供电系统中的继电保护

供电系统中继电保护问题的研究摘要:供电系统中装设继电保护装置是通过缩小事故的X围或预报事故的发生，来保证供电的安全和可靠性。

本文主要对继电保护装置的任务、发展、组成、现状及发展方向做了介绍。

关键词:供电系统；继电保护一、引言随着我国国民经济的不断增长，人民生活水平不断提高，人们对电力的需求不断增大，对供电质量的要求也越来越高。

为了保证供电的可靠性，在供电系统发生故障时，必须有相应的保护装置将故障部分及时从系统中切除以保证非故障部分继续工作，并发出报警信号，以便提醒工作人员检查并采取相应措施。

供电系统中继电保护的任务大致有两种：一、故障时跳闸。

在供电系统出现短路故障时，作用在前方最靠近的控制保护装置迅速跳闸，切除故障部分，并提醒工作人员检查，及时消除故障。

二、异常状态发出报警信号。

在供电系统出现过负荷等不正常工作状态时发出报警信号，提醒工作人员注意并及时处理，以免发展成故障。

电力系统的飞速发展对继电保护提出更高的要求，而电子技术、计算机与通信技术的发展为继电保护的发展注入了新的活力，使继电保护技术出现了四个发展阶段：20世纪50年代，我国工程技术人员掌握了国外的继电保护设备运行技术，为我国继电保护技术发展奠定了坚实的基础。

20世纪60年代中期80年代中期是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代，运行于葛洲坝500kV线路上的高频保护，结束了线路保护依赖进口的时代。

70年代中期，基于集成运放的集成电路保护开始研究，到80年代末，集成电路保护逐渐取代晶体管保护，到90年代初，已经处于主导地位。

从70年代末开始，我国已开始计算机继电保护的研究，所研究的成果逐渐应用于电力系统，可以说，从90年代开始我国继电保护技术进入微机保护时代。

二、供电系统中继电保护装置的组成继电保护装置有若干个继电器组成，如图1所示，当线路上发生短路时，起动用的电流继电器KA瞬时动作，使时间继电器KT起动，KT经整定的一定时限后，接通信号继电器KS和中间断电器KM，KM触头接通断路器QF的跳闸回路，使断路器QF跳闸。

图1继电器保护装置框图三、供电系统中继电保护的要求及微机保护的优点1.选择性继电保护动作的选择性是指在供电系统发生故障时，只使电源一侧距离故障点最近的继电保护装置动作，通过开关电器将故障切除，而非故障部分仍然正常运行。

如图2所示，当k-1点发生短路时，则继电保护装置动作只应使断路器1QF 跳闸，切除电动机M。

而其它断路器都不跳闸。

满足这一要求的运作称为“选择性动作”，反之称为“失去选择性动作”。

图2继电保护装置动作选择性示意图2.速动性当系统内发生短路故障时，保护装置应尽快动作，快速切除故障,使电压降低的时间缩短，对用电设备的影响减少，提高电力系统运行的稳定性，减少对电气设备的损害程度。

而CPU速度提高，可以使各种事件以ms来计时，软件功能的提高可以通过各种复杂的算法完成多种保护功能。

3.可靠性指保护装置该动作时就应该动作（不拒动）,不该动作时不误动.继电保护装置接线应力求简单，触电回路少。

一种微机保护单元可以完成多种保护与检测功能，简化了开关柜与控制屏的接线，从而减少了设备的故障环节；同时微机保护单元采用高集成度芯片，软件有自动检测与自动纠错功能，提高了保护的可靠性。

4.灵敏性灵敏性是指保护装置在其保护X围内对故障和不正常运行状态的反应能力四、继电保护技术的在电力系统中的运用特性1继电保护技术的智能化运用特性增强现代化的电力管理越来越体现了智能化的控制管理模式,具有一定的人工智能化的特征。

