电力系统继电保护技术的现状和发展

2020-07-21吴翠翠奚玉美

通信电源技术 2020年8期

关键词：微机继电保护电力工程

吴翠翠，奚玉美

（1．江苏龙源风力发电有限公司，江苏南通 226000；2．南通职业大学，江苏南通 226000）

1 电力系统继电保护技术的现状分析

1.1 电力系统继电保护技术的发展阶段

1.1.1 机电式继电保护阶段

随着我国的迅速发展，相关人员对电力行业具有的的重要性有了全新的见解。因此，电力工程人员就对和机电式继电保护技术相关的知识进行了充分的了解与学习。机电式继电保护是以电磁原理为基础构成的，通常由测量部分、逻辑部分、执行部分组成。首先，测量部分的作用是测量被保护设备的有关参数，以便判断设备所处的状态。其次，逻辑部分的作用是根据测量部分输出的结果进行逻辑判断，确定保护装置是否动作，以及如何动作等。执行部分的作用是根据逻辑部分的判断，最后完成保护装置的使命。通过电力工程人员的坚持学习，形成了一只理论知识与实践经验都极为丰富的电力系统继电保护队伍，这为今后我国电力系统继电保护技术的发展提供了一定的保障作用[1]。

1.1.2 晶体管继电保护阶段

随着科技水平的不断提高，我国创造了属于自己的电力系统继电保护技术，并通过对相应技术的不断消化与吸收，使原有的保护阶段逐渐朝着晶体管继电保护阶段进行发展。晶体管继电保护的种类很多，就其结构来说，一般都由交流测量电路、直流逻辑电路和直流稳压电源三部分组成。交流测量电路通常由电压形成回路和整流、滤波回路构成。直流逻辑回路一般包括触发器、由门电路和时间电路组成的逻辑判别回路、信号回路及出口回路。直流稳压电源为直流逻辑回路提供各级工作电压和需要的电功率。

1.1.3 集成电路保护阶段

由于不断的对电力系统进行完善，会发现在应用晶体管继电保护技术时经常出现一些技术上的问题，为了可以更好的对这些问题进行解决，电力工程人员对电力系统继电保护技术进行了新的研究与尝试，并逐渐的对集成电路保护技术产生了强烈的研究兴趣[2]。通过电力工程人员的不懈努力，最终成功地研究出了集成电路保护技术，并在市场上进行大量推广。集成电路保护一方面可以使继电保护的成本得到一定程度的降低，另一方面还可以使电力系统继电保护技术变得更加完善与实用。

1.1.4 微机继电保护阶段

随着社会的不断发展，经济水平得到了迅速进步，这种情况下就需要电力系统继电保护技术能够与时代发展的方向相符合。因此，电力工程人员开始对微机继电保护技术进行了深入的研究，研究出的输电线路微机装置就是其成功的标志之一。微机继电保护阶段的成功研制使电力系统继电保护技术变得更加完善与合理，并形成了全新的继电保护发展市场，使我国电力系统的运行变得更加科学化与安全化。

1.2 普遍应用的电力系统继电保护技术

目前，微机继电保护阶段是电力系统继电保护技术最新的发展阶段，且对微机继电保护技术进行了进一步的发展与研究。与传统的继电保护相比，微机继电保护技术在对电力系统进行保护时，如图1所示，通过其自身具有的灵活性，不仅可以及时的对保护参数进行显示，而且可以对出现故障的距离进行观察与推测。

图1 微机继电保护测试仪

近年来，微机继电保护领域应用了越来越多的新技术，首先，IT技术让继电保护在保护、控制以及测量等方面实现了一体化，安装可以随意进行编程的控制器，可以使编程语言变得更加具体化，从而更好的对控制要求进行满足[3]。另外，继电保护装置中的控制系统可以更好的将各种类型的零件以及器材进行连接，这对实现复杂的逻辑和操作具有一定的推进作用。其次，把人工神经网络加入到继电保护中，可以使原本解决难度很大的非线性问题得到良好的解决。随着计算机的不断发展，逐渐的把电流互感器、光学数字式电压等在继电保护技术中进行运用，这对于电力系统继电保护技术来说具有良好的发展前景，会成为未来重要的发展趋势。广域保护可以对电力系统进行快速分析与实时检测，当发现问题时可以采取最合适的措施来对故障进行及时的阻止和控制，从而对电力系统起到一定的保护作用。通过建设和发展广域保护，对今后电力系统继电保护技术的智能化、数字化以及一体化等发展趋势具有的意义是十分重大的。

