电力系统继电保护技术发展趋势

摘要:  本文主要讲述了我国电力系统继电保护技术的实际情况，提出了未来继电保护技术的应用前景，以网络、计算机、系统、图像显示、通信、自动控制理论为主要技术，微处理器和计算机是未来继电保护技术的核心，网络化、一体化以及智能化是未来继电保护技术的发展趋势，电力系统继电保护技术正在逐步向高层次科学领域前行。

关键词:  电力系统;继电保护技术;微处理器;计算机

1继电保护技术发展现状

我国建国初期时，科学与工业能力远远落后于国际平均水平，尽管如此，我国的工业经过不懈的努力还是取得了惊人的成绩，继电保护技术研发进展得非常迅速。在1990年左右，我国的继电保护技术的研发主要集中在集成电路的保护上。不同机型、不同原理的主设备保护、微机线路各有千秋，微机保护装置取得了重大的研究突破，一批新一代功能齐全、性能优良、工作可靠的继电保护装置应用在电力系统中。进入21世纪，随着计算机技术的快速发展，计算机技术在电力系统继电保护领域中得到了广泛地应用，新的现代控制原理被广泛应用到微机继电保护中来，从而将微机继电保护的发展推向了更高的层面;目前，继电保护技术主要向计算机数字化、网络化、一体化以及智能化等趋势发展。

2继电保护技术的发展趋势

2．1数字化

随着电力系统设备技术的发展及进步，微机保护技术也受到了很大的挑战，微机继电保护技术需要满足电力技术进步提出的更高要求，除了保护的基本功能外，还应具有快速的数据处理功能、大容量故障信息和数据的长期存放空间以及强大的通信能力。类似DigiProII、Protech、WisPＲO等数字化综合保护及自动装置，均提供了保护、测量、控制及监视输电线路、电容器、变压器、电动机等主设备的功能，通过规范的现场总线接口实现了后台信息共享和综合系统管理，可以多个节点协同工作。此方面的技术代表了未来发展方向，包括了以下几个特点:

(1)丰富的自检功能，使装置的工作情况能够被运行管理人员准确地把握。可以做到监视操作回路，存储元件，整定参数，测量回路等情况的异常。

(2)强大的运算处理能力。采用超大规模集成电路芯片(VLSI)和高性能数字信号处理器(DSP)。

(3)故障查询和分析简易化，能够记录故障时间、故障峰值、故障类型。

(4)模拟量通道精度高，测量响应迅速。

(5)故障录波通道的启动条件可选。故障时的电流和电压波形均可记录，记录量大。

(6)丰富的通信接口，除传输正常数据之外，还可传输物理数据块、实时波形等，增强的通信协议。

(7)抗干扰性好，主要信号回路配有电磁干扰吸收元件，适用于恶劣的电磁环境，装置具备了优良的电磁兼容特性。

(8)权限管理可分为的工程级—调试级—用户级三级编程模式，元件参数现场/远方均可设定。综上，继电保护装置的未来发展趋势是计算机化、微机化。可是怎样取得更大的经济效益和社会效益，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何更好地满足电力系统要求还需要进一步的分析。

2．2多功能一体化

电力系统运行和故障的任何信息和数据都可以由保护装置从网上获取，网络控制中心或任一个终端都可接收到它所获得的被保护元件的任何信息和数据。所以，每个微机保护装置不仅要具备继电保护功能，还可以实现保护、控制、测量、数据通信一体化，也可以在无故障正常运行情况下完成控制、测量、数据通信功能。它是整个电力系统计算机网络上的一个多功能终端，也可以说实际上就是一台多功能、高性能的计算机。比如变电站监控系统中的JCS(JointCollaborationServices)综合保护系统可以集测量、保护、通信、控制、数据采集、故障录波及分析、报警及处理、调度等功能为一体。该系统有效结合了现场总线技术、继电保护技术及计算机网络技术。

系统具有非常灵活的配置方式。分层分布式结构是系统在总体上所采用的结构，主要由数据通信系统、主站系统、现场设备层、子站系统等构成。地理跨度站信息管理系统可由多节点网络连接方式构成。Linux或MS—Windows是系统的软件的主要构成，VisualC++等为其编程语言，结合模块化、开放性、安全性、标准化、易维护性等原则并按照SQLServer数据系统设计而成，使系统工作简便，性能强劲，可以灵活的开展，能够稳定地运作。具有动态的单元组态和图元组态功能;与其他厂家的智能设备或自动化系统进行互联;用户可快速地掌握软件操作，良好的人机界面，严格、灵活的权限管理，工作起来简单便捷。