这些特征,一方面使得电力系统在管理上减少了不必要的资源浪费;另一方面为其他各项技术的运用提供了广阔的技术空间。

正是在这样的技术背景下,继电保护技术出现了一定的人工智能化,使得保护装置在设计上更具有合理性和科学性。

这些智能化的信息特征使得继电保护技术在发展的过程中逐渐地进入了自动化的发展进程。

目前,在我国主要大城市供电公司的继电保护设备中已采用了模拟人工神经网络(ANN)来进行对用电的保护。

因此,进一步推进了继电保护技术智能化的发展前景。

据现有的资料介绍,在输电过程中出现的短路现象一般有几十种,如果出现这样的情况用人工进行排除,至少需要12小时以上。

但若是采用上述的神经网络继电保护方法,可通过采集的数据样本对发生故障进行检测,从而能在半小时之内得出故障出现的原因,大大缩短了维修时间。

这些人工智能方法通过计算机辅助体统的帮助运用,可使得电力运输效率大大加强。

2继电保护技术的网络化更新发展显著继电技术的运用离不开计算机网络的支持。

这种网络化的技术,不仅给继电技术提供了可操作检查的直观空间X围,也给其发展更新提供了更为广泛的动力支持和保障。

这也正是继电技术开放性发展的必然要求。

继电保护的主要功能在于保护电力系统的安全稳定,而这种保护离不开计算机网络的数据模拟生成系统,需要依据计算机通过数据采集和分析来检测故障存在的原因,进而发出警报。

这些网络化的发展,一方面,能够通过数据的的采集和模拟生成,综合分析可能出现的各种故障;另一方面,在显示故障的同时,能够准确地反映出故障的缘由、位置的情况,便于工作人员能够采取有效的解决策略。

例如,现在的各种环保节能发电厂就是采用了该种装置,通过总调度室计算机监控,不仅能够知晓现有线路的运行前那个框,还能够对各条线路出现的短路等现象作出判断,以便维护人员能够进行及时正常地维修。

3继电保护技术的自适应性发展迅猛继电保护技术的自适应性也是值得关注的方面。

我们知道自适应控制技术在继电保护中的应用具有如下的作用:(1)使得继电保护更具有一种适应性,能够适应多种故障的检测;(2)有效延中出现的问题进行排除,不仅减少了人工操作的麻烦,还能够节省成本。

当前电力系统在发展过程中出现的各种问题,除了需要一定的人工操作之外,采用继电保护技术的自适应性技术,一方面,能够真正发挥继电保护的“保护”功能,使得人们的生产生活得以顺利地开展,满足人们的发展长保护时间,能够使得电气设备产生更长的使用寿命;(3)能够提高经济效率,即这种保护能够针对用电过程需要;另一方面,能够使得这种适应性能面对各种形势的变化发展,最大限度地提高电力设备的使用寿命,以减少故障的发生。

这种适应性应该离不开计算机网络环境的支持。

因此,就更具有广泛的适应性能。

四、微机继电保护的发展方向微机保护经过近20年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得了巨大的成功，并积累了丰富的运行经验，产生了显著的经济效益，大大提高了电力系统运行管理水平。

近年来，随着计算机技术的飞速发展以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被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展1.计算机化随着计算机硬件的迅速发展，微机保护硬件也在不断发展，从8位单CPU结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线，性能大大提高，得到广泛应用，到目前已经研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。

采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都难以接受，更重要的是32位芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。

电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应该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，强大的通信能力，与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。

这就要求微机保护装置相当于一台PC机的功能。

2.网络化计算机网络作为信息和数据通信工具，使人类生产和生活发生了根本变化，同时也为工业领域提供了有力的通信手段。

但是很多继电保护的作用只是切除故障元件，缩小事故影响X围。

为了使继电保护不限于切除故障元件和限制事故影响X围，还要保证全系统的稳定运行，这就要求每个保护单元都能共享运行和故障信息的数据，都能协调动作，这就需要将全系统的主要设备的保护装置用计算机网络连接起来，即实现微机保护的网络化。

这在现有的技术下是完全可能的。

国内某高校针对三峡水电站超高压多回路母线提出了分布式母线保护的原理，将传统的集中式母线保护分散成若干个母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络连接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其他所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其他所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算。

若计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。

微机保护装置网络化大大提高了保护性能和可靠性，这也是微机保护发展的必然趋势。

3.一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的前提下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，能够从网上获取电力系统运行和故障的数据和信息，也能把所获得的被保护元件的信息传送给网络控制中心或任一个终端。

微机保护装置在正常运行情况下还可以完成测量、控制、数据通信功能，也就是实现了保护、控制、测量和数据通信一体化。

4.智能化近年来，神经网络、模糊逻辑等人工智能技术在电力系统的领域得到了应用，在继电保护领域也开始了研究。

某高校从1996年开始的神经网络式继电保护的研究，已经取得了初步成果。

神经网络可以使复杂的非线性问题迎刃而解。

【参考文献】［1］杨奇逊.微型机继电保护基础[M].：中国电力，1988.［2］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].：中国电力，1998.［3］杨奇逊，X建飞，X涛，黄少锋，X忠理.现代微机保护技术的发展与分析. 电力设备，2003，5(10)．。