力系统的某些特定要求。所以，继电保护被称为电网安全运行的第一道防线。

保护、控制、测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得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。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果。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。

5 结束语

本文首先介绍了电力系统中继电保护技术的发展过程，然后详细论述了继电保护技术的应用，最后指出了电力系统中继电保护技术未来的发展方向。相信通过更多专业人士的共同努力，一定会更好的应用继电保护技术，做好电力系统中的继电保护工作，从而保证电力系统的持续稳定运行，为社会经济发展和群众生产生活做出更大的贡献。

参考文献：

[1]刘柏林，吕曼丽.电力系统继电保护新技术的发展与分析[J].科技信息（教学教研），2008（04）：12-14.

[2]严兴畴.继电保护技术及其应用[J].科技咨询，2008（05）：112-114.

[3]周培华.浅谈电力系统中继电保护的发展趋势[J].科技咨询导报，2007（07）：18-20.

[4]林正馨.电力系统继电保护[M].水利电力出版社，1985.

[5]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，1988.

[6]葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用[J].继电器.