電力系統繼電保護新技術的發展研究

孫輝

摘 要：本文在結合當前信息技術不斷發展，人工智能技術不斷被應用的情況下，探討了電力系統繼電保護的新技術，從信息技術、人工智能、新型互感器等內容展開介紹，最后分析了電力系統繼電保護技術的未來發展趨勢，為新技術的研究提供可靠的理論借鑒，以期實現電力系統功能的完善。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；新技術；發展研究

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

近些年，信息技術的發展為很多行業提供了迅速發展的機會，電力系統繼電保護技術乘上了這一趟快車，結合自身特點，將信息技術應用到自己的運行中去，很大程度上改善了我國電力系統繼電保護的技術現狀，奠定了電力行業發展的新基礎，大大提高了繼電保護效果，確保了電力運行的穩定性和安全性。

1 電力系統繼電保護新技術

1.1 信息技術

信息技術在電力系統繼電保護中的應用主要表現在兩個方面：

一是數字信號處理技術。尤其是DSP技術，數字信處理技術隨之信息技術的發展不斷成熟，應用在電力系統繼電保護設備中，影響深遠；

二是小波變換技術。小波變換是指劃分一個信號為不同的位置和尺度的小波總和，小波變換為震蕩波形，持續周期較短，最多為幾周，波形形式多樣，也可能有新小波或者小波函數產生。小波變化的優勢是時頻局部化分析性能較好，可將信號或者圖像中一些小細節精確分析出來。

1.2 自適應控制技術

自適應控制技術是指根據電力系統自身運行方式，結合現有的故障狀態，通過實施定值改變來保護電力系統性能或者特性的一種新型繼電保護技術。圖1是自適應控制模型。自適應控制技術的應用能夠根據電力系統發生的變化實施有針對性的保護措施，大大改善了保護性能和電力系統運行狀態，使電力系統運行更具經濟性和安全性。自適應控制技術還能夠削弱電力系統出現的振蕩、故障發展、系統頻率變化以及在單相接地短路時出現的過渡電阻等對電力系統產生的影響。自適應控制技術在輸電線路自動重合閘、距離保護、發電機保護以及變壓器保護等方面，應用前景良好。

1.3 人工神經網絡技術

人工神經網絡技術是人工智能技術的一種，通過模仿人的腦細胞結構和功能、腦神經結構以及思維方式等增強這項技術的智能程度，具備較為復雜的動力學特性，可并行處理出現的問題。人工神經網絡技術具備記憶、學習以及聯想等功能，適應力、自組織能力較強，可以分類識別收集上來的故障樣本，在電力系統繼電保護中的應用主要體現在非線性優化、人工智能、自動控制以及信息處理等方面。

1.4 模糊理論

模糊理論在電力系統繼電保護中的應用主要表現在四個方面：

一是區分出現的多模振蕩是同步振蕩還是失步振蕩；

二是可對一些復雜系統的失步震蕩進行區分，在此基礎上解列系統，確保更加穩定、可靠的解列；

三是提取特征的依據是小波理論，區分變壓器勵磁故障與涌流的依據是模糊集法，即在提取變壓器勵磁涌流間斷角特征時，以小波變極大值符號特征為依據，這種識別故障的方式提供給了研究新變壓器保護的人員新的且較為先進的指導思路；

四是收集整理振動中所存在的無功功率和阻抗中電抗分量之間的關系，確定好振蕩中不對稱故障的選相，在正確選相的基礎上，電力系統就能借助距離保護系統及時切除振蕩中存在的這種不對稱故障。

1.5 可編程控制器

可編程控制器可以看作是一種體系結構較為特殊的計算機，應用在工業生產中可以通過編程語言完成便捷的控制工作。電力系統繼電保護操作較為復雜，需要定期改變操作任務，實現復雜的邏輯關系的處理，應用可編程控制器可以使處理電力系統中復雜的問題變得簡單易行，通過過重編程軟件代替原先的各分立元件接線。此外，還可通過用可編程控制器內所定義的各輔助繼電器將以往的機械觸點繼電器代替掉的方式，實現減少占地面積的目的，完成更為復雜的邏輯關系的處理，減輕工作人員的工作壓力，提高工作效率，確保工作質量。

1.6 新型互感器

互感器在電力系統中的應用的目的在于實現電力運行的自動化，近年來，光電流互感器與光電壓互感器在電力系統中的應用推動了電力系統繼電保護技術的深入發展。這種新型互感器優勢明顯，具有完全將高壓與弱電絕緣、隔離的特點，還能夠通過應用光纖來實現無電磁干擾影響的數據測量和信號傳遞，與相對較寬的頻帶響應，能使各種保護技術的性能得到改善，使繼電保護應用的條件與方式得到改善，經其應用范圍拓寬。

