電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和二次回路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

潘曉丹

摘要：本文針對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和二次回路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，以期能帶來(lái)一定的實(shí)用參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);二次回路;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

1 繼電保護(hù)與二次回路現(xiàn)狀分析

我國(guó)在繼電保護(hù)方面起步較晚，但發(fā)展迅速。如今，繼電保護(hù)體系已基本形成，能夠在繼電保護(hù) 方面開展技術(shù)研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品維護(hù)等工作。繼電保護(hù)技術(shù)加入使用計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的表現(xiàn)。我國(guó)從20世紀(jì)70年代末開始計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，開發(fā)出不同原理、機(jī)型的微機(jī)線路和各有特點(diǎn)的主設(shè)備保護(hù)技術(shù)，保證了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。隨著繼電保護(hù)設(shè)備不斷研制與開 發(fā)，繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)入了微機(jī)時(shí)代。當(dāng)前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)、自適應(yīng)繼電保護(hù)、暫態(tài)保護(hù)等先進(jìn)智能保護(hù)理論不斷發(fā)展，未來(lái)繼電保護(hù)將會(huì)更加集成和智能。而且，計(jì)算機(jī)技術(shù)也較好的應(yīng)用于二次設(shè)備功能的組合與優(yōu)化，自動(dòng)控制及監(jiān)測(cè)功能得以很大提升。在智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展中，需要從基礎(chǔ)技術(shù)入手，筑牢網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的技術(shù)根基，才能掌握電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)主動(dòng)性，以便在激烈的國(guó)內(nèi)外電力技術(shù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)。

2 繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

繼電保護(hù)技術(shù)朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、裝置運(yùn)行一體化的方向發(fā)展。將遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能 控制算法應(yīng)用其中，可解決復(fù)雜的控制任務(wù)。當(dāng)前新興的人工智能同樣受到傳感器頻寬的制約，仍不能替代傳統(tǒng)的繼電保護(hù)，只是在有限的范圍內(nèi)通過(guò)復(fù)雜計(jì)算來(lái)提高故障識(shí)別的準(zhǔn)確度。

3 二次回路的發(fā)展趨勢(shì)

在電力系統(tǒng)中，二次回路的發(fā)展也經(jīng)歷了不同階段，在最早期，繼電保護(hù)、安全自動(dòng)以及調(diào)度通信等二次回路是獨(dú)立運(yùn)行的，而且控制、信號(hào)以及測(cè)量等功能也是分開的，這導(dǎo)致了二次回路接線特別復(fù)雜，難以達(dá)到較高控制效果，且二次回路設(shè)備維護(hù)較為困難。而隨著變電站自動(dòng)化發(fā)展，各二次回路逐漸發(fā)生融合，并對(duì)測(cè)量、保護(hù)、控制、信號(hào)等二次回路進(jìn)行了有效的組合優(yōu)化，功能更加的集約化，能夠?qū)崿F(xiàn)變電及輸配電設(shè)備的自動(dòng)控制及保護(hù)。在以往的二次回路中，其構(gòu)成較為復(fù)雜，不論是信號(hào)、測(cè)量、還是控制均需要有專門的二次接線與裝置，而變電站自動(dòng)化的應(yīng)用，使得二次信號(hào)更加集約，整體構(gòu)造得以簡(jiǎn)化。隨著變電站綜自改造的進(jìn)行，對(duì)其電力二次部分采取的是單元化配置的方式，通常是進(jìn)行對(duì)應(yīng)連接的，相較于傳統(tǒng)二次接線形式，僅存在有保護(hù)及操作控制回路，很大程度簡(jiǎn)化了二次接線。而對(duì)于站內(nèi)具有公共性質(zhì)的二次部分直接進(jìn)行組合，并在公共屏中進(jìn)行集中顯示，有效節(jié)約了站內(nèi)設(shè)備空間，極大方便二次回路后期維護(hù)，具有更高的系統(tǒng)性與可操作性。總體上說(shuō)，相較于傳統(tǒng)二次回路，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，在二次設(shè)備數(shù)量上需求更少，也簡(jiǎn)化了二次接線，更加的合理高效，并且發(fā)展成為一個(gè)系統(tǒng)整體，具有更高的控制性能。

4 繼電保護(hù)及二次回路新技術(shù)

4.1 故障信息與繼電保護(hù)技術(shù)

