浅谈电力系统继电保护的发展

浅谈电力系统继电保护的发展

杨恺晋

国网山西省电力公司检修分公司，山西太原 030000

摘要：电力系统继电保护装置对电网安全、稳定运行具有重要的影响。基于此，我们应该定期对保护装置进行检修和维护，规范继电保护相关工作流程，不断提升继电保护装置的智能化水平，提高继电保护人员的专业能力和综合素质，从而不断提升继电保护系统性能，为电力系统的平稳运行提供坚实的保障。本文主要针对电力系统继电保护的特点与发展作简要分析。         关键词：继电保护；作用特点；发展现状 1 引言 继电保护装置对电力系统的正常运行起着举足轻重的作用。通过对电力系统继电保护装置中的数据进行分析，可以有效地区分故障状态以及不正常工作状态，从而作出切除故障或是发信提醒的命令。研究继电保护装置的工作原理、特性及发展趋势无论是从运维人员日常工作出发，还是针对电网故障研究出发都很有必要。 2 继电保护的基本概念 继电保护是对运行中电力系统的设备和线路，在一定范围内经常监测有无发生异常或事故情况，并能发出跳闸命令或信号的自动装置。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件使之免遭损害，所以沿称继电保护。电力系统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，在可能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，或者给出信号由值班人員消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力、可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各方面。

3 继电保护的作用及特点         继电保护的作用就其效果而言，一是在电网设备发生故障时，通过跳开相应的断路器将故障区间从电网主系统中切除，从而避免故障的进一步扩大；二是针对电网运行中的一系列不正常工作状态，发出对应的信号来提醒运维人员及时处理，从而避免进一步恶化发展成故障。就技术层面而言，主要考虑的就是通过何种指标来准确地区分电网运行的正常工作状态、不正常工作状态及故障状态。通常的做法就是将继电保护装置采集到的电气量与设定的整定值或者边界量作比较，以越过边界值、整定值为对应的区分线，需要注意的是所选计算量的不同将决定是跨过边界动作或是进入界内动作。 当然，继电保护装置的好坏与否应该从其四个基本要求来分析。（1）可靠性。即正常运行状态时可靠不动作，不正常状态或是故障状态时可靠动作。（2）速动性。即发生故障或是不正常状态时应该快速动作，不过为了互相配合及防止误动，也会有需要地设置一定的动作时限。（3）选择性。即发生故障的区域及时切除，正常运行的区域不误动作。（4）灵敏性。即继电保护装置应能够灵敏地反应各类故障及不正常状态。继电保护的这四个基本要求既是矛盾的也是统一的，对于具体的情况通常还需要参考其经济性，想要同时满足四个基本要求则过于理想化了。

4 电力系统继电保护发展趋势 　　4.1 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。 　　4.2 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。 　　4.3 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。 　　4.4 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。

5 结语 综上所述，继电保护技术已经被广泛应用于电力系统中，基于此技术可以显著降低电力系统出现故障的概率，一旦出现故障后可以在第一时间对其进行排查，并做出切除处理，由此确保其余线路的稳定性，减少因故障而带来的经济损失。同时，行业还需要不断深化继电保护技术，提升其在电力系统的应用水平，并将其延展至其他电力事业中，推动电力保护技术的智能化、网络化发展。

参考文献 [1]修鹏.论电力系统继电保护技术的应用与维护[J].山东工业技术，2019（1）：171. [2]华锋，徐健，张巴特尔.电力系统及其自动化和继电保护的关系[J].电子技术与软件工程，2018（22）：110.