1.7 廣域保護

廣域保護是指通過收集整理電力系統所產生的多點信息，對產生的故障實現精確可靠的切除，避免故障可能對系統產生的影響，以分析得出的結果為依據采取相應的解決或控制措施。廣域保護系統擁有較好的繼電保護功能，其構成部分包括電網安全穩定檢測和控制主站、相量測量、通信線路、資料分析站、安全穩定控制裝置、廠站安全穩定監控子站及網絡服務器等。當前的電力系統繼電保護的廣域保護系統包括兩種：

一是應用廣域信息對電力運行狀態進行估計和安全監視，計算穩定邊界，實現最終的控制。側重于應用廣域信息，提高安全性能；

二是應用廣域信息實現繼電保護的控制。

1.8 綜合自動化技術

在繼電保護中應用綜合自動化技術，能夠實現資源的集成、共享與遠程控制，將遠方終端單元與微機保護裝置作為控制的核心，可在計算機系統中納入變電所的計費、控制、測量以及信號等回路，和以往所用的保護屏相比能夠節約變電所設備投資和占地面積，并能夠強化系統二次運行的穩定性與可靠性。綜合自動化技術相較于傳統的變電所二次系統而言具有較多優勢，主要表現在以下三個方面：

（1）微機化的設備控制、監視與操作

綜合自動化技術最大的特點就是實現了各個子系統的信號數字化與系統功能軟件化等，體現了電力系統的微機化特征。將常規變電所中的模擬式設備、機電式設備等一并摒除，提高了二次系統電氣性能的可靠性。監視與操作的微機化的實現，促進了人機聯系，使人機聯系更為密切，可實現變電所監視與控制的智能化。

（2）智能化的運行管理

故障錄波、自動報警、事故判斷和處理、電壓調節等是常規的綜合自動化技術的自動化功能，它還具備較為先進的功能，如在線自診斷功能，是指將獲得的信息向控制中心傳輸，更加主動的進行運行管理。

（3）光纜化與網絡化的通信局域

綜合自動化技術隨著光纖通信技術與局域網絡技術的廣泛應用，其自身性能也不斷改善，其中抗電磁干擾性能得到了提升。當前電力系統繼電保護對通信局域提出了光纜化與網絡化的要求，能使繼電保護的實時性得到保證，同時，通信局域的光纜化和網絡化能夠提高數據的傳輸速度，更加靈活的實現系統組態，實現了電纜的簡化，為施工提供了便利。

2 電力系統繼電保護新技術的發展趨勢

電力系統繼電保護新技術的未來發展趨勢表現在兩個方面：

一是網絡化趨勢的不斷推進。電力系統繼電保護裝置可看成是一種集多種功能于一體的計算機設備，通過從網上獲取并收整理電力系統運行、故障等方面的信息了解電力運行狀況，并將接收到的被保護元件的相關數據輸送至網絡控制中心。電力系統的繼電保護裝置向著更自動化的測量、獲得和控制信息的方向發展，因此，必須有配套的網絡信息技術輔助其發展。當前我國的繼電保護信息系統自動化設備的發展已經相對成熟，在分析故障、計算數據、搜集保護信息、信息的網絡化傳輸等方面均有一定經驗。但是，需要在專業的技術層面繼續深入研究網絡化在繼電保護裝置的應用，當不管怎樣，網絡化是電力系統繼電保護新技術的未來發展趨勢；

二是人工智能將越來越多的在繼電保護裝置中發揮重要作用。目前已經應用到繼電保護技術中去的有人工神經網絡技術和模糊理論等。用人工神經網絡技術解決無法用方程式解決的非線性問題，因其具有自組織、分布式存儲的特點，在判斷故障類型、測定故障距離、保護主設備等方面應用廣泛。神經網絡技術可以通過分析大量故障樣本正確判斷故障類型，模糊理論、遺傳算法等其他人工智能技術也擁有各自獨特的求解能力，求解速度較快。正因為人工智能技術的獨特優勢，在為了的電力系統繼電保護技術的發展中，將呈現出應用越來越深入和廣泛的趨勢。

結語

電力系統繼電保護新技術的發展依托于社會經濟的快速發展和信息技術的廣泛應用，越來越多的新技術的出現促進了電力系統功能的改善，奠定了電力企業健康持續發展的良好根基，大大擴展了電力系統的運行范圍，減輕了電力工作者的勞動負擔。今后電力系統繼電保護技術一定會向著更智能化更網絡化的趨勢發展，并將不斷推進電力系統繼電保護新技術的產生和應用。

參考文獻

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[2]石侃.電力系統繼電保護新技術的發展與分析研究[J].科技創新與應用，2013（10）.