電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展歷程和前景展望

　　1、我國電力系統(tǒng)

　　繼電保護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀繼電保護技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，它與電力系統(tǒng)對運行可靠性要求的不斷提高密切相關(guān)。熔斷器就是最初出現(xiàn)的簡單過電流保護，時至今日仍廣泛 應(yīng)用 于低壓線路和用電設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，用電設(shè)備的功率、發(fā)電機的容量不斷增大，發(fā)電廠、變電站和供電網(wǎng)的結(jié)線不斷復(fù)雜化，電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大，熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，于是出現(xiàn)了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。本世紀初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器才開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護。這個時期可認為是繼電保護技術(shù)發(fā)展的開端。

　　自本世紀初第一代機電型感應(yīng)式過流繼電器（1901年）在電力系統(tǒng)應(yīng)用以來，繼電保護已經(jīng)經(jīng)歷了一個世紀的發(fā)展。在最初的二十多年里，各種新的繼電保護原理相繼出現(xiàn)，如差動保護（1908年）、電流方向保護（1910年）、距離保護（1923年）、高頻保護（1927年），這些保護原理都是通過測量故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)工頻量來檢測故障的。盡管以后的 研究 工作不斷發(fā)展和完善了電力系統(tǒng)的保護，但是這些保護的基本原理并沒有變，至今仍然在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中起主導(dǎo)作用。

　　繼電保護裝置是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要設(shè)備。滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求是繼電保護發(fā)展的基本動力。快速性、靈敏性、選擇性和可靠性是對繼電保護的四項基本要求。為達到這個目標，繼電保護專業(yè)技術(shù)人員借助各種先進 科學(xué) 技術(shù)手段作出不懈的努力。經(jīng)過近百年的發(fā)展，在繼電保護原理完善的同時，構(gòu)成繼電保護裝置的元件、材料等也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護裝置經(jīng)歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機式等不同的發(fā)展階段。

　　50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設(shè)備性能和運行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護 理論 造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護技術(shù)隊伍，對全國繼電保護技術(shù)隊伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而60年代是我國機電式繼電保護繁榮的 時代 ，為我國繼電保護技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

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

　　國內(nèi)微機保護的研究開始于70年代末期，起步較晚，但發(fā)展很快。1984年我國第一套微機距離保護樣機在試運行后通過鑒定并批量生產(chǎn)，以后每年都有新產(chǎn)品問世；1990年第二代微機線路保護裝置正式投入運行。 目前 ，高壓線路、低壓 網(wǎng)絡(luò) 、各種主電氣設(shè)備都有相應(yīng)的微機保護裝置在系統(tǒng)中運行，特別是線路保護已形成系列產(chǎn)品，并得到廣泛應(yīng)用。我國在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機保護率為43.99％，線路微機保護占86％，到2003年底，220kV以上系統(tǒng)的微機保護已占到70.29％，線路的微機化率達到97.6％。實際運行中，微機保護的正確動作率要明顯高于其他保護，一般比平均正常動作率高0.2～0.3個百分點。國產(chǎn)微機保護經(jīng)過多年的實際運行，依靠先進的原理和技術(shù)及良好的工藝已全面超越進口保護。從80年代220KV及以上電壓等級的電力系統(tǒng)全部采用進口保護，到現(xiàn)在220KV系統(tǒng)繼電保護基本國產(chǎn)化，反映了繼電保護技術(shù)在我國的長足發(fā)展和國產(chǎn)繼電保護設(shè)備的明顯優(yōu)勢。

　　微機繼電保護技術(shù)的成熟與發(fā)展是近三十年來繼電保護領(lǐng)域最顯著的進展。經(jīng)過長期的研究和實踐，現(xiàn)在人們已普遍認可了微機保護在電網(wǎng)中無可替代的優(yōu)勢。微機保護具有自檢功能，有強大的邏輯處理能力、數(shù)值 計算 能力和記憶能力，并且具備很強的數(shù)字通信能力，這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計算機技術(shù)的進步，更高性能、更高精度的數(shù)字外圍器件的采用，一直是微機繼電保護不斷發(fā)展的強大動力。

　　2、微機繼電保護的主要特點

　　微機保護充分利用了計算機技術(shù)上的兩個顯著優(yōu)勢：高速的運算能力和完備的存貯記憶能力，以及采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集，A/D模數(shù)變換、數(shù)字濾波和抗干擾措施等技術(shù)，使其在速動性、可靠性方面均優(yōu)于以往傳統(tǒng)的常規(guī)保護，而顯示了強大生命力，與傳統(tǒng)的繼電保護相比，微機保護有許多優(yōu)點，其主要特點如下：

　　1）改善和提高繼電保護的動作特征和性能，正確動作率高。主要表現(xiàn)在能得到常規(guī)保護不易獲得的特性；其很強的記憶力能更好地實現(xiàn)故障分量保護；可引進自動控制、新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù)，如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，其運行正確率很高，已在運行實踐中得到證明。

　　2）可以方便地擴充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等，可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。

　　3）工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用，制造容易統(tǒng)一標準；裝置體積小，減少了盤位數(shù)量；功耗低。

　　4）可靠性容易提高。體現(xiàn)在數(shù)字元件的特性不易受溫度變化、電源波動、使用年限的 影響 ，不易受元件更換的影響；且自檢和巡檢能力強，可用軟件 方法 檢測主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。

　　5）使用靈活方便，人機界面越來越友好。其維護調(diào)試也更方便，從而縮短維修時間；同時依據(jù)運行經(jīng)驗，在現(xiàn)場可通過軟件方法改變特性、結(jié)構(gòu)。