2 电力系统继电保护技术的发展趋势

2.1 数字化

随着社会的不断进步，人们对微机继电保护技术提出的要求也变得越来越严格，一方面要求其对电力系统具有良好的保护作用，另一方面，要求其具有充足的空间供故障数据以及信息进行长期的储存且具有较强的通信能力。因此，为了确保电力系统继电保护技术可以与时代的发展趋势相符合，就要对其数字化模式进行发展。

图2 数字化继电保护的测试控制装置

首先，在继电保护技术中对高性能数字信号处理器进行充分应用可以使其拥有极强的处理能力，对集成电路芯片进行大规模的应用可以使继电保护技术的运算能力得到大幅度的提升；其次，数字化模式还可以使电力系统继电保护技术测量交流信号的速度与精度变得更加快速与准确[4]。当出现故障时，不仅可以及时记录故障信息，还可以对故障的类型、时间等进行详细搜集。最后数字化模式还具有多种通信接口，这为物理数据和波形正常且及时的传输提供了相应的保障。图2为数字化继电保护的测试控制装置。

2.2 网络化

当前，作为可以对数据和信息进行整理与通信工具的计算机网络成为了十分重要的技术支柱，它的发展对人们的日常生活以及生产等产生了的巨大的改变。目前的继电保护技术只能对切除发生故障的元件，尽可能的使事故的影响力得到降低，这主要是因为继电保护技术具有的数据通信手段不够强大所造成的。但对于一个完整的继电保护技术来说，不仅具有把故障元件切除的能力，还应该具有保证电力系统安全并稳定运行的功能。因此，这就需要每一个单元都可以对电力系统运行时产生的故障数据和信息进行共享，当共享信息后，对其进行重新分析与整合可以使整个电力系统变得更加完善[5]。总而言之，要想使电力系统继电保护技术具有网络化的发展趋势，就需要通过计算机系统把电力系统的设备以及保护装置等进行连接，使其形成一套完整的继电保护技术。

2.3 一体化

继电保护技术一体化是指把测量、控制、数据通信、保护等多个功能结合成为一体的一种形式。在实现了继电保护技术的网络化与数字化后，继电保护技术的性能已经变得比较先进，这时再对其进行一体化建设，能够对电力系统的相关信息以及数据进行共享和保护，使每一台微机保护装置都可以对继电保护功能进行实现。不仅如此，对电力系统继电保护技术进行一体化建设，可以在电力系统进行正常运行的情况下，能够把多种功能融为一体，这为其未来的发展提供了一定的保障作用。

2.4 智能化

近年来，随着计算机技术的不断发展，使得该技术在电力系统继电保护中得到了广泛应用，并逐渐的创造出了新的控制方法与原理，人工智能技术的发展就是其中之一。人工智能技术主要包括人工神经网络（见图3）和模糊逻辑等，许多领域在发展过程中都运用了此类技术。

在电力系统继电保护技术中应用人工神经网络可以对故障的距离、时间以及类型等进行准确的判断。总体来看，虽然我国电力系统继电保护技术中应用了相应的人工智能技术，但只取得了一小部分成果，这就说明智能化的电力系统继电保护技术还不够成熟，需要进行更深层次的研究与完善[6]。

图3 人工神经网络

2.5 虚拟化

在继电保护中，虚拟现实技术得到了广泛应用。虚拟化是由计算机全部或部分生成的多层次感觉环境，可以带给人们亲身体验的感觉。虚拟仪器的核心为虚拟现实技术，主要是在屏幕上对必须硬件、软件和计算机进行虚拟，使其具有的显示面板与传统仪器相似，使用者通过对显示面板上的诸多虚拟旋钮、开关以及按钮等进行操作，来使各项功能所具有的最大价值得以充分发挥。