电力系统继电保护的现状与发展

电力系统继电保护的现状与发展

本文主要概述继电保护系统的作用、组成和基本要求，回顾我国电力系统继电保护技术发展的过程和现状，同时指出继电保护将朝着计算机化、网络化、智能化和综合自动化方向发展。

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0 引言

通常情况下，发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备等共同组成电力系统。危险故障和一些异常运行状态在电力系统中比较常见，在一定程度上这些现象会进一步发展成事故，进而破坏整个系统或其中一部分的正常工作，造成对用户少送电、停止送电或者降低电能质量，进而在一定程度上达到不容许的地步，严重时会损坏设备和人身伤亡等。因此，必须在十分之一秒内控制故障元件的切除时间，或者切除时间更短。通过人工操作是不可能完成这项任务的，为了执行这一任务，需要一套自动装置。

1 继电保护的作用及组成

1.1 继电保护的作用

通常情况下，在电力系统中的发电机、线路等被保护元件，以及自身发生故障时，继电保护装置将会自动、迅速，从电力系统中有选择地切除故障元件，进而在一定程度上防止故障范围继续扩大，同时确保无故障部分继续正常运行，同时保护故障元件防止继续遭受损害；继电保护装置应能根据电力系统的被保护元件出现异常运行状态做出及时反应，根据电力系统的实际运行维护条件，向运行值班人员发出声光报警，以及相应的图文信息等。为了防止发生不必要的动作，或者误动作，当发生故障时，对继电保护系统一般不要求迅速动作，而是结合故障元件对电力系统及元件的危害程度设定相应的延时。

1.2 继电保护的组成

通常情况下，继电保护装置主要包括测量部分、逻辑部分、执行部分。

2 继电保护的基本要求

可靠性、选择性、灵敏性和速动性，对于继电保护装置来说是必须满足的最基本的要求，而且可靠性、选择性、灵敏性和速动性之间相互联系，相互制约。

2.1 选择性

对于继电保护装置来说，所谓的选择性就是指借助故障设备或线路本身将故

障切除，进而实现保护功能。通常情况下，在故障设备或线路本身的保护或断路器发生拒动时，通过相邻设备、线路、断路器失灵等切除故障，完成保护。对于整定上、下级电网（包括同级）之间的继电保护，通常情况下，需要遵守相应的逐级配合原则，进而在电网发生故障时，选择性的切除故障。

2.2 速动性

所谓速动性是指为了提高系统的稳定性，降低故障设备和线路的损坏程度，同时将故障波及的范围缩到最低，需要保护装置将短路故障尽快切除，进而在一定程度上提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。

2.3 灵敏性

所谓灵敏性是指在被保护范围内，设备或线路发生金属性短路，继电保护装置需要具备相应的灵敏系数。通常情况下，利用继电保护的整定值来完成。

2.4 可靠性

继电保护装置的可靠性是指在正常运行狀态时，在保护范围内继电保护装置该动作时就进行可靠动作，不该动作时应可靠不动作。在无继电保护的状态下，线路、母线、变压器等电力设备都不允许运行，通常情况下，对于继电保护装置来说，可靠性是其最根本的性能要求。

3 继电保护的发展及现状

随着电力系统的不断发展，电力系统的继电保护技术也在不断地发展着。当前，用电设备的数量、功率，以及发电机组的容量等，随着社会主义现代化建设的不断发展而不断增大，在一定程度上使得电力系统变得越来越庞大，同时人民生活对电力系统的依赖性逐渐增强，因此，对电力系统的稳定性提出了更高的要求。随着电力系统的不断发展，进而对继电保护也提出了新的要求。另外，随着电子技术、计算机技术、网络技术，以及通信技术的不断发展，进而在一定程度上为继电保护技术的发展注入了活力。可以说，我国继电保护技术取得了突飞猛进的发展，在我国继电保护技术先后经历了50年代的机电式继电保护时代、60年代中到80年代中的晶体管式继电保护时代、80年代中到90年代中的集成电路式继电保护时代、从90年代到现在的微机式继电保护时代。

目前，我国新建的发电厂、变电站、高压输电线路等电力系统已全部实现微机式综合自动化继电保护。

4 继电保护的未来发展方向

随着基础科学技术的发展，继电保护技术未来的发展方向将是向计算机化、网络化、智能化和综合自动化发展。

4.1 计算机化

随着科学技术的不断发展，电力系统逐步完善，在这种情况下，对继电保护系统提出新的要求：继电保护系统除了具备基本的保护功能外，还要对数据有更高的处理能力，更大丰富的故障信息，更大的数据存储空间，更完善的通信功能，以及与其他保护装置、控制装置、电力调度系统等联网以实现全系统数据、信息和网络资源共享的能力等。计算机的运算、存储，通讯等性能随着计算机技术的不断发展得到了巩固和强化，为继电保护系统实现计算机化奠定基础和提供了保证。对于继电保护装置来说，计算机化是其发展的必然趋势。对于计算机化来说，其内涵比较丰富，一方面对设备、操作、监视系统等实现计算机化，另一方面系统功能实现软件化和信号数字化。在这种情况下，各种机电式、机械式、模拟式设备等一定程度上完全摒弃，同时大大提高了继电保护的速动性、灵敏性、可靠性，进而为电力系统创造经济效益和社会效益。

4.2 网络化

20世纪50年代，人们开始将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来进行研究，这就是后来发展成的计算机网络技术。作为信息和数据通信工具，计算机网络逐渐成为信息化时代重要的技术支柱，计算机网络与继电保护的完美结合，在一定程度上为现代电力系统的安全、稳定运行奠定基础。对于现代电力系统继电保护来说，全系统的运行和故障信息的数据要求每个保护单元都能进行共享，在分析这些信息和数据的基础上，各个保护单元与重合闸装置能够协调动作，利用计算机网络连接全系统各主要电气设备的保护装置这是实现这种系统保护的基本条件，进而完成计算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，仍有较大的发展空间和潜力。

4.3 智能化

随着计算机技术的不断发展，计算机的广泛使用，新的控制原理和方法在计算机继电保护中被广泛运用。近年来，自适应理论、人工神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑、小波理论等人工智能技术在电力系统的各个领域得到广泛使用，进而推动继电保护的研究朝着纵深方向发展，并且出现新的趋势。

随着电力系统的不断发展，以及计算机、通信等各种技术也在不断地进步和发展，进而在一定程度上使得人工智能技术在继电保护领域得到广泛使用，利用人工智能技术可以轻松地解决常规方法难以解决的问题。将整合各种人工智能技术，通过分析保护系统受不确定因素的影响，在一定程度上指明了智能保护的发展方向。

4.4 综合自动化

微机继电保护装置随着现代计算机技术、通信技术和网络技术的发展将从网上获取电力系统的运行和故障信息和数据，也可将它所获取的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。通常情况下，继电保护系统一方面