【关键词】继电保护配置110KV数字化变电站
电力系统的运行良好与否直接关系着人民的人身安全和各种社会生产活动。组成电力系统的结构复杂且元件数量众多，其运行环境与运行情况比较复杂。各种外界因素和设备本身都有可能产生故障，可能导致电路系统事故的产生，阻碍整个电力系统的正常运行。因此在电力系统运行中，针对导致故障产生的各种因素要做好积极的应对预防措施，来减小或消除故障发生的可能性，当故障产生时，能够快速有效的切除相关的故障元件，防止故障的波及性扩大，这个任务便是由继电保护与安全自动装置来完成。
一、继电保护的基本原理及保护装置组成
电力系统的正常运行要求各个组成元件在额定的安全参数（电流、电压、功率等）内，系统的故障容易造成实际运行数值超出安全范围，对电路运行构成威胁。继电保护配置起到反事故及时应急处理的自动保护作用，继续保护配置的设计要求能够正确的区分设备和系统的正常与非正常的运行状态，以实现继电保护功能。电路故障的一个显著特征是导致电流剧增或者电压锐减，继电保护的最初设计原理反应的便是针对这一特征就行电力系统故障保护，其中包括过电流保护设置，变压器低电压保护设置和母线保护设置等。同时能反应这一特征的电路参数为阻抗，根据阻抗降低的数值反应故障发生点距离的远近。
二、110kv数字化继电保护配置设计研究
数字化变电站以IEC61850通信规范，智能化一次设备和二次设备网络化结合，实现变电站内设备之间的信息数据共享和互操作。数字化变电站对二次设备系统的改良影响最为深远。继电保护配置作为二次系统的重要组成部分直接关系到电力系统的安全稳定运行环境，也一直是最受继电保护工作人员最为关心的课题。通过数字化变电站技术的研究和技术设备的逐步完善，将提高继电保护配置水平。
（一）与常规110KV变电站的比较。根据IEC61850标准，数字化变电站通信系统分为变电站调控层、间隔层和过程层。其中调控层与过程层采用IEC61850-8-1定义规范，采用MMS技术规范，即通信服务映射接口制造报文技术规范。间隔层与过程层的网络由IEC61850-9-1定义规范，采用单向多路点对点串行通信链路。数字化变电站对继电保护的影响主要体现在：
1.简化二次接线设计。ETA、ETV将电子互感器的信号源采集数据转变为数字信号，通过光线及网络截图继电保护装置，增强了系统的抗干扰能力，改善了传统传感器存在的二次交流回路；2.简化变电站继电保护配置。面向变电站事件的通用对象即GOOE通信技术的应用，可以实现同一标准平台上的实时信息数据共享，从而简化了继电保护配置。
（二）配置方法。与传统的继电保护配置相比，数字化变电站的继电保护配置采用光纤接口插件，GOOE光纤通信接口代替I/O接口插件。CPU插件的模拟量处理更换为通信接口处理。变压器配置上每台采用一个MU合并单元，负责采集母线电压以及主变压器各侧电流，主变压器差动保护、录波装置、高低侧电能表由MU合并单元直接提供数字接口。每条10KV出线、电容器才有采用独立的合并单元。
三、加强继电保护的应对策略
为了保护继电保护系统的正常运行，需要对继电保护故障有合理的处理策略，以减少故障产生带来的损害。具体措施从以下几点着手：
（一）持续完善继电保护设备的合理配置方案。我国110KV的继电保护配置方案限于技术和经济投入上的制约，在双重保护配合和智能化配置上仍显不足，更完备的继电保护配置方案得不到后备资金的支持而无法具体实施。相关部分应该意识到继电保护的重要性，提高继电保护重要性意识，加大对其资金上的投入，变电设备应该符合110KV的继电保护配置要求，后期故障处理方案和维护方案的制定必不可少。我国近几年来电力系统中比较常见的问题是变压器不同程度的损毁，其主要原因就是对变压器缺少足够的持续性保护措施，继电保护设备在配置上过于简单，为了节省预算在继电保护人员配置和方案制定上从简处理，此类短期电路保障方案的实施可能造成日后维护工作上的困难度加大，变相的加大了维修和保护成本。所以在继电保护上应该加大合理的资金投入，采取多种保护措施，完善继电保护设备的配置。
