浅议电力系统继电保护技术发展.docx

浅议电力系统继电保护技术发展 继电爱护技术将来趋势是向计算机化，网络化，智能化，爱护、限制、测量和数据通信一体化发展。 一、 计算机化 随着计算机硬件的迅猛发展，微机爱护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路爱护硬件已经验了三个发展阶段：从8位单CPU结构的微机爱护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工高校研制的微机爱护也是从8位CPU，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机爱护。 电力系统对微机爱护的要求不断提高，除了爱护的基本功能外，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，强大的通信实力，与其他爱护、限制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的实力，高级语言编程等。这就要求微机爱护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机爱护发展初期，曾设想过用一台小型计算机做成继电爱护装置。由于当时小型机体积大、成本高、牢靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机爱护装置大小相像的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电爱护的时机已经成熟，这将是微机爱护的发展方向之一。天津高校已研制成用同微机爱护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电爱护装置。这种装置的优点有：(1)具有486 PC机的全部功能，能满意对当前和将来微机爱护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机爱护装置相像，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰实力强，可运行于特别恶劣的工作环境，成本可接受。(3)采纳STD总线或PC总线，硬件模块化，对于不同的爱护可随意选用不同模块，配置敏捷、简单扩展。 继电爱护装置的微机化、计算机化是不行逆转的发展趋势。但对如何更好地满意电力系统要求，如何进一步提高继电爱护的牢靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行详细深化的探讨。 二、 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改变。它深刻地影响着各个工业领域，也为各个工业领域供应了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动爱护和纵联爱护外，全部继电爱护装置都只能反应爱护安装处的电气量。继电爱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爱护的概念，这在当时主要指平安自动装置。因继电爱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)，还要保证全系统的平安稳定运行。这就要求每个爱护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个爱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动作，确保系统的平安稳定运行。明显，实现这种系统爱护的基本条件是将全系统各主要设备的爱护装置用计算机网链接起来，亦即实现微机爱护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。对于一般的非系统爱护，实现爱护装置的计算机联网也有很大的好处。继电爱护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的推断和故障距离的检测愈精确。对自适应爱护原理的探讨已经过很长的时间，也取得了肯定的成果，但要真正实现爱护对系统运行方式和故障状态的自适应，必需获得更多的系统运行和故障信息，只有实现爱护的计算机网络化，才能做到这一点。对于某些爱护装置实现计算机联网，也能提高爱护的牢靠性。天津高校11013年针对将来三峡水电站500 kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线爱护的原理，初步研制胜利了这种装置。其原理是将传统的集中式母线爱护分散成若干个(与被爱护母线的回路数相同)母线爱护单元，分散装设在各回路爱护屏上，各爱护单元用计算机网络联接起来，每个爱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全部回路的爱护单元，各爱护单元依据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其他全部回路的电流量，进行母线差动爱护的计算，假如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。在母线区外故障时，各爱护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线爱护原理，比传统的集中式母线爱护原理有较高的牢靠性。因为假如一个爱护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于像三峡电站具有超高压母线的系统枢纽特别重要。 由上述可知，微机爱护装置网络化可大大提高爱护性能和牢靠性，这是微机爱护发展的必定趋势。 三、 爱护、限制、测量、数据通信一体化 在实现继电爱护的计算机化和网络化的条件下，爱护装置事实上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获得电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被爱护元件的任何信息和数据传送给网络限制中心或任一终端。因此，每个微机爱护装置不但可完成继电爱护功能，而且在无故障正常运行状况下还可完成测量、限制、数据通信功能，亦即实现爱护、限制、测量、数据通信一体化。 目前，为了测量、爱护和限制的须要，室外变电站的全部设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必需用限制电缆引到主控室。所敷设的大量限制电缆不但要大量投资，而且使二次回路特别困难。但是假如将上述的爱护、限制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被爱护设备旁，将被爱护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的限制电缆。假如用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在探讨试验阶段，将来必定在电力系统中得到应用。在采纳OTA和OTV的状况下，爱护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被爱护设备旁边。OTA和OTV的光信号输入到此一体扮装置中并转换成电信号后，一方面用作爱护的计算推断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被爱护设备的操作限制吩咐送到此一体扮装置，由此一体扮装置执行断路器的操作。11012年天津高校提出了爱护、限制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个爱护、限制、测量、数据通信一体扮装置。 四、 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各个领域都得到了应用，在继电爱护领域应用的探讨也已起先。神经网络是一种非线性映射的方法，许多难以列出方程式或难以求解的困难的非线性问题，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状况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离爱护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；假如用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种状况，则在发生任何故障时都可正确判别。其他如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解困难问题的实力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津高校从11016年起进行神经网络式继电爱护的探讨，已取得初步成果。可以预见，人工智能技术在继电爱护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。 建国以来，我国电力系统继电爱护技术经验了四个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电爱护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电爱护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，爱护、限制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电爱护工作者提出了艰难的任务，也开拓了活动的广袤天地。 (广东晶通马路工程建设集团有限公司) 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页