浅析微机继电保护发展的趋势及作用特点

浅析微机继电保护发展的趋势及作用特点

摘要：随着计算机技术和电力系统的高速发展，在通讯技术方面也有了长足的进步，继电保护向网络化和计算机化进行发展，测量、保护、控制都向人工的智能化和数据通信一体化方向进一步的快速发展。同时，也有越来越多的新理论、新技术将应用于继电保护的领域当中，这就要求我们在有关继电保护的工作上要不断的去探索、求学和进取，为了能够在供电的可靠性方面达到提高的目的，进而来保障电网能够安全稳定的运行。

关键词：微机继电器、发展趋势、作用现状、特点

一、微机继电保护发展历史与现状电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入了新的活力,因此继电保护技术的发展得天独厚。在我国,微机继电保护的发展大体上经历了三个阶段。第一阶段以单CPU的硬件结构为主,硬件及软件的设计符合我国高压线路保护装置的“四统一”的设计标准;第二阶段为以多个单片机并行工作的硬件结构为主, CPU之间以通讯交换信息，总线不引出插件,利用多CPU的特点做到了后备容错，风险分散，强化了自检和互检功能,使硬件故障可定位到插件。对保护的跳闸出口回路具有完善的抗干扰措施及防止拒动和误动的措施。第三阶段以高性能的16位单片机构成的硬件结构为主,具有总线不出芯片,电路简单及较先进的网络通信结构,抗干扰能力进一步加强,完善了通信功能,为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力的环境,使得我国微机保护的硬件结构进一步提高。第一代微机保护装置:1984年华北电力学院研制的MDP-1，特点是:采用单CPU结构及多路转换的ADC模数变换模式。第二代微机保护装置，它是由华北电力学院北京研究生部首先研制的。第一套“11”型微机保护装置于1990年5月投入了试运行。特点是:采用多单片机并行工作，总线不引出插件，数模变换采用VFC方式。第三代产品是CS系列，特点是:采用不扩展的单片机，总线不引出芯片及较先进的网络通信结构技术。

二、微机继电保护的作用

继电保护的基本任务是当电力系统发生故障或异常工况时，为实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或者发出信号由值班人员消除异常工况根源，用来减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响情况。计算机应用于发电厂的继电保护是解除故障或异常工况的最好方法，其主要机构形式是运用故障分析系统预先输入正常使用信息和相应的名称以形成完整的故障报告，报告的内容包括线路或元件的名称、各保护装置动作情况、故障相别、开关变位过程情况、故障录波器或保护装置采集到的故障波形，故障报告可根据查询关键字归类，如保护类型、保护通道、保护型号等等。当记录保护装置出现异常信号，并且根据整定配合要求评价保护启动行为，根据预先设定的规则对一次系统故障形态、保护和断路器动作行为进行综合分析、推理判断，对保护的动作行为进行分析，做到对整定计算结果提出反馈意见，以起到对工作人员提出处理意见。

三、微机保护的主要特点

研究和实践证明，与传统的继电保护相比较，微机保护有许多优点，其主要特点如下：1）改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明。2）可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体积小，减少了盘位数量；功耗低。4）可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。

四、微机继电保护的发展趋势

1、微机继电保护技术的网络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，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化，它深刻影响着各个领域，也为各个领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反映保护安装处的电气量，继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围，这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务），还要保证全系统的安全稳定运行。这就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，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运作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络连接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。

2、微机继电保护技术的智能化近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统的各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如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。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果。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、微机继电保护技术的虚拟化继电保护产品虚拟化主要归结于虚拟现实技术。它是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境，给参与者产生各种感官信息，使参与者有身临其境的感觉，能体验、接受和认识客观世界中的客观事物，

深化概念和建造新的构想和创意。虚拟化创造了新的仪器模式虚拟仪器，特别适用于现代越来越复杂的测试系统。软件是虚拟仪器的核心，利用计算机、一组软件和极少的必需硬件，就可在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板，使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来实现传统仪器的各种功能操作，并通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果。为此，随着虚拟技术的不断完善，继电保护虚拟化产品也将是继电保护技术发展的一个趋势。

五、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。