（二）调度人员对继电保护按照独立装置类型进行检查和统计。对目前系统运行的各种保护装置常出现的故障进行数据统计，并建立数据库系统。独立装置包括线路保护装置、变压器保护装置、母线保护装置、重合闸保护装置、开关操作箱以及其他安全自动装置等。对其常见故障进行分类检查和统计，在出现问题时可以快速、正确的针对性处理，系统故障的数据统计和研究对继电保护方案的优化和升级提供了宝贵的参考资料。
（三）了解继电保护存在的缺陷，提前预防。工作人员要透彻的了解继电保护装置存在的客观缺陷，掌握设备的运行规律，对系统可能产生的故障点有深入的了解，能够通过缺陷管理寻找设备运行的常发性和非常发性故障。针对继电保护的故障点进行提前预防，掌握故障数据，了解其性质，在事故未发生之前，就及时的分析和制定针对各种问题的相应解决对策，以便在故障产生时能有序、快速的对故障进行消除。
关键词：电力系统；继电保护；发展趋势
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.195
1引言
想要保障电力系统的安全运行离不开电力系统继电保护技术，它是提高电力系统经济效益的行之有效的技术。随着计算机技术的发展，其相关控制技术不断的被引入到电力系统继电保护之中，这就使得计算机化、网络化、智能化成为了未来电力系统继电保护技术的发展趋势，这也是当前继电保护技术呈现出的几大特点。
我国在吸收国外先进技术的基础上，不断开展继电保护的学科建设，加强技术创新，不断进行人才的培养，从无到有，到如今已经建成了一支不仅具有理论基础同时也拥有丰富经验的人才梯队。经过近60年的不断发展，到现在我国继电保护的体系已经基本形成，能够系统的进行继电保护技术的研发、设计、维护以及教学等各种任务。
2我国继电保护的发展现状
晶体管继电保护在20世纪60到80年代被广泛采用，相关技术也得到了蓬勃的发展。上世纪70年代，我国已经开始着重研究集成电路保护，主要是基于集成运算放大器方面的研究。到上个世纪80年代，相关技术的研发已经初具规模，基本的体系已经形成，自此，集成电路保护技术逐步取代60年代的晶体管继电保护技术。到上个世纪90年代，集成电路保护技术占据了电路保护的主导地位，相关技术的研发、生成以及应用得到了充分的发展。在计算机继电保护方面，我国从上世纪70年代末就开始了相关的研究，例如1984年输电线路微机保护装置的研发成功，开启了我国国内输电线路微机保护装置的先河，使我国继电保护相关技术迈入了崭新的时代。我国继电保护技术在上世纪90年代就全面进入微机保护的时代。不同机型和不同原理的设备和微机线路被不断的发展和运用，一批又一批性能优异，功能完善的继电保护装置相继投入使用，与此同时相关的理论研究也取得了非常优异的成果，微机保护算法和软件方面相关的研究得到了充分的发展。
3电力系统继电保护发展趋势
3.1计算机化
根据摩尔定律，计算机芯片上的集成度每隔18至24个月就会翻一番，也就是说计算机性能在成倍提高的同时，其价格同时却在不断的降低。目前，微处理机技术也在不断的发展，主要体现为不断提高的功能，得到极大扩充的硬件资源，以及不断融合的相关技术，这就使得微处理机的运算性能得到了显著的增强同时其功能也不断的得到了极大的丰富，诸如嵌入式网络通信芯片等技术的研发。这些技术的不断发展，使得冗余设计成为可能，相关的设计也变得更加方便、快捷和灵活。
在2000年我国国内220kV及以上系统的微机电力保护覆盖率为44.9%，线路微机保护已经超过85%，至2008年底，我国220kV以上系统的微机保护覆盖率已经提高到75.3%，线路的微机化覆盖率为已经高达98.1%。也就说，这几年来，我国电力保护技术得到了充分的运用，可靠性能不断提高，因为在实际的运行过程中，微机保护的正确动作率要显著的高于其他保护技术0.2至0.3个百分点。