2．3网络化

保护装置实现网络化是未来的趋势，网络化可以自动化采集并传输设备的各种信息，增强系统的便捷化及智能化，因此其应用范围极广。灵活运用现场总线技术可以保障装置产品的网络化。一个企业的生产、管理和经营等各方面全都离不开网络化，基于现场总线的FCS(现场总线控制系统)将是控制系统的主要组成因素。保护装置利用光纤、PLC及互联网来实现异地浏览和交换信息，网络化能帮助用户进行及时的反馈故障信息，对于保护装置的问题进行准确判断，对软件进行更新等工作，能直接与异地用户交流。在河北西合营500kV升压站中，采用应用了智能网络化技术的继电保护设备，可以直接在远方利用调度平台后台对各项数据实时监控，这样不仅及时了解电力系统线路的运行情况，同时帮助运行维护人员对线路上出现的故障及异常现象，如短路或接地等情况进行准确判断，从而及时进行停电检修、维护工作。同时，该成熟的应用系统，还能够实现继电保护装置的远方控制，例如修改定值投退重合闸及安稳装置等，使得工作效率大大提升。目前全世界都在研究新型的网络化、智能化保护设备，网络化可以极大地加强微机保护装置的便捷性和稳定性。

2．4智能化

人工智能技术和微处理器的进步与使用极大地促进了继电保护产品智能化。继电保护产品由于微电子技术的进步可以进一步与微控制器、微处理器、DSP芯片级嵌入式系统和嵌入式软件相结合，数字化仪器仪表得以实现，不断加强其智能化进步。目前现代继电保护产品中人机交互、多媒体技术、人工神经元、模糊控制网络等新技术得到了广泛应用。尤其是近年来电力系统中逐渐应用的模糊逻辑、人工神经网络、小波理论、遗传算法以及专家系统等，这都是智能化发展的标志，不但提高了电力系统的智能化水平，同时推动了继电保护的智能化发展，使得智能继电保护产品在测量速度、灵敏度、精确度、性能价格比和自动化程度等方面都具有远远超过传统产品的优点。此类系列智能保护装置，可以控制、保护与监视线路、变压器、电动机、电容器等回路及主设备。单元化的设计使其可集中组屏，也能方便地配备于一次设备(高压开关柜等)。

多个节点协同工作得到了规范的现场总线接口支持，实现综合信息共享和系统级管理。此系列智能保护装置的特点为:运用精炼的硬件设计，采用超大规模集成电路芯片和高性能处理器，装置复杂程度得以减轻;使本装置保护功能可靠，运行稳定。减少了现场人员的工作量，可自动将测量值全部换算成一次值。抑制噪声与偏移能够通过改进的测量算法得到减轻。与其他设备的联锁和闭锁可以实现，故障类型、故障时间、故障峰值的保护动作事件可以获得记录，便于故障分析。可灵活地运行于各种工况;并且装置无论是连接在模拟信号屏环境下，还是在计算机网络环境下，大量的现场信息均可显示。在不远的将来，继电保护领域必会广泛采用人工智能技术处理各种难题。

3结语

继电保护技术这种以网络、计算机、系统、图像显示、通信、自动控制理论作为关键技术，以计算机和微处理器作为核心技术目前已经在向智能化等更深的研究方向发展，虽然面向市场投入还有许多困难待解决，而且需要比较长的一段时间，但对于我国电力继电保护技术的未来发展具有着深远及重要的意义;此外，不断发展的继保技术，对我们电力系统相关工作人员提出了更高的要求，需要不断提高自身的知识和业务水平，从而满足电力系统不断发展的需求。

参考文献:

［1］朱云龙．电力系统继电保护技术的现状与发展趋势浅析［J］．科研，2015(17):28．

［2］范洪伟．电力系统继电保护技术的现状与发展趋势探析［J］．华东科技:学术版，2015(1):339．

［3］张健康．电力系统继电保护技术的现状及发展趋势［J］．装备制造技术，2011(2):109-110．

作者：胡宇光    单位：中国能源建设集团华北电力试验研究院有限公司