電力系統(tǒng)繼電保護的現(xiàn)狀及發(fā)展前景展望

摘 要：針對電力系統(tǒng)繼電保護問題，本文首先介紹了繼電保護的基本知識，并對繼電保護裝置進行了簡單的介紹。然后介紹了繼電保護的發(fā)展現(xiàn)狀，最后對繼電保護的發(fā)展進行了分析和展望。希望對我國電力系統(tǒng)繼電保護工作的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；現(xiàn)狀與發(fā)展前景

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

1 概述

電力系統(tǒng)的運行情況是社會生活的正常進行的基礎(chǔ)。因此電力系統(tǒng)需安全可靠，并且提供質(zhì)量高、經(jīng)濟性好的電能供應(yīng)。然而在某些情況下，比如自然環(huán)境、設(shè)備老化或故障以及人為因素的影響等等，都可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障，造成電力系統(tǒng)的運行不正常。故障和異常的出現(xiàn)會危害到整個電力系統(tǒng)的安全運行，這時系統(tǒng)的自動化措施會策略性的解決事故，保障電力系統(tǒng)的正常工作，這一系列自動化措施被稱之為電力系統(tǒng)的繼電保護。繼電保護表現(xiàn)出了良好的電路保護功能，并且運行穩(wěn)定，操作靈活，與電力相關(guān)的各個行業(yè)都離不開繼電保護。

2 電力系統(tǒng)繼電保護概述

2.1 電力系統(tǒng)繼電保護的原理

電力系統(tǒng)故障中，各種形式的短路是最常見也是對系統(tǒng)危害最大的故障。因此繼電系統(tǒng)通過使用帶觸點的繼電器，對各種電機、變壓器（特別是高壓變壓器）以及輸變線等加以保護，以減少故障對電力系統(tǒng)的損害，保證電網(wǎng)的供電正常。

繼電保護裝置以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，當電力系統(tǒng)中的電氣元器件出現(xiàn)故障（短路等情況）時，保護裝置能及時向管理者發(fā)出警示信號，并自動使斷路器跳閘切斷電路。

2.2 電力系統(tǒng)繼電保護裝置

電力系統(tǒng)中使用繼電保護裝置，可以實現(xiàn)兩個方面的功能：一是管理者通過裝置傳送的數(shù)據(jù)及時掌握電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并實時監(jiān)控運行狀態(tài)不正常的電氣元器件，當器件出現(xiàn)故障時可以及時處理，有效減少電力設(shè)備的損壞，避免安全事故的發(fā)生；二是利用保護裝置本身的功能設(shè)計，裝置可以通過觸點有選擇的將故障元件切除，以保障其他正常原件的運行。

繼電系統(tǒng)裝置的基本組成如圖1所示，詳細結(jié)構(gòu)組成如圖2。

3 電力系統(tǒng)繼電保護現(xiàn)狀

目前電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)以已得到廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展過程大致分為四個階段：電磁型、晶體管、集成電路式和微機式繼電保護技術(shù)。當前的繼電保護技術(shù)處在微機繼電保護階段，并在快速發(fā)展。

微機繼電保護不僅具有傳統(tǒng)繼電保護的功能，而且操作方便靈活，目前以發(fā)展實時顯示設(shè)備參數(shù)、定位故障等功能。特別是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新技術(shù)的引入，繼電保護的發(fā)展更是迅速。

（1）通過引入IT技術(shù)，將計算機與電力系統(tǒng)連接起來，繼電保護可以將故障測量、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)保護整個過程融為一體。

（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，能夠快速解決電力系統(tǒng)中的非線性問題，及時分析電網(wǎng)的各項參數(shù)，預(yù)判故障的發(fā)生位置，提前做好應(yīng)對措施。

（3）引入新型的光學(xué)數(shù)字式電壓、電流互感器替代傳統(tǒng)的電感式測量儀器，測量結(jié)果精確度更高。

（4）電網(wǎng)系統(tǒng)入網(wǎng)，實現(xiàn)廣域保護。

4 電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展前景分析

4.1 計算機化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

計算機的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，為各項工作的開展提供了強有力的通信手段。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，目前我國電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量巨大，與之相比繼電保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信手段則相對落后，難以滿足當前電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。因此繼電保護的發(fā)展不應(yīng)只滿足于切除系統(tǒng)中的故障元件等技術(shù)層面，更應(yīng)該立足于整個電力系統(tǒng)的安全性、可靠性，結(jié)合計算機技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)資源來進行現(xiàn)代化的繼電保護。