继电保护装置的一个重要的发展趋势就是计算机化，它是未来继电保护发展的一个重要特点。就目前的发展趋势而言，电力系统微机保护技术已经呈现出如下特点：要求更大容量的储存空间用来存放故障信息、要求更强大处理功能用来继续快速的数据处理、要求更强大的通讯功能用来和其他保护、控制装置进行数据共享。
3.2网络化
电力系统网络保护是相关技术融合的产物，包括计算机、通信、网络、微机保护等相关技术，各种技术通过计算机网络进行融合，从而实现对电力系统的种种保护功能，网络化的最大优点就是可以进行数据共享，从而可以使高频保护得到实现。继电保护装置的另一个重要的发展趋势就是网络化，它以计算机、网络、通行等相关技术为基础。网络保护系统最大的优点是可以采取简单却又十分可靠的拓扑结构，诸如总线结构、环形结构、星形结构等可以实现各个市电力系统的保护。
一般来说有两种模式的分站保护系统，第一是现有微机保护的利用，第二就是重新组建新的系统，分站系统保护管理机可以实现各种保护功能。正因为在电网中继电保护具有的很大的重要性，所以必须要确保网络保护系统安全的运行，也因此需要采取相关的安全控制策略。
3.3智能化
伴随着计算机技术的快速发展，其技术也不断被应用到电力系统继电保护的领域，产生了新的控制方法和原理。尤其是人工神经网络模糊逻辑、、遗传算法、等理论发展使得人工智能技术的不断提高，其运用的领域也越来越广，使得继电保护的研究迈向更高的层次，各种新技术不断得到应用。举例开说，目前较新的是，运用人工神经网络来判别电力系统的故障类型、测定电力系统故障距离、、保护电力系统主设备等。使用这样的神经网络，只要样本足够详细，就能在出现故障时自动判别，及时处理。
伴随着人工智能的发展，各种新的方法、技术层出不穷，不论从应用的范围和深度来说，其在电力系统继电保护中的运用都得到了进一步的提高，也使得继电保护领域充满了活力。通过人工智能来分析、判断、确定电力系统的故障，从而达到对继电系统的保护，相关技术的融合是未来的一大发展趋势。相比于其广大的应用前景，目前我国在人工智能的应用方面还处于初步阶段，需要进一步的丰富理论研究，进一步完善相关技术的应用。相信随着计算机技术、通信技术等相关技术的发展，可以推测，未来通过人工智能技术传统的电力系统保护的难题会不断得到解决，在操作方面也会变得更加智能和方便。
3.4综合自动化
目前，高压、超高压变电站正经历了一场技术的创新浪潮，其原因离不开现代计算机、通信以及网络技术的发展，相关技术的推进从根本上改变了目前电站的监视、控制和保护。综合自动化在继电保护中不断融合，具体可以体现为功能的集成以及信息、资源共享，实现智能控制。通过使用远方终端单元，可以实现电站信息的测量、控制以及统计，相关信息可以全部纳入到计算机系统中，取代了传统的控制保护屏，不仅能降低电站的占地面积同时还能降低电站的设备投资，
同时其可靠性也得到进一步提高。
综合自动化系统取消了传统的二次系统各专业之间的界限以及设备的划分，可以实现保护装置与控制中心的自动通信，使得继电保护迈入了新的层次，这也是未来电站技术发展的一种趋势。随着相关技术的发展，拥有更加齐全的功能、更高程度的智能化、更完善的保护系统的综合自动化系统，在未来一定会不断出现，并且不断被应用到我国的电网建设之中，会使得我国的电网技术达到暂新的水平。
4结语
随着计算机、网络、人工智能等相关技术的发展，电力系统的继电保护技术一定会不断更新不断发展。理论和应用方面的研究，会使得继电保护技术的原理不断得到突破，在应用层面也将不断得到改革。从数字化到信息化以及综合自动化，任重而道远，需要我们广大的继电保护工作者奉献自己的一份力量。
参考文献：
[1]许建安.电力系统继电保护[M].北京：中国水力电力出版社，2005.
[2]张宇辉.电力系统微型计算机继电保护[M].北京：中国电力出版社，2000.
[3]陈向东.电力系统网络型继电保护模式探讨[J].电力信息化，2009，7（01）：38-40.
[4]吕卫胜.人工智能技术在电力系统继电保护中的应用[J].山东电力技术，2006，147（01）：61-63.