繼電保護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵在于故障信息的識(shí)別，通過(guò)采集和分析明顯故障象征來(lái)找到故障判據(jù)，而故障信息的深度挖掘，能夠?yàn)槲覀兲峁└屿`敏和可靠的跳閘依據(jù)，這也是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的基本動(dòng)力。傳統(tǒng)故障信息的識(shí)別主要是工頻量和諧波分量，對(duì)于保護(hù)所用故障象征判據(jù)的獲取已然可借助合理的二次回路設(shè)計(jì)得以獲取。然而當(dāng)前故障信息的識(shí)別已發(fā)展為暫態(tài)信息，并且各類基于暫態(tài)信息的控制算法獲得實(shí)際應(yīng)用，但暫態(tài)分析在實(shí)用中對(duì)檢測(cè)裝置有較高要求，暫態(tài)保護(hù)也成為今后繼電保護(hù)發(fā)展新方向。

4.2 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)繼電保護(hù)是基于模擬量和數(shù)字量的，而隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，各類保護(hù)及控制裝置能夠按照主設(shè)備的分布進(jìn)行安裝，使其具有全分散的特點(diǎn)，這樣使得繼電保護(hù)配置更加的靈活，并且主要有兩類分散模式：一是將保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，而將控制及測(cè)量回路進(jìn)行組合優(yōu)化;二是將三者全部合一，達(dá)到變電站綜合自動(dòng)化控制效果。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，先進(jìn)智能保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)往往也是建立在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的，所以發(fā)展信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)極為關(guān)鍵，甚至影響智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展進(jìn)程。

4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的應(yīng)用

隨著電力系統(tǒng)愈加復(fù)雜，產(chǎn)生了許多非線性問(wèn)題，具有較高的分析難度，再加上網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，通過(guò)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，能夠較好地解決大電網(wǎng)下的網(wǎng)絡(luò)線損、暫態(tài)分析等非線性問(wèn)題，還能對(duì)系統(tǒng)潮流做到有效的預(yù)測(cè)。在繼電保護(hù)發(fā)展歷程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用起于二十世紀(jì)八十年代，其典型特點(diǎn)是運(yùn)算量較大，要求同時(shí)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的采集與分析，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)較大阻礙，需建設(shè)極為龐大的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。而現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加成熟且高效，電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算效率顯著提升，也使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具備實(shí)用化要求，在潮流計(jì)算等領(lǐng)域有更多應(yīng)用，同時(shí)也使得繼電保護(hù)具備了智能化的特點(diǎn)。

4.4 自適應(yīng)繼電保護(hù)

運(yùn)行中的電力系統(tǒng)，其運(yùn)行方式及故障狀態(tài)還在持續(xù)變化，傳統(tǒng)繼電保護(hù)采取的是固定值，難以及時(shí)適應(yīng)電網(wǎng)變化，存在不安全隱患，而自適應(yīng)保護(hù)的提出，正是基于這一問(wèn)題，能夠更好地適應(yīng)系統(tǒng)變化，其保護(hù)效果得以提升，特別是當(dāng)前大量分布式電源的接入，使得電網(wǎng)潮流具有很大不確定性，而且電源出力、用戶負(fù)荷等也是不斷變化的，自適應(yīng)保護(hù)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)如今，自適應(yīng)保護(hù)基本實(shí)現(xiàn)了整定值的在線計(jì)算，能夠自主根據(jù)電網(wǎng)變化來(lái)修改整定值，也減輕了繼電保護(hù)維護(hù)工作量，有著較高應(yīng)用價(jià)值。

4.5 暫態(tài)保護(hù)

該保護(hù)的關(guān)鍵便在于故障暫態(tài)信息的提取與分析，能夠?qū)崿F(xiàn)故障測(cè)距、類型判斷等功能，也是新型繼電保護(hù)典型代表。在電力信號(hào)中，基態(tài)與暫態(tài)是相對(duì)的，但均包含著表征故障的相關(guān)信息，只有在有效獲取的基礎(chǔ)上，才能將其用于保護(hù)技術(shù)。由于許多故障信息隱藏在暫態(tài)信號(hào)之中，而傳統(tǒng)的基于工頻信號(hào)的保護(hù)裝置，對(duì)于暫態(tài)高頻信號(hào)是直接濾除的，暫態(tài)保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)主要是依靠高頻檢測(cè)裝置來(lái)提出高頻暫態(tài)成分，然后借助于控制算法來(lái)進(jìn)行分析，從而達(dá)到暫態(tài)保護(hù)的目的。

結(jié)束語(yǔ)：

經(jīng)多年發(fā)展，我國(guó)在繼電保護(hù)領(lǐng)域進(jìn)展迅速，創(chuàng)建了完善的繼電保護(hù)研發(fā)、制造、 安裝、運(yùn)維等體系，大量先進(jìn)技術(shù)得以應(yīng)用到繼電保護(hù)及二次回路中，暫態(tài)保護(hù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)算法已轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代智能電網(wǎng)發(fā)展有較大促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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