輸電線路繼電保護現狀及發展趨勢探討

摘 要：隨著智能電網建設步伐的進一步加快，繼電保護裝置要向適應智能電網微機保護數字信息化、集成網絡化、功能一體化、自適應調控等方向發展，以便為智能電網的可靠建設提供重要的技術支撐。

關鍵詞：輸電線路；繼電保護；智能電網

伴隨著科學技術的進一步發展，輸電線路繼電保護技術也日趨成熟。我國輸電線路繼電保護在過去50余年的時間里主要經歷了4個發展階段，即：60年代中后期，整流型距離保護在電力系統中的應用為日后繼電保護技術的快速發展夯實了基礎；70年代中后期，開始在電力系統中推廣使用晶體管型保護；80年代后期，集成電路日趨完善，基于集成電路的繼電保護已構成相應完整體系；90年代至今，輸電線路繼電保護已完全進入微機自動化、數字化、網絡化保護時代。回顧我國輸電線路繼電保護發展史，在四個發展階段期中出現了模擬式向數字化轉換、電磁式保護裝置向微機集成智能化信息化裝置轉變[1]。

1 微機保護數字信息化

微機保護已成為當前輸電線路繼電保護的核心，但目前在工程中使用的微機裝置依然存在一些問題，尤其是集成電路芯片大多是通用型或用于工控自動化的常規芯片，需要結合我國輸電線路實際運行工況特性，研究出繼電保護裝置專用芯片。加上輸電線路對微機繼電保護裝置實時性、安全性、可靠性等方面相當苛刻的技術要求，研發出用于輸電線路繼電保護領域專用的芯片，將成為智能電網進一步發展不可或缺的技術基礎。另外，繼電保護微機數字信息化是電力系統不可逆轉的重要發展趨勢，因此，如何更好地滿足電力系統相關特性技術要求，如何合理進行優化設計進一步提高繼電保護裝置動作的實時性、安全性、可靠性，以及如何獲得更多的經濟效益和社會效益，尚須理論結合實踐在工作中進行具體深入探討[2]。

2 繼電保護系統集成網絡化

輸電線路常規繼電保護裝置大多只反映本保護安裝側的電氣量，相應建立的縱聯差動保護也僅是把對側一定的數據信息傳輸過來，相鄰線路其他保護信息則只能靠觸點作為開關量接入保護系統，信息采集量非常有限且需要大量的控制信號電纜，不僅不能實現數據信息資源的實時傳輸共享，同時大量采用控制信號電纜，一方面增加成本，另一方面很不利安裝調試和后期檢修維護。當前，變電站自動化系統已較為成熟應用光纖以太網、雙光纖以太自愈環網技術，實現了數據信息資源的實時傳輸共享，綜合性價比較高。借助成果應用技術，輸電線路網絡化保護也應廣泛采用10M、100M雙光纖以太自愈環網技術，可采集到現場執行單元的數據信息實時上傳到公共測控保護單元，并經站控層協調綜合處理后，形成對應的調控決策，提高繼電保護裝置動作的實時性和可靠性。利用光纖以網絡實現的分布集控式保護，顯然比常規集中式保護其動作可靠性和調控決策準確性更高。另外，繼電保護系統的集成網絡化保護體系，可以節省大量控制信號電纜的使用，真正實現測控、保護、錄波、網絡、通信的集成一體化，這也將是未來一段時間內輸電線路繼電保護研究的核心方向。

3 測控、保護、錄波、網絡、通信一體化

當輸電線路繼電保護裝置實現計算機信息化和網絡集成化的基礎上，集控中心的繼電保護保護裝置實際可以認為是一臺高性能、多功能的高級應用計算機，也是整個輸電網絡系統計算分析、運行決策網絡的一個高特性參數的智能終端。將繼電保護裝置直接安裝在被保護對象旁，利用光纖網絡將對應的數字信號傳輸到集控中心，這樣可以節省大量控制信號電纜的使用，提高工程投資的經濟效益。且采用光纖作為信息傳輸網絡的數據介質，在一定程度上可以免除電磁干擾。目前，光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已在理論上獲得成熟研究成果，并已處于工程實踐應用研究試驗階段，這將為基于IEC61850標準集成網絡模型的智能電網建設提供重要的保障條件。