关键词：电力系统继电保护发展趋势
中图分类号：F470.6文献标识码：A文章编号：
正文：
一、电力系统继电保护概述
1.电力系统继电保护的基本原理
电力系统的继电保护装置就是指电力系统运行过程中电气元件在发生故障时能及时发出信号，并使断路器跳闸产生动作的一种自动装置。为了完成对电力系统相关装置的安全保护任务，电力系统的继电保护装置通过借助正确区分的保护元件来检测被保护的装置是否处于正常的工作状态。也就是说，继电保护装置一般是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来对被保护的装置进行保护的。其中，用于继电保护状态判别的故障量随所处电力系统的周围条件而异，也随被保护对象的不同而不同。当前应用最为广泛的故障量是工频电气量。工频电气量指的是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其他量，如功率、相序量、阻抗等，从而构成电流保护、电压保护、阻抗保护、频率保护等。
2.电力系统继电保护装置的作用
电力系统的日常运行中较常见的故障主要有断线、短路、接地、负荷过载以及振荡等。上述故障如果处理不及时或处理不当往往会引发大范围的电力系统事故，从而导致电力系统的全部或部分的正常运行状态遭到破坏，导致电能质量破坏和设备损坏，损失非常巨大。一般对上述故障的有效处理措施就是采取相关有效措施迅速地将正常运行的系统与故障部分隔离，从而将故障造成的影响和损失尽量减少。为保证电力系统的安全稳定运行，有效避免事故的扩大。通常，依靠人的判断和处理是来不及的，在系统发生故障时务须由相关的继电保护装置完成电力系统故障的安全保护。3.电力系统继电保护装置的任务一般而言，电力系统继电保护装置的任务有：一是值班管理人员可以通过继电保护装置及时掌握处于不正常运行状态的电气元件的反应，以便能够及时处理，从而有效避免相关电气设备的损坏以及安全事故的发生；二是继电保护装置自身能够迅速地将电力系统中的故障元件有选择地进行切除，从而确保其他无故障原件的正常运行。
二、继电保护的基本要求
继电保护是电力系统的一个重要组成部分，担负着监督系统运行状况和及时处理系统故障的重要职责，是保证电力系统安全运行的重要设备。选择性、可靠性、速动性、灵敏性是对它的四项基本要求。
选择性是指当电力系统中线路或设备发生短路故障时，负责本段线路的继电保护装置会动作，此时其他线路的继电保护装置不动作，而当其拒动时，相邻设备或线路的保护装置会作为后背保护将故障切除。
速动性是指电力系统发生故障时，继电保护装置应能够快速地将故障切除，将故障可能对人和设备造成的损害降低到最小程度，提高系统并列运行的稳定性。
灵敏性是指当电力系统中线路或设备发生短路故障时，继电保护装置的及时反应动作能力。在规定范围内发生故障时，不论故障点的故障的类型和位置如何，以及故障点是否存有过渡电阻，能够满足灵敏性的要求的继电保护都能够正确反应并动作，即要求不仅在系统的最大运行方式下三相线路短路时能够可靠动作。可靠性是指继电保护设备能够安全稳定的工作动作，不发生在故障时拒动或无故障时误动的情况。
三、继电保护的发展趋势
在未来智能电网中，电网的自愈特征将会对继电保护的选择性、可靠性、速动性、灵敏性提出更高的要求，对常规继电保护的配置方法提出新的要求，常规保护在这几个方面根据实际情况的不同会有所侧重。如在特高压电网的建设、电网规模的扩大等因素,将导致短路电流增大很多,因此,短路电流增大造成的定值可靠性降低。然而，挑战往往是与机遇并存的，智能电网的发展从另一个角度也将给继电保护的发展带来新的契机。根据智能电网发展的特点与趋势，可以预计它将会在以下几方面推动继电保护技术的发展：
3.1信息数字化信息的数字化
包括两个方面，一是测量手段的数字化，新型的继电保护装置将广泛采用电子式互感器和数字接口；二是信息传输方式的数字化，传统继电保护设备采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被淘汰，取而代之的是以光纤为媒介的网络数字传输方式。随着智能电网的建设及智能化设备的广泛使用，传统的互感器将逐步退出运行。而且电子式互感器采用网络接口，通过网络保护装置和智能断路器连接，大大简化了二次回路接线，使之易于维护。
3.2通信网络化
电力系统继电保护与计算机网络相结合是现代电力系统实现稳定安全可靠运行的重要的保证。通信网络化使每个保护单元都能够实现共享全部故障信息与系统运行的数据，并且使各个保护单元之间与自动重合闸装置能够在分析这些数据信息的基础之上做出协调的动作。这样就在各个保护单元之间形成了一个互联网，增加了保护单元之间的联系，最终实现微机继电保护装置的网络化。
3.3动作智能化
智能电网要求继电保护装置能够利用全网信息准确、实时地判断运行方式并且调整定值，实现真正意义上的在线整定。近年来人工智能技术在电力系统的各个领域都得到了广泛的应用，使得电力系统继电保护技术的研究迈进了更高层次,逐渐向着微机化的趋势不断发展。例如利用神经网络的方法,经过大量的故障样本训练,只要充分考虑了现场各种情况,则发生任何的故障时都能够作出确判别，最终做出正确动作。
3.4综合自动化
计算机技术、通信技术和网络技术高速发展，使得微机继电保护装置具有了可以从网上获得电力系统运行状态与各种故障的数据信息的能力，并且微机继电保护装置也可以将它从网上获得的电力系统被保护元件的数据与信息传送给网络控制中心和其他的保护单元，及时在继电保护系统中完成继电保护的各项功能，如监视、测量、控制、保护、数据通信等。从而实现了测量、控制、保护、数据通信等各方面的综合自动化。
3.4.数字化技术的应用
随着社会经济的不断发展和科学技术的革新，数字化技术在电力系统继电保护领域的应用越来越广，数字化变电站的建设已经成为电网建设的主流。数字化变电站是指变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化。数字化继电保护装置原理是利用电子互感器采集数据，数据在互感器内通过光纤利用光数字信号将数据传到低压端，在MU（合并单元）处理后得出符合标准的数字量输出。其涵盖了变电站的全部范围，比如一次设备的互感器、断路器、变压器，二次设备中的保护、控制、通信，以及软件开发、系统建模、数据应用等。数字化技术的应用：一是智能化继电保护测试仪。随着智能化变电站的投入和普及，数字化测试设备在电力用户和制造厂中的需求呈上升趋势。二是全数字化变电站的动态仿真系统。智能电网推广的重要举措就是建设具有数字化、信息化、自动化、互动化特点的数字化变电站，然而目前大多数变电站无法有效检测继电保护二次设备的性能，只有全数字化变电站才能实现设备检查和监测功能。
3.5继电保护输电技术的突破
随着电力电子技术的发展、直流输电技术日益成熟，多种新的发电方式所产生的电能都要以直流方式输送，比如磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。另外，超高压输电可以增加输送容量和传输距离，降低单位功率电力传输的工程造价，减少线路损耗，节省线路走廊占地面积，具有显著的综合经济效益和社会效益。
4结束语
