电力系统继电保护的现状与发展

张宇蓉

[摘要]结合继电保护技术的发展现状，对微机继电保护技术的方案及对策进行分析，归纳微机继电保护技术产生的经济效益及社会效益，并提出未来继电保护技术的发展趋势。

[关键词]继电保护 现状 发展

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310126－01

电力系统继电保护是保证电力系统安全运行、提高经济效益的必然手段。微机继电保护技术的开发成功，提出了未来继电保护技术发展的趋势是：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。

建国后，我国的继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。20世纪50年代，我国工程技术人员吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。

一、我国继电保护的发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入新的活力。继电保护技术完成了4个发展的阶段。

建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。20世纪50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术。

自20世纪50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。

在此期间，从20世纪70年代中期，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。

我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机-变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。可以说，从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

二、微机继电保护技术的网络化

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，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化，它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反映保护安装处的电气量，继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围，这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。

国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保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），还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保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运作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络连接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。

三、微机继电保护技术的智能化

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统的各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。

四、微机继电保护技术的虚拟化

继电保护产品虚拟化主要归结于虚拟现实技术。它是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境，给参与者产生各种感官信息，使参与者有身临其境的感觉，能体验、接受和认识客观世界中的客观事物，深化概念和建造新的构想和创意。

虚拟化创造了新的仪器模式虚拟仪器，特别适用于现代越来越复杂的测试系统。软件是虚拟仪器的核心，利用计算机、一组软件和极少的必需硬件，就可在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板，使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来实现传统仪器的各种功能操作，并通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果。

为此，随着虚拟技术的不断完善，继电保护虚拟化产品也将是继电保护技术发展的一个趋势。

五、结束语

虽然我国电力系统继电保护技术得到很大发展。但随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势，趋向计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化发展，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。

参考文献：

[1]王梅义，高压电网继电保护运行技术[M].北京：电力工业出版社，1981.

[2]沈国荣，工频变化量方向继电器原理的研究[J].电力系统自动化，1983(1).

[3]杨奇逊，微型机继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，1988.