繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1 概述

電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系各行各業(yè)的生產(chǎn)、千家萬戶的生活甚至于人們的生命安全。因此電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，歷經(jīng)了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型的發(fā)展過程。至今，不同形式的保護(hù)還在電力系統(tǒng)中廣泛存在并發(fā)揮作用。對(duì)于微機(jī)型繼電保護(hù)裝置由于其性能的優(yōu)越運(yùn)行可靠，越來越得到用戶的認(rèn)可從而在配電系統(tǒng)中大量使用。繼電保護(hù)技術(shù)在配網(wǎng)中得到很大的發(fā)展，并且超越原有的行業(yè)范圍，走向多功能智能化，而傳統(tǒng)意義上的獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置正在消失。今后的發(fā)展方向是高智能化的綜合自動(dòng)化。

總之，不管發(fā)展速度如何，未來的電力保護(hù)必定是組裝靈活、功能完善、維護(hù)簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好的高度智能化的綜合自動(dòng)化保護(hù)。隨著市場(chǎng)、標(biāo)準(zhǔn)的逐步規(guī)范，隨著更多的廠家加入這一技術(shù)領(lǐng)域，電力保護(hù)也必將會(huì)以更快的速度向前邁進(jìn)。

90年代初，隨著變電站綜合自動(dòng)化的推廣和應(yīng)用，使得面向變電站綜合自動(dòng)化的應(yīng)用成為當(dāng)時(shí)新型數(shù)字式保護(hù)設(shè)計(jì)的主流，這也為拓展更深層次意義上的面向?qū)ο蠹疵嫦虮槐Ｗo(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)思想打下了良好的基礎(chǔ)。面向?qū)ο蟮谋Ｗo(hù)系統(tǒng)因而具有分散布置、模塊化、系列化、多功能化等特點(diǎn)，并確保其系統(tǒng)的開放性、靈活性與兼容性。

2 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)，在建國(guó)后其發(fā)展歷經(jīng)了4個(gè)歷史階段，50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，因而在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。在此期間，從70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時(shí)代。

我國(guó)從70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所相繼研制了不同原理、不同形式的微機(jī)保護(hù)裝置。并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從90年代開始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的普遍特點(diǎn)可歸納為：維護(hù)調(diào)試方便，具有自動(dòng)檢測(cè)功能;可靠性高，具有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力可實(shí)現(xiàn)常規(guī)模擬保護(hù)很難做到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)識(shí)別和排除干擾，防止出于干擾而造成的誤動(dòng)作，并具有自診斷能力，可自動(dòng)檢測(cè)出保護(hù)裝置本身硬件系統(tǒng)的異常部分，配合多重化設(shè)計(jì)可有效地防止拒動(dòng);保護(hù)裝置自身的經(jīng)濟(jì)性;可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于獲得附加功能;保護(hù)裝置本身的靈活性大，可靈活地適應(yīng)于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化：保護(hù)裝置的性能得到很好地改善，具有較高的運(yùn)算和大容量的存儲(chǔ)能力等等。這些特點(diǎn)在很大程度上反映了保護(hù)軟件設(shè)計(jì)的重要性、靈活性特征。但在實(shí)踐中，數(shù)字保護(hù)的元件和保護(hù)邏輯大多預(yù)先由保護(hù)生產(chǎn)廠商設(shè)置，這給工程人員的實(shí)用化分析和判別帶來較多不便。于是國(guó)內(nèi)外保護(hù)界均有意將以用戶應(yīng)用作為微機(jī)保護(hù)的軟件設(shè)計(jì)中的重要部分而加以充分考慮，用戶可配置的保護(hù)或“透明化設(shè)計(jì)”。這樣一來，一方面，在保護(hù)軟件方面，新型保護(hù)軟件的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)保護(hù)系統(tǒng)多重原理的實(shí)現(xiàn)以及保護(hù)數(shù)據(jù)處理流程的透明性(即在一定條件下，配合相應(yīng)的保護(hù)測(cè)試軟件，繼電保護(hù)對(duì)于用戶是開放的)。另一方面，保護(hù)將具有多功能特性，增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能、用戶界面的友好等等。新型數(shù)字保護(hù)應(yīng)用智能型保護(hù)原理(如小波分析原理等)，以高級(jí)語(yǔ)言編程為主體構(gòu)架，采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軟件標(biāo)準(zhǔn)化、可編程并具有繼承件，避免在不同編程語(yǔ)言環(huán)境下重復(fù)開發(fā)，減少開發(fā)工作量，提高開發(fā)效率，便于維護(hù);而將匯編語(yǔ)言編程作為輔助編程手段，完成對(duì)系統(tǒng)初始化和底層硬件的實(shí)時(shí)操作，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

對(duì)新型數(shù)字保護(hù)的構(gòu)想是在現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出的，其主要任務(wù)是解決現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)中的處理瓶頸環(huán)節(jié)，完備保護(hù)功能。光傳感器、快速數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)的應(yīng)用使未來微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)更具模塊化、更具靈活性、即插即用式、更能滿足用戶要求的整體設(shè)計(jì)以強(qiáng)大的技術(shù)支持。同樣，結(jié)合現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)化條件，為新世紀(jì)的電力系統(tǒng)提供各種新型保護(hù)也必將成為我們今后為之而不懈努力的動(dòng)力源泉和方向。

3 綜合測(cè)控裝置

出于微機(jī)繼電保護(hù)在高壓電網(wǎng)推廣成功，其優(yōu)良的性能、方便的操作和簡(jiǎn)單的維護(hù)在電力系統(tǒng)中深得人心，而近年來微電子技術(shù)的高速發(fā)展，高性能、低價(jià)值的CPU及外圍器件的出現(xiàn)，加之成熟的制造工藝，就有可能制造出性能優(yōu)越而價(jià)格適宜的用于配電網(wǎng)的繼電保護(hù)產(chǎn)品。當(dāng)然，CPU強(qiáng)大的計(jì)算能力在完成繼電保護(hù)功能之外，還有較多的能力去處理傳統(tǒng)上由另外一些裝置完成的功能或者去實(shí)現(xiàn)過去沒有實(shí)現(xiàn)的功能。因此，首先把RTU中的遙信及遙測(cè)加入、再后來加入遙控等功能，再把低周減載等功能加入，形成了一個(gè)融合保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊等功能在一起的綜合裝置。在這個(gè)裝置里，傳統(tǒng)的分界消失了，只剩下功能的組合，而在實(shí)際上就保護(hù)功能而言，也得到較大的發(fā)展。因?yàn)橛袦y(cè)量的要求，就需加入電壓測(cè)量，有了電壓測(cè)量值，繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法就有了更多的發(fā)展余地。必然會(huì)發(fā)展并研究出更適用于配電網(wǎng)的保護(hù)方法。