继电保护的技术微机化化绝不仅仅只有这几个方面，很多都要随着智能电网的发展才会慢慢体现出来。智能电网的建设是电力系统的一次重要变革，是电网未来的发展方向。目前，智能电网的建设已经初显成效，建设过程中新技术和新设备的应用已经给继电保护专业领域带来了革命性的变化，例如我国220kV以上的输电线路已经全部实现了继电保护技术的微机化。随着智能电网建设的推进，相关研究的深入，继电保护专业一定会适应电网需求向智能化方向发展，跟进电网建设步伐，为智能电网建设提供技术支持。
参考文献
[1]王梅义.高压电网继电保护技术[M].北京：电力工业出版社，1981.
[2]葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用[J].继电器，1978.
[3]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，1988.
关键词:电力系统;继电保护;发展趋势
1引言
电力系统继电保护是保证电力系统安全运行、提高经济效益的有效技术。计算机控制技术成功运用到电力系统继电保护中,使得未来继电保护技术发展趋势具有计算机化、网络化、智能化等特点。
我国继电保护学科、技术、继电器制造和人才队伍培养从无到有,在小活吸收国外先进继电保护设备和运行技术的基础上,建成了一支具有深厚理论功底和丰富运行经验的继电保护队伍。经过60年的发展和探索,我国已经建成了继电保护研究、设计、加工制造、运行维护和教学的完整体系。
2我国继电保护的发展现状
上世纪60年代到80年代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20世纪70年代中,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、生产和应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。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,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,为微机保护的推广开辟了道路。从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全且工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。
3电力系统继电保护发展趋势
3.1计算机化
按照著名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔18—24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加,价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强,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,运算能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方便,高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
我国在2000年220kv及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kv以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2—0.3个百分点。
继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护基本功能外,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,与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。
3.2网络化
网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物,通过计算机网络来实现各种保护功能,如线路保护、变压器保护、母线保护等。网络保护的最大好处是数据共享,可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外,由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量,所以很容易就可实现母线保护,而不需要另外的母线保护装置。
电力系统网络型继电保护是一种新型的继电保护,是微机保护技术发展的必然趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机保护技术发展的基础上。网络保护系统中网省级、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用简单、可靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站保护系统在整个网络保护系统中是最重要的一个环节。分站保护系统有2种模式:一是利用现有微机保护;另一个是组建新系统,各种保护功能完全由分站系统保护管理机实现。由于继电保护在电网中的重要性,必须采取有针对性的网络安全控制策略,以确保网络保护系统的安全。
3.3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保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中,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,从而使继电保护的研究向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如电力系统继电保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、方向保护、主设备保护等。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。
随着人工智能技术的不断发展,新的方法也在不断涌现,在电力系统继电保护中的应用范围也在不断扩大,为继电保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,分析不确定因素对保护系统的影响,从而提高保护动作的可靠性,是今后智能保护的发展方向。虽然上述智能方法在电力系统继电保护中应用取得了一些成果,但这些理论本身还不是很成熟,需要进一步完善。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。
3.4综合自动化
关键词:电力系统;继电保护;发展趋势
1引言
电力系统继电保护是保证电力系统安全运行、提高经济效益的有效技术。计算机控制技术成功运用到电力系统继电保护中,使得未来继电保护技术发展趋势具有计算机化、网络化、智能化等特点。
