電力系統繼電保護新技術的發展與分析研究

摘 要：目前，作為主要能源之一的電力，對促進國民經濟的發展起著極其重要的作用，而繼電保護作為保障電力系統可靠運行的重要組成部分，它的發展和應用需要我們更加重視。文章對繼電保護的發展歷程進行了回顧，介紹了繼電保護的現狀，分析和探討了自適應控制技術、人工神經網絡、變電所綜合自動化技術等，最后對繼電保護設計的新思想進行了總結。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；發展；研究

1 前言

電力系統繼電保護經歷了機電式繼電保護、晶體管繼電保護、基于集成運算放大器的集成電路保護等幾個不同的發展時期。到了1990年前后，繼電保護技術發生了新的變化，從此進入了微機保護時代。微機保護有很多傳統保護不具備的強大處理能力，還發展了故障測距、故障錄波等諸多強大的處理功能。經過近30年的快速發展和應用，我國在微機保護方面取得了巨大的成功，在此基礎上也積累了豐富的經驗。隨著計算機技術快速得到發展和應用，新的原理和研究方法也不斷應用到計算機繼電保護技術中，使微機繼電保護的研究向更高的層次發展。

2 繼電保護現狀

現階段，由于國家對電力行業的不斷重視和資金支持力度的不斷加大，電力系統科研人員不斷研制出高新技術產品，特別是線路保護產品得到了廣泛的應用和發展。在實際的保護工作中，微機保護實現的控制和保護目標是很高的。目前，對于220kv的繼電保護裝置來說，我們國家已經基本達到了完全的國產化。

3 繼電保護新技術

3.1 信息網絡技術在繼電保護中的應用

當代繼電保護技術已經改變了過去的發展模式，已經朝著信息技術領域的方向發展。在自動化應用等方面，繼電保護裝置的配置具有靈活、可操作性強等特點。如果變電站綜合自動化采用保護、控制等單元分散的模式，在具體進行實施的過程中，還可以將保護相對獨立，還可以設置控制和測量合一；如果選擇將保護相對獨立，可以使用西門子的LSA678系統。如果想要控制和測量合一的話，可以選用CSC-2000系統即可。

3.2 可編程控制器在繼電保護中的應用

可編程控制器（PLC）將會使得整個的繼電保護實現自動化控制，減少人員的工作強度并保證工作的效率，實現了由傳統的繼電保護控制方式向自動化控制的發展。在通常的電力控制系統中，PLC通過認為的程序設置，通過軟件編程的方式來代替實際的各個分立元件之間的接線，實現復雜的邏輯關系。

3.3 智能化

1990年以來，隨著社會的發展和科技的不斷進步，人工智能技術也取得了前所未有的發展。與此同時，很多的科研人員也將人工智能技術引入到電力系統保護領域的研究當中，使得人工智能技術的應用領域得到了拓寬，并且使電力系統保護得到了很大的提升。由于人工神經網絡（ANN）具有很多本身特有的優勢，因此得到了廣泛的應用和發展。目前，人工神經網絡主要集中研究和突破自動控制和非線性優化等難題。近年來，電力系統繼電保護領域內出現了用人工神經網絡（ANN）來實現故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設備保護等。

3.4 自適應控制技術在繼電保護中的應用

自適應繼電保護是一種新型的繼電保護技術，采用自適應控制技術的理論應用到電力系統中的繼電保護中，使保護可以隨著電力系統的變化而不斷調整直到盡可能的適應，充分發揮保護的作用和性能。自適應繼電保護具有很多的優點，例如可以有效增強電力系統的可靠性，在一定程度上改善電力系統的響應作用、提高電廠的綜合效益等，在輸電線路的距離保護、變壓器保護、發電機保護、自動重合閘等領域內有著廣泛的應用前景。

3.5 變電所綜合自動化技術

綜合自動化系統的應用解決了以往二次系統在各專業界限和設備劃分原則等存在的一些問題，使得存在的缺陷得到了有效的解決，給變電所自動化工作帶來了創新性的變化，將更新的內容和意義帶入到了變電所，使得變電所的自動化技術有了進一步的提高，引領了自動化技術發展的潮流和趨勢。隨著科學技術的不斷進步和發展，在電力行業科研工作者和行業專家的努力下，超高壓變電所綜合自動化系統將會實現新的目標，具備的功能將更全，所設計的智能化水平更高、電力系統也會更完善，整個電網的安全、穩定和經濟運行也將提高到一個更新的水平。

3.6 廣域保護

隨著我國電網規模的不斷增長和擴大，電網的安全運行和穩定運行至關重要。近幾年，全球的幾次停電事故表明電力系統存在著一些非常嚴重的問題，最為關鍵的就是要做好繼電保護工作。廣域保護在立足于獲取廣域測量信息，以全新的方式進行有效的配置保護防線。廣域保護避免了傳統繼電保護存在的一系列弊端，將專注于保護整個系統，確保整個電力系統能夠安全穩定的運行，在執行保護的過程中，可以有效的識別電力系統的正常狀態、警戒狀態等一系列狀態，通過采取各種有效的保護措施，保證電網在故障后仍能保持所需的安全穩定工況。

3.7 新型互感器的應用

電力互感器是電力系統中實現有效控制和自動化的很關鍵的一個部件。因此，研究新型的互感器對提高電力系統繼電保護的性能和作用具有重要的現實意義。引起繼電保護應用的另一個根本性的革命可能是光電流互感器（OTA）、光電壓互感器（OTV）以及基于該種互感器的保護在電力系統中的應用。很多國家都已經研究和開發了OTA和OTV，做的比較好的有ABB公司等，而且在實際的電力系統中，這些公司和企業還進行了運行實驗，而且收到了很好的效果。我國在OTA和OTV方面也進行了一定的研究，但和國外之間還存在一定的差距。這些新型的互感器具有很多的優點，例如可以將高壓和弱電實現絕緣和隔離，這樣占地面積也會相應的減少，成本也會隨之降低；用光纖傳遞信號時，不會產生電磁干擾等一系列影響，可以使二次電纜的使用量大幅降低。

3.8 微機保護設計新思想

微機保護新算法的提出促進了微機保護的不斷發展，微機保護新算法可以較少計所耗的機時。目前，全波富氏算法和最小二乘算法應用的比較廣泛。模糊控制原理、自適應原理、綜合優化原理已在微機保護中獲得了良好的應用效果。有研究機構提出了網絡化通用硬件平臺和層次結構軟件平臺的設計思想，并對網絡應用的關鍵問題進行了深入研究和大量試驗，證實了網絡應用的高可靠性。

4 結束語

隨著計算機技術、通信技術的不斷發展和進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為計算機化、網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化，為電力系統的快速發展提供了更可靠、穩定、完善的保護。繼電保護必將隨著各種技術的進步和發展呈現更新的特征，也將獲得更廣泛的應用，電網也將運行的更安全、更穩定。

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