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1、电力系统继电保护技术的发展历程和前景 摘要:电力作为当今社会的主要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。电力系统的飞速发展对电力系统的继电爱护不断提出新的要求。近年来,电子技术及计算机通信技术的飞速发展为继电爱护技术的发展注入了新的活力。本文概述了微机继电爱护技术的成就,提出了将来继电爱护技术发展的趋势。 关键词:继电爱护 现状 发展 1 继电爱护发呈现状 继电爱护技术是随着电力系统的发展而发展的,它与电力系统对运行牢靠性要求的不断提高亲密相关。50年头,我国工程技术人员创建性地汲取、消化、驾驭了国外先进的继电爱护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电爱护理论造诣和
2、丰富运行阅历的继电爱护技术队伍,对全国继电爱护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而60年头是我国机电式继电爱护旺盛的时代,为我国继电爱护技术的发展奠定了坚实基础。 我国从73年头末即已起先了计算机继电爱护的探讨,高等院校和科研院所起着先导的作用,相继研制了不同原理、不同型式的微机爱护装置。11014年原东北电力学院研制的输电线路微机爱护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电爱护发展史上新的一页,为微机爱护的推广开拓了道路。在主设备爱护方面,关于发电机失磁爱护、发电机爱护和发电机-变压器组爱护、微机
3、线路爱护装置、微机相电压补偿方式高频爱护、正序故障重量方向高频爱护等也相继通过鉴定,至此,不同原理、不同机型的微机线路爱护装置为电力系统供应了新一代性能优良、功能齐全、工作牢靠的继电爱护装置。随着微机爱护装置的探讨,在微机爱护软件、算法等方面也取得了许多理论成果,此时,我国继电爱护技术进入了微机爱护的时代。 2 将来继电爱护技术的发展 微机继电爱护的探讨向更高的层次发展,其将来趋势向计算机化,网络化,智能化,爱护、限制、测量和数据通信一体化发展。 2.1 计算机化 随着计算机硬件的迅猛发展,微机爱护硬件也在不断发展。根据闻名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔1824个月翻一番。其结果是不仅计算机硬
4、件的性能成倍增加,价格也在快速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增加,片内硬件资源得到很大扩充,单片机与DSP芯片二者技术上的融合,运算实力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加便利,高性价比使冗余设计成为可能,为实现敏捷化、高牢靠性和模块化的通用软硬件平台创建了条件。 我国在2000年220kV及以上系统的微机爱护率为43.101%,线路微机爱护占86%,到2003年底,220kV以上系统的微机爱护已占到73.29%,线路的微机化率达到101.6%。实际运行中,微机爱护的正确动作率要明显高于其他爱护,一般比平均正常动作率高0.2-0.3个
5、一百零一分点。 继电爱护装置的计算机化是不行逆转的发展趋势。电力系统对微机爱护的要求不断提高,除了爱护基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信功能,与其他爱护、限制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的实力、高级语言编程等。这就要求微机爱护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机爱护发展初期,曾设想过用一台小型计算机作成继电爱护装置。由于当时小型机体积大、成本高、牢靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机爱护装置大小相像的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机,因此,用成套工控机作成继电爱护的时机已经成熟,这将是微机爱护的发展
6、方向之一。 2.2 网络化 计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域供应了强有力的通信手段。因继电爱护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的平安稳定运行。这就要求每个爱护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个爱护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,确保系统的平安稳定运行。明显,实现这种系统爱护的基本条件是将全系统各主要设备的爱护装置用计算机网络联接起来,亦即实现微机爱护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。 电力系统网络型继电爱护是一种新型的继电爱护,是微机爱
7、护技术发展的必定趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机爱护技术发展的基础上。网络爱护系统中网省级、省市级和市级主干网络拓扑结构,以及分站系统拓扑结构均可采纳简洁、牢靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站爱护系统在整个网络爱护系统中是最重要的一个环节。分站爱护系统有两种模式:一是利用现有微机爱护;另一个是组建新系统,各种爱护功能完全由分站系统爱护管理机实现,由于继电爱护在电网中的重要性,必需实行有针对性的网络平安限制策略,以确保网络爱护系统的平安。 2.3 智能化 随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电爱护领域中的普遍应用,新的限制原理和方法不断被应用于计算机继电爱护中,
8、近年来人工智能技术如专家系统、人工神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用,从而使继电爱护的探讨向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如电力系统继电爱护领域内出现了用人工神经网络(ANN)来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向爱护、主设备爱护等。在输电线两侧系统电势角度摆开状况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离爱护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;假如用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种状况,则在发生任何故障时都可正确判别。 随着人工智能技术的不断发展,新的方法也在不断涌现,在电力系统继电爱护中的应用
9、范围也在不断扩大,为继电爱护的发展注人了新的活力。将不同的人工智能技术结合在一起,分析不确定因素对爱护系统的影响,从而提高爱护动作的牢靠性,是今后智能爱护的发展方向。虽然上述智能方法在电力系统继电爱护中应用取得了一些成果,但这些理论本身还不是很成熟,须要进一步完善。随着电力系统的高速发展和计算机、通信等各种技术的进步和发展,可以预见,人工智能技术在继电爱护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。 2.4 爱护、限制、测量、数据通信一体化 在实现继电爱护的计算机化和网络化的条件下,爱护装置事实上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获得电力
10、系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被爱护元件的任何信息和数据传送给网络限制中心或任一终端。因此,每个微机爱护装置不但可完成继电爱护功能,而且在无故障正常运行状况下还可完成测量、限制、数据通信功能,亦即实现爱护、限制、测量、数据通信一体化。 目前,为了测量、爱护和限制的须要,室外变电站的全部设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必需用限制电缆引到主控室。所敷设的大量限制电缆不但要大量投资,而且使二次回路特别困难。但是假如将上述的爱护、限制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被爱护设备旁,将被爱护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主
11、控室,则可免除大量的限制电缆。假如用光纤作为网络的传输介质,还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在探讨试验阶段,将来必定在电力系统中得到应用。随着科学技术的发展,功能更全、智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统,必将在中国电网建设中不断涌现,把电网的平安、稳定和经济运行提高到一个新的水平。 3 结束语 随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术和人工智能技术的进步,继电爱护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命,由数字时代跨入信息化时代,发展到综合自动化水平。这对继电爱护工作者提出了艰难的任务,也开拓了活动的广袤天地。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页