电力系统继电保护和二次回路的现状与发展趋势

潘晓丹

摘要：本文针对电力系统继电保护和二次回路的现状与发展趋势进行分析，以期能带来一定的实用参考价值。

关键词：电力系统;继电保护;二次回路;现状;发展趋势

1 继电保护与二次回路现状分析

我国在继电保护方面起步较晚，但发展迅速。如今，继电保护体系已基本形成，能够在继电保护 方面开展技术研发、工艺设计、产品维护等工作。继电保护技术加入使用计算机已经成为顺应时代发展的表现。我国从20世纪70年代末开始计算机继电保护的研究，开发出不同原理、机型的微机线路和各有特点的主设备保护技术，保证了电力系统的安全运行。随着继电保护设备不断研制与开 发，继电保护技术进入了微机时代。当前，神经网络继电保护、自适应继电保护、暂态保护等先进智能保护理论不断发展，未来继电保护将会更加集成和智能。而且，计算机技术也较好的应用于二次设备功能的组合与优化，自动控制及监测功能得以很大提升。在智能电网建设与发展中，需要从基础技术入手，筑牢网架结构的技术根基，才能掌握电网发展的技术主动性，以便在激烈的国内外电力技术领域竞争中获得优势。

2 继电保护的发展趋势

继电保护技术朝着智能化、网络化、装置运行一体化的方向发展。将遗传算法、神经网络等智能 控制算法应用其中，可解决复杂的控制任务。当前新兴的人工智能同样受到传感器频宽的制约，仍不能替代传统的继电保护，只是在有限的范围内通过复杂计算来提高故障识别的准确度。

3 二次回路的发展趋势

在电力系统中，二次回路的发展也经历了不同阶段，在最早期，继电保护、安全自动以及调度通信等二次回路是独立运行的，而且控制、信号以及测量等功能也是分开的，这导致了二次回路接线特别复杂，难以达到较高控制效果，且二次回路设备维护较为困难。而随着变电站自动化发展，各二次回路逐渐发生融合，并对测量、保护、控制、信号等二次回路进行了有效的组合优化，功能更加的集约化，能够实现变电及输配电设备的自动控制及保护。在以往的二次回路中，其构成较为复杂，不论是信号、测量、还是控制均需要有专门的二次接线与装置，而变电站自动化的应用，使得二次信号更加集约，整体构造得以简化。随着变电站综自改造的进行，对其电力二次部分采取的是单元化配置的方式，通常是进行对应连接的，相较于传统二次接线形式，仅存在有保护及操作控制回路，很大程度简化了二次接线。而对于站内具有公共性质的二次部分直接进行组合，并在公共屏中进行集中显示，有效节约了站内设备空间，极大方便二次回路后期维护，具有更高的系统性与可操作性。总体上说，相较于传统二次回路，变电站自动化系统，在二次设备数量上需求更少，也简化了二次接线，更加的合理高效，并且发展成为一个系统整体，具有更高的控制性能。

4 继电保护及二次回路新技术

4.1 故障信息与继电保护技术

继电保护技术的关键在于故障信息的识别，通过采集和分析明显故障象征来找到故障判据，而故障信息的深度挖掘，能够为我们提供更加灵敏和可靠的跳闸依据，这也是继电保护技术发展的基本动力。传统故障信息的识别主要是工频量和谐波分量，对于保护所用故障象征判据的获取已然可借助合理的二次回路设计得以获取。然而当前故障信息的识别已发展为暂态信息，并且各类基于暂态信息的控制算法获得实际应用，但暂态分析在实用中对检测装置有较高要求，暂态保护也成为今后继电保护发展新方向。

4.2 信息网络技术的应用

传统继电保护是基于模拟量和数字量的，而随着信息網络技术的应用，各类保护及控制装置能够按照主设备的分布进行安装，使其具有全分散的特点，这样使得继电保护配置更加的灵活，并且主要有两类分散模式：一是将保护系统进行单独设置，而将控制及测量回路进行组合优化;二是将三者全部合一，达到变电站综合自动化控制效果。信息网络技术已成为智能电网建设的重要基础，先进智能保护技术的实现往往也是建立在信息网络技术上的，所以发展信息网络技术极为关键，甚至影响智能电网建设与发展进程。

4.3 神经网络算法的应用

随着电力系统愈加复杂，产生了许多非线性问题，具有较高的分析难度，再加上网架结构日趋复杂，通过采用神经网络算法，能够较好地解决大电网下的网络线损、暂态分析等非线性问题，还能对系统潮流做到有效的预测。在继电保护发展历程中，神经网络的应用起于二十世纪八十年代，其典型特点是运算量较大，要求同时进行大量数据的采集与分析，对其实际应用带来较大阻碍，需建设极为庞大的网络通信系统。而现阶段，计算机网络技术更加成熟且高效，电网运行数据计算效率显著提升，也使得神经网络算法具备实用化要求，在潮流计算等领域有更多应用，同时也使得继电保护具备了智能化的特点。

4.4 自适应继电保护

运行中的电力系统，其运行方式及故障状态还在持续变化，传统继电保护采取的是固定值，难以及时适应电网变化，存在不安全隐患，而自适应保护的提出，正是基于这一问题，能够更好地适应系统变化，其保护效果得以提升，特别是当前大量分布式电源的接入，使得电网潮流具有很大不确定性，而且电源出力、用户负荷等也是不断变化的，自适应保护具有实际应用价值。现如今，自适应保护基本实现了整定值的在线计算，能够自主根据电网变化来修改整定值，也减轻了继电保护维护工作量，有着较高应用价值。

4.5 暂态保护

该保护的关键便在于故障暂态信息的提取与分析，能够实现故障测距、类型判断等功能，也是新型继电保护典型代表。在电力信号中，基态与暂态是相对的，但均包含着表征故障的相关信息，只有在有效获取的基础上，才能将其用于保护技术。由于许多故障信息隐藏在暂态信号之中，而传统的基于工频信号的保护装置，对于暂态高频信号是直接滤除的，暂态保护功能的实现主要是依靠高频检测装置来提出高频暂态成分，然后借助于控制算法来进行分析，从而达到暂态保护的目的。

结束语：

经多年发展，我国在继电保护领域进展迅速，创建了完善的继电保护研发、制造、 安装、运维等体系，大量先进技术得以应用到继电保护及二次回路中，暂态保护、神经网络等先进算法已转化为实际应用，对现代智能电网发展有较大促进作用。

参考文献

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[2]徐擎士. 电力系统中继电保护二次回路的维护与检修[J]. 电子乐园， 2019（17）：1.