我国继电保护学科、技术、继电器制造和人才队伍培养从无到有,在小活吸收国外先进继电保护设备和运行技术的基础上,建成了一支具有深厚理论功底和丰富运行经验的继电保护队伍。经过60年的发展和探索,我国已经建成了继电保护研究、设计、加工制造、运行维护和教学的完整体系。
2我国继电保护的发展现状
上世纪60年代到80年代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20世纪70年代中,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、生产和应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。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,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,为微机保护的推广开辟了道路。从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全且工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。
3电力系统继电保护发展趋势
3.1计算机化
按照著名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔18—24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加,价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强,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,运算能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方便,高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
我国在2000年220kv及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kv以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2—0.3个百分点。
继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护基本功能外,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,与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。
3.2网络化
网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物,通过计算机网络来实现各种保护功能,如线路保护、变压器保护、母线保护等。网络保护的最大好处是数据共享,可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外,由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量,所以很容易就可实现母线保护,而不需要另外的母线保护装置。
电力系统网络型继电保护是一种新型的继电保护,是微机保护技术发展的必然趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机保护技术发展的基础上。网络保护系统中网省级、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用简单、可靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站保护系统在整个网络保护系统中是最重要的一个环节。分站保护系统有2种模式:一是利用现有微机保护;另一个是组建新系统,各种保护功能完全由分站系统保护管理机实现。由于继电保护在电网中的重要性,必须采取有针对性的网络安全控制策略,以确保网络保护系统的安全。
3.3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保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中,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,从而使继电保护的研究向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如电力系统继电保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、方向保护、主设备保护等。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。
随着人工智能技术的不断发展,新的方法也在不断涌现,在电力系统继电保护中的应用范围也在不断扩大,为继电保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,分析不确定因素对保护系统的影响,从而提高保护动作的可靠性,是今后智能保护的发展方向。虽然上述智能方法在电力系统继电保护中应用取得了一些成果,但这些理论本身还不是很成熟,需要进一步完善。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。
3.4综合自动化
现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合,它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元(rtu)、微机保护装置为核心,将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统,取代传统的控制保护屏,能够降低变电所的占地面积和设备投资,提高二次系统的可靠性。
综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则,改变了常规保护装置不能与调度(控制)中心通信的缺陷,给变电所自动化赋予了更新的含义和内容,代表了变电所自动化技术发展的一种潮流。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,把电网的安全、稳定和经济运行提高到一个新的水平。
4结语
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,继电保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]许建安.电力系统继电保护[m].北京:中国水力电力出版社,2005.
[2]张宇辉.电力系统微型计算机继电保护[m].北京:中国电力出版社,2000.
[3]陈向东.电力系统网络型继电保护模式探讨[j].电力信息化,2009,7(1):38-40.