4 自適應繼電保護技術

自適應繼電保護技術是提高輸電線路運行安全可靠性的重要措施之一，其主要思想在于通過合理的邏輯判斷和保護決策，盡可能地適應輸電線路中負荷波動、瞬時故障等各種運行工況，進一步改善輸電線路繼電保護的綜合性能。采用自適應保護技術，可以使繼電保護裝置的保護性能得到進一步優化，以通過合理的調控決策在線自動改變以適應系統運行工況的改變。目前，自適應保護技術在輸電線路保護領域的應用主要有自適應重合閘保護、自適應饋線跳閘保護、對串補輸電線路的自適應調度保護、以及自適應行波保護等。自適應繼電保護技術，通過合理改善或優化保護裝置的性能指標，體現了繼電保護裝置智能化、網絡化功能特性。從數據信息資源共享和硬件系統互操作等技術觀點來看，輸電線路測控、保護、錄波、網絡、通信一體化的自動化保護理念和體系，將在很大程度上推動自適應繼電保護原理和技術在輸電線路繼電保護領域中的廣泛應用。

5 基于IEC61850標準的繼電保護通信技術

IEC61850國際標準已作為電力系統無縫通信體系的主要標準，以實現不同廠家或同廠家不同型號IED智能電子設備間數據信息資源的傳輸共享和互操作，按照統一傳輸協議進行大量數據的實時傳輸[3]。也就是采用光纖作為數據信息傳輸媒介，將整個輸電線路繼電保護系統有效串接在起來，以構造一個數字化、網絡化、集成自動化的線路保護系統，這也必將是未來輸電線路繼電保護的重要方向。基于IEC61850標準建立集成化模型，其保護功能均會被抽象成一個個具體的邏輯功能節點，如：差動保護邏輯功能節點PDIF，其在具備自身應有的狀態、定值、測量值等特性外，還具有實時數據信息通信等功能，能夠完成對上對下數據信息的實時通信共享。將IEC61850標準與現代通信技術相結合應用，將對輸電線路繼電保護的優化設計、調度運行、以及維護檢修等產生較大影響。尤其是在IEC61850標準的基礎上，實現輸電線路繼電保護、數據通信、遠程操控等技術的集成網絡化，將成為輸電線路繼電保護領域研究的重要課題。

6 失步解列系統研究

失步解列作為輸電線路系統安全防護的最后一道防線。通過合理的優化將失穩的系統劃分為若干孤島進行獨立運行，并在繼電保護裝置的智能調控優化的基礎上，使各孤島中盡可能保持功率平衡，進而避免出現大規模的切機、切負荷等問題。目前，失步解列裝置多數固定安裝在電網系統中的主要聯絡線上，即利用聯絡線自身信息，一旦聯絡線兩側系統出現失步時則跳開聯絡線進行保護。但在有多條聯絡線相互互聯、失步運行工況較復雜的現代大電網系統中，要確保解列后的各個孤島安全可靠運行，安裝在聯絡線上的單個失步解列繼電器在保護實時性、可靠性、準確性等方面，均很難達到相關技術要求。因此，研發整合分散動作的失步解列裝置，并依據實時信息動態判別系統失穩模式，來構成自適應的失步解列調度控制系統，就是未來輸電線路繼電保護研究的重要方向。

參考文獻

[1]賀家李，宋從矩，李永麗，董新洲.電力系統繼電保護原理（增訂版）[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]楊昕.電力系統繼電保護技術發展[J].大眾用電，2007，（6）：25.

[3]王麗華，江濤，盛曉紅.基于IEC61850標準的保護功能建模分析[J].電力系統自動化，2007，31（2）：55-59.

作者簡介：蒙正春（1986-），男，籍貫：廣西南寧，職稱：助理工程師，學歷：本科，主要研究方向：繼電保護。