首先整個電網(wǎng)系統(tǒng)的廣域連接，要求繼電保護具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，并有足夠大的存儲空間以存儲大量的故障信息；然后為了保障信息傳輸?shù)募皶r性和有效性，電力繼電保護系統(tǒng)還要具有強大的通信能力，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的資源共享，數(shù)據(jù)和信息能夠及時得到傳輸。

另外隨著計算機局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)在大規(guī)模自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，電力繼電保護裝置系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的抗電磁干擾能力，對數(shù)據(jù)的高速、準確、實時傳輸提供了保障

4.2 智能化發(fā)展

在傳統(tǒng)的電力繼電保護中，已實現(xiàn)了自動報警、自動調(diào)節(jié)、自動切除等智能化操作，并實現(xiàn)了系統(tǒng)事故的自動判別與處理、智能決策、在線自診斷等。為了提高繼電保護系統(tǒng)智能化操作，自適應(yīng)理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、模糊邏輯、專家控制和蟻群算法等智能算法目前已廣泛應(yīng)用到系統(tǒng)中。因此將來繼電保護智能化的系統(tǒng)具有目前已有的特點外，還會具有人機一體化、自組織能力、學(xué)習能力與自我維護能力；甚至會具有類人思維的能力等等。

4.3 數(shù)字化發(fā)展

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，數(shù)字化變電站的建設(shè)成為電網(wǎng)建設(shè)的主流。一方面，數(shù)字化變電站可以減少自動化設(shè)備數(shù)量和設(shè)備的檢修次數(shù)和時間，提高系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的使用率。另一方面，數(shù)字化變電站可以減少占地面積和投資成本，還可以實現(xiàn)資源信息的共享。數(shù)字化技術(shù)是需要不斷發(fā)展和完善的技術(shù)。它的研究和應(yīng)用是一個持續(xù)、漸進的發(fā)展過程，相信在不久的將來它一定會成為繼電保護的主流技術(shù)。

4.4 控制、保護、數(shù)據(jù)通信、圖形顯示一體化

在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化的發(fā)展趨勢下，電力系統(tǒng)的整個保護裝置可以視為多功能、多操作的計算機。它能夠從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的各種數(shù)據(jù)，并將它獲得的及它自身的數(shù)據(jù)和信息發(fā)送出去。因此有必要將繼電保護系統(tǒng)的控制端、保護方式、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、測量監(jiān)視、圖像監(jiān)控等集中于一體，未來的電力繼電保護裝置會具有繼電保護功能，還具有監(jiān)視整個系統(tǒng)實時運行、并對開關(guān)設(shè)備及過程控制設(shè)備操作進行控制的功能。

4.5 輸電技術(shù)出現(xiàn)新突破

電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和突破，直流輸電技術(shù)也在日益成熟。在這樣的情況下會促生多種新的發(fā)電方式，其產(chǎn)生的電能都會以直流電的方式輸送，比如磁流體發(fā)電、電氣體發(fā)電、燃料電池和太陽能電池等等。這意味著直流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中必將得到更多的應(yīng)用。另外超高壓輸電也表現(xiàn)出了優(yōu)越性，比如增加輸送容量，增長了傳輸距離，降低了單位功率電力傳輸?shù)墓こ淘靸r，并且能夠減少線路對能量的損耗，線路走廊所占地面積也大大縮減，這些都說明直流輸電具有顯著的綜合經(jīng)濟效益和社會效益，在將來的繼電保護中會得到發(fā)展和應(yīng)用。

結(jié)語

綜上所述，在我國經(jīng)濟和社會快速發(fā)展的時期里，各項生產(chǎn)活動的進行都需要大量的電力，高效可靠地的電力繼電保護是電力系統(tǒng)正常、平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)，也是我國經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展的要求。在先進IT技術(shù)、自動化控制技術(shù)等先進技術(shù)的支持下，繼電保護必將會面臨新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，繼電保護將不斷向著計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化和綜合自動化的方向發(fā)展。因此思想上必須與時俱進，明確電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)和意義，及時掌握技術(shù)發(fā)展的方向，將新技術(shù)不斷應(yīng)用到繼電保護中。

參考文獻

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