关键词：电力系统继电保护
中图分类号：F407文献标识码：A
如今，继电保护是保障电网可靠运行的重要组成部分，继电保护装置广泛使用在变电站和断路器上，用于监测电网运行状态，记录故障类型，控制断路器工作。在电力系统中，继电保护的作用在于：当被保护的电力系统元件发生故障时，该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全运行水平。随着电力系统规模不断扩大和等级的不断提高，系统的网络结构和运行方式日趋复杂，对继电保护的要求也越来越高。
一、继电保护的作用与组成
当电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，并使故障件免于继续遭受损害；当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
二、电力系统继电保护现状
（一）微机在继电保护中的大量普及。微机保护的优势是利用微型计算机极强的数学运算能力和逻辑处理能力，能够应用许多独特、优秀的原理和算法，从而提高保护的性能。因此，近些年来我国电力系统继电保护的微机化率越来越高，特别是以高压以上的电力系统继电保护系统。
（二）继电保护与前沿技术相结合。当今继电保护技术已经开始逐步实现网络化和保护、测量、控制、数据通信一体化。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，其与继电保护的结合是实现现代电力系统安全、稳定运行的重要保证。现代电力系统继电保护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，使得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动作，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要电气设备的保护装置用计算机网络连接起来，即实现微机保护装置的网络化。现在微机保护的网络化已经开始实施，但是它还处于起步阶段，要实现我国微机保护的全面网络化，还需要广大继保人员的不懈努力。
（三）使用人工智能（AI）、自适应控制算法等先进手段。人工智能技术（如专家系统、人工神经网络ANN等）被广泛地应用于求解非线性问题，较之于传统方法有着不可替代的优势。众所周知，电力系统继电保护是一种普遍的离散控制，分布于系统的各个环节中，而对系统状态（正常或事故）进行判断，即状态评估，是实现保护正确动作的关键。由于AI的逻辑思维和快速处理能力，AI已成为在线状态评估的重要工具，越来越多地应用于电力系统的多个方面中，特别是继电保护方面，其在控制、管理及规划等领域中发挥着重要作用。自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它被定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护，其基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，因此，如今在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护和自动重合闸等领域有着广泛的应用。
三、确保继电保护安全运行的措施
（一）继电保护装置检验应注意的问题。在继电保护装置检验过程中必须注意：将整组试验和电流回路升流试验放在本次检验最后进行，这两项工作完成后，严禁再拔插件改定值改定值区改变二次回路接线等工作网。电流回路升流和电压回路升压试验，也必须在其它试验项目完成后最后进行。在定期检验中，经常在检验完成后或是设备进人热备状态，或是投入运行而暂时没负荷，在这种情况下是不能测负荷向量和打印负荷采样值的。
（二）定值区问题。微机保护的一个优点是可以有多个定值区，这极大方便了电网运行方式变化情况下的定值更改问题。但是还必须注意的是定值区的错误对继电工作来说是一大忌，必须采用严格的管理和相应的技术手段来确保定值区的正确性。采取的措施是，在修改完定值后，必须打印定值单及定值区号，注意日期变电站修改人员及设备名称，并重点在继电保护工作记录中注明定值编号，避免定值区出错。
（三）一般性检查。不论何种保护，一般性检查都是非常重要的，但是，在现场也是容易被忽略的项目，应该认真去做。一般性检查大致包括以下两个方面：首先清点连接件是否紧固焊接点是否虚焊机械特性等。现在保护屏后的端子排端子螺丝非常多，特别是新安装的保护屏经过运输搬运，大部分螺丝已经松动，在现场就位以后，必须认认真真一个不漏地紧固一遍，否则就是保护拒动，误动的隐患。其次是应该将装置所有的插件拔下来检查一遍，将所有的芯片按紧，螺丝拧紧并检查虚焊点。在检查中，还必须将各元件保护屏控制屏端子箱的螺丝紧固作为一项重要工作来落实。
（四）接地问题。继电保护工作中接地问题是非常突出的，大致分以下两点：首先，保护屏的各装置机箱屏障等的接地问题，必须接在屏内的铜排上，一般生产厂家已做得较好，只需认真检查。最重要的是，保护屏内的铜排是否能可靠地接入地网，应该用较大截面的铜鞭或导线可靠紧固在接地网上，并且用绝缘表测电阻是否符合规程要求。
（五）工作记录和检查习惯。工作记录必须认真、详细，真实地反映工作的一些重要环节，这样的工作记录应该说是一份技术档案，在日后的工作中是非常有用的。继电保护工作记录应在规程限定的内容以外，认真记录每一个工作细节、处理方法。工作完成后认真检查一遍所接触过的设备是一个良好的习惯，它往往会发现一些工作中的疏漏，对于每一位继电保护工作人员来说都应该养成这一良好的工作习惯。