电力系统继电保护技术的现状与发展

鲍熙彤

（阜新发电有限责任公司，辽宁阜新 123000）

0 引言

在信息技术快速发展的背景下，人们对电力的需求不断增加，电力系统的运行负荷越来越大。因此，为了更好地满足人们的生活需求，在电力系统运行时必须要重视继电保护技术的应用。继电保护技术的应用对整个电力系统的安全运行有着直接的影响，能够为人们持续性的供电。而电力系统的稳定运行对我国人们的生活和工作以及经济发展都是相对重要的。电力系统一旦发生故障就有可能威胁到整个城市的正常运行，对城市的运转和发展产生巨大影响。因此，电力系统的继电保护技术十分重要。在继电保护技术不断发展的过程中，人们要认识到它的重要性及发展情况，并结合现代更加先进的技术不断优化，使其更好地服务于电力系统，真正促进我国电力系统的有效运行。

1 继电保护的概念

1.1 继电保护装置

继电保护装置一般是由测量、逻辑和执行3 个部分构成，在运行过程中必须要满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的四大基本要求，这四大基本要求相辅相成（图1）。其中，继电保护装置的选择性主要是指对上下级的电网的继电保护进行整定，以主机配合的原则为基础，当电网发生故障时能够有选择地清除掉部分故障，而其他非故障部分依然可以供电；速动性是指保护装置能够在最快的时间内切除短路故障，进一步提高电力系统的稳定性，使故障影响的范围不断减小；灵敏性是指当线路一旦出现金属性的短路故障时，保护装置应有一定的灵敏系数，而灵敏系数最终是由继电保护装置的整定值来实现的；可靠性是指保护装置在保护范围内所选择的动作是可靠的，也是保护装置性能的基本要求。

图1 继电保护装置结构示意

1.2 继电保护的作用

当电力系统中的部分备以及电力系统本身出现故障问题时，继电保护装置能够自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，缩小故障范围，同时也要保证其他没有问题的部分继续正常运行。而且当电力系统的部分元件出现异常运行状态时，继电保护装置也能够及时地发现并根据实际情况向运行的人员发出警报进行及时修理。这种情况下一般不需要继电保护系统迅速动作，而是需要根据电力系统以及元件的情况来设定延时动作，避免不必要的动作对整个电力系统的影响。

2 电力系统继电保护技术发展过程

在电力系统不断发展的过程中，我国与电力系统相关的继电保护工作队伍实现了从无到有。

（1）机电式继电保护技术阶段。20 世纪50 年代，我国的工程技术人员借鉴国外先进的继电保护设备的性能以及运行技术，并根据我国实际电力系统的发展情况对相关设备进行创新，首次建立了一支对继电保护技术理论及运行相对了解的技术队伍。在这一阶段，我国各个地方的继电设备逐渐诞生，各大电器厂根据我国的实际国情引进了国外先进的继电器制造技术，这在一定程度上促进了我国继电器制造行业的发展。20 世纪60 年代，我国已经建成了继电保护的完整性体系。这是我国机电式继电保护的重要发展阶段，为我国继电保护技术的发展提供了理论和经验基础。

（2）晶体管继电保护技术阶段。在20 世纪50 年代末，我国相关人员对晶体管继电保护技术开始进行研究，直到60 年代晶体管继电保护技术才逐渐发展。晶体管继电保护技术在60 年代至80 年代期间得到了广泛应用，相关大学与电器厂形成了合作研究，对我国500 kV 晶体管的高频保护进行了深入研究并实现了晶体管的闭锁距离保护技术，摆脱了从国外进口的现状。

（3）集成电路保护技术阶段。20 世纪70 年代中期，我国对集成电路保护技术开始进行研究，在80 年代末就形成了相对完整的系列，取代了晶体管继电保护技术。在90 年代，是大力发展集成电路保护技术的重要时期，我国的集成电路保护技术仍然是研究的主体。在此阶段，相关大学与电器厂合作研制出了集成电路相电压的补偿方向，并广泛应用于电路系统。

（4）计算机继电保护技术阶段。20 世纪70 年代末，我国开始对计算机继电保护技术进行研究。我国高等院校以及科技研究院，对于计算机保护技术的研究起到先导性作用，其中高等院校针对计算机继电保护技术研制出了不同原理以及不同规格的微机保护装置。我国电力学院将研制出的微机保护装置，在检定的基础上应用在电力系统，提高了我国继电保护技术水平。同时，在90 年代我国其他高校在计算机继电保护技术的主设备保护以及继电保护装置方面都取得了很大进步，即微机继电保护技术发展时代。在继电保护装置不断微机化的过程中，计算机化是继电保护技术未来发展的必然趋势。但是，这一趋势仍处于深入研究的过程，尚未形成相对先进的继电保护技术。

3 电力系统继电保护技术的未来发展趋势

3.1 计算机化

在现代网络技术不断发展的过程中，我国大部分的计算机硬件得到了迅速发展，其中微机保护硬件的发展更为明显。随着电力系统运行复杂性不断提高，电力系统对于微机保护的要求也不断提高，除了基本的保护功能之外，还需要储存相关的故障信息以及数据。继电保护技术能够与其他控制装置实现共享全系统数据，使现代的微机继电保护装置实现PC 机的功能。因此，继电保护装置必须充分利用计算机的优势，真正实现继电保护技术的计算机化，同时对继电保护装置进行改造来满足微机系统的各种功能要求，使电力系统能在恶劣的环境中稳定运行。

3.2 网络化

现在计算机技术已经成为信息时代重要的信息和数据通信工具，不仅改变了人们的生活和工作方式，也为每个行业提供了更加可靠的通信手段，对各个行业影响巨大。目前，除了差动和纵联保护之外，我国的继电保护装置只能接触故障元件、没有更有效的数据通信手段，而国外很多国家已经提出了系统性保护的理论。这种保护理论主要是在继电保护技术中装入安全自动装置，不仅能切除故障元件，还能保障整个电路系统的安全运行。为了更好地保护整个电力系统，继电保护技术中的各个保护单元就必须掌握电力系统的运行以及故障信息，在对相关信息和数据进行分析之后，各个保护单元可以产生协调动作，保障整个系统的安全运行，这只有依靠计算机技术才能够真正实现微机保护装置的网络化。对于非系统性的保护而言，继电保护装置的网络化有很大优势，能够分析系统故障的更多信息，更加准确地判断故障的性质、位置和距离。而实现继电保护装置对整个系统中故障的及时处理，必须要获取更多的系统运行和故障信息，从而进一步地实现继电保护装置的网络化。

3.3 智能化

现在人工智能技术已经广泛运用于电力系统，因此对于继电保护装置的研究也要从人工智能技术的角度出发。由于现在电力系统中电网的复杂性，大部分的故障问题更加复杂，所以传统的继电保护技术无法正确地对故障位置进行判别，从而导致误动或拒动的发生，大大影响电力系统的正常运行。而人工智能技术的广泛应用，使继电保护装置能够充分分析和掌握已有的故障情况，当故障再次发生时就能准确判别故障的相关情况。因此，人工智能技术运用于继电保护装置能够进一步促进相关技术的发展，解决更多常规方法难以解决的问题，实现电力系统的正常运行。

4 结束语

随着科学技术的不断进步，我国电力系统继电保护技术经历了4 个不同的发展阶段。在计算机和通信技术不断发展的背景之下，继电保护技术有了新的发展趋势。在对继电保护技术进行研究时，相关人员一定要结合国外先进的技术和我国实际电力系统的运行情况，对已有技术不断创新，使其能真正地实现网络化、智能化，推动我国电力系统的不断发展。