電力系統繼電保護的現狀與發展

李慧慧

摘 要：結合繼電保護技術的發展現狀，對微機繼電保護技術的方案及對策進行分析，歸納微機繼電保護技術產生的經濟效益及社會效益，并提出未來繼電保護技術的發展趨勢。

關鍵詞：繼電保護；現狀；未來發展

1繼電保護的概念、組成、任務及其基本要求

1.1繼電保護的概念和基本組成

繼電保護技術通常是指根據電力系統故障和危險安全運行的異常情況，提出切實可行的對策的反事故自動化措施。

一般來說，一套繼電保護裝置由3個部分組成，即測量部分、邏輯部分和執行部分。

（1）測量部分。測量被保護裝置的工作狀態電氣參數，與整定值進行比較，從而判斷保護裝置是否應該啟動。

（2）邏輯部分。根據測量部分邏輯輸出信號的性質、先后順序、持續時間等，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障類型和范圍，確定保護裝置如何動作。

（3）執行部分。根據接收到的邏輯部分的信號，完成跳閘、發出信號等動作。

1.2電力系統中繼電保護的基本任務

繼電保護是保證電力系統安全運行、提高經濟效益的有效技術，其基本任務：

（1）自動的、迅速的、有選擇性的將故障元件從電力系統切除，迅速恢復非故障部分的正常供電；

（2）能正確反映電氣設備的不正常運行狀態，并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發出信號，以便值班人員進行處理，或由裝置自動調整；

（3）與供配電系統的自動裝置，如自動重合閘裝置ARD、備用電源自動投入裝置APD等配合，根據電網運行方式，選擇短路類型，選擇分值系數，縮短事故停電時間，提高供電系統的運行可靠性。

1.3電力系統中對繼電保護的基本要求

判斷繼電保護裝置是否符合標準，必須在技術上滿足以下條件：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求。

（1）選擇性

當電力系統中線路或設備發生短路故障時，負責本段線路故障設備的繼電保護裝置會動作，當其拒動時，會由相鄰設備或線路的保護裝置將故障切除；

（2）速動性

電力系統發生故障時，電力系統中繼電保護裝置應能夠快速地將故障切除，防止對人或電力設備、公共財產造成不必要的傷亡損失，降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩定性；

（3）靈敏性

當電力系統中線路或設備發生短路故障時，電力系統保護裝置的及時反應動作能力，能夠滿足靈敏性的要求的繼電保護，在規定范圍內發生故障時，不論短路點的短路的類型和位置如何，以及短路點是否存有過渡電阻，都能夠正確反應并動作，即要求不僅在系統的最大運行方式下三相線路短路時能夠可靠動作。電力系統中保護裝置的靈敏度大小是由靈敏系數來衡量；

（4）可靠性

即是繼電保護設備能夠安全穩定的工作動作，不誤動、不拒動是對繼電保護裝置最根本要求。

選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求既相互聯系又相互制約，我們應視具體問題而定，辯證的利用這四個要求合理做出繼電保護裝置的設定。

2繼電保護發展現狀

電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。

20世紀50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。

自20世紀50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。

在此期間，從20世紀70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到20世紀80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。

1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。

3 繼電保護的未來發展

繼電保護技術未來趨勢是向計算機化、網絡化和保護、控制、測量和數據通信一體化發展。

3.1計算機化

隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機做成繼電保護的時機已經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。

繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚須進行具體深入的研究。

3.2網絡化

計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，使人類生產和社會生活的面貌發生變化。由上述可知，微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性，這是微機保護發展的必然趨勢。

3.3保護、控制、測量、數據通信一體化

在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。

4 結論

隨著電力系統的高速發展和計算機技術、網絡技術和人工智能技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢，其發展將出現原理突破和應用革命，由數字時代跨入信息化時代，發展到綜合自動化水平。這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。endprint