繼電保護(hù)中的信息技術(shù)應(yīng)用

　　傳統(tǒng)的繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，并以“事先整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作、定期檢驗(yàn)”為其特征，很少觸及到裝置或系統(tǒng)的經(jīng)常自檢、遠(yuǎn)方監(jiān)控、信息共享、動(dòng)態(tài)修改定值的自適應(yīng)等問(wèn)題。

　　當(dāng)代繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，正在從傳統(tǒng)的模擬式、數(shù)字式探索著進(jìn)入信息技術(shù)(IT)領(lǐng)域，從而導(dǎo)致了上述傳統(tǒng)格局的變化。由于繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中所處的重要地位，這樣的發(fā)展必然是漸進(jìn)的。

　　當(dāng)前，繼電保護(hù)中信息技術(shù)的特征，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1) 自診斷和監(jiān)視報(bào)警；
　　(2) 遠(yuǎn)方投切和整定；
　　(3) 信息共享，多種保護(hù)集成；
　　(4) 促使綜合自動(dòng)化的發(fā)展；
　　(5) 波形識(shí)別，由穩(wěn)態(tài)發(fā)展到暫態(tài)；
　　(6) 提供動(dòng)態(tài)修改定值的可能。

　　1、繼電保護(hù)進(jìn)入IT領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程

　　繼電保護(hù)進(jìn)入信息技術(shù)領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。
早期，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行主要靠“事先整定、實(shí)時(shí)動(dòng)作”的各種繼電保護(hù)和自動(dòng)重合閘等當(dāng)?shù)氐淖詣?dòng)裝置來(lái)保證。即使遠(yuǎn)動(dòng)裝置的出現(xiàn)，承擔(dān)了遠(yuǎn)方監(jiān)視調(diào)度的“四遙”功能，甚至實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班變電站和水電站，但上述保證安全運(yùn)行的格局仍未改變。

　　計(jì)算機(jī)進(jìn)入調(diào)度以后，一度發(fā)生過(guò)計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的交叉。在我國(guó)，差不多經(jīng)過(guò)一個(gè)年代的時(shí)間，才在監(jiān)視控制和管理系統(tǒng)SCADA/EMS/DMS的旗幟下，把調(diào)度所內(nèi)的“遠(yuǎn)動(dòng)”和“計(jì)算機(jī)”統(tǒng)一到“自動(dòng)化”上來(lái)。此時(shí)，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置功能，不僅巍然不動(dòng)，而且還發(fā)展了“故障測(cè)距”、“故障錄波”等現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)裝置。

　　但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)格局受到了沖擊，慢慢地發(fā)生了變化。這個(gè)變化，首先是從遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)業(yè)開(kāi)始的。

　　80年代末90年代初，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致免變送器RTU的問(wèn)世。而免變送器RTU的問(wèn)世，不僅使得隨一次設(shè)備分散布置的分散式RTU很快地發(fā)展起來(lái)，而且還提供了強(qiáng)有力的功能綜合優(yōu)化手段。如電壓、功率和電度的測(cè)量，以前需要通過(guò)三種不同的變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而免變送器的RTU直接從CT、PT采樣電流電壓波形，通過(guò)分析計(jì)算，不僅可以得出電壓、有功無(wú)功功率和有功無(wú)功電度，還可對(duì)基波與諧波進(jìn)行分析，進(jìn)一步計(jì)算出功率因數(shù)、頻率以及零序負(fù)序參數(shù)等的值。在變電站自動(dòng)化中，這種分散布置的RTU模塊通稱(chēng)為測(cè)量控制單元或I/O單元。

　　與此同時(shí)，變電站站內(nèi)傳統(tǒng)的各種繼電保護(hù)和重合閘、故障測(cè)距、故障錄波等自動(dòng)裝置，同樣受到DSP的沖擊。直接從CT、PT采樣電流電壓波形，通過(guò)分析計(jì)算，不僅可以對(duì)各種繼電保護(hù)的運(yùn)行值和整定值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。而且，還可和重合閘、故障測(cè)距、故障錄波、小電流接地系統(tǒng)單相接地選線(xiàn)等功能綜合在一起，隨一次設(shè)備分散布置。在變電站自動(dòng)化中，這種分散布置的保護(hù)和自動(dòng)裝置模塊通稱(chēng)為保護(hù)單元。

　　I/O單元和保護(hù)單元的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的集中控制的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)除變電站級(jí)的中央單元外，增加了一層由I/O和保護(hù)單元組成的間隔級(jí)（bay level）。因此，I/O和保護(hù)單元有時(shí)也統(tǒng)稱(chēng)為間隔級(jí)單元。不同的是，I/O單元主要是面向正常運(yùn)行方式，而保護(hù)單元?jiǎng)t是用于故障環(huán)境。因此，兩者對(duì)CT變比的要求是不同的。

　　中央單元和間隔級(jí)單元之間一般采用光纜連接, 并通過(guò)信息共享實(shí)現(xiàn)諸如“室內(nèi)五防、室外四防”的軟件閉鎖，取代或簡(jiǎn)化傳統(tǒng)上較為復(fù)雜的二次閉鎖回路。此外，中央單元還承擔(dān)少量公用的I/O和管理任務(wù)，如接入對(duì)時(shí)用的全球定位系統(tǒng)(GPS)信息、無(wú)人值班時(shí)的入門(mén)監(jiān)視和煙霧報(bào)警，以及和環(huán)網(wǎng)上的FTU配合實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)、環(huán)網(wǎng)控制和接地選線(xiàn)等。這樣，通過(guò)高一層次的綜合優(yōu)化，組成了變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　由于這種分散式的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有節(jié)約投資和安全可靠的特點(diǎn)，在配電到輸電變電站的無(wú)人值班設(shè)計(jì)中，得到了廣泛的應(yīng)用。如1994年10月，華北電力集團(tuán)公司輸變電訪(fǎng)日代表團(tuán)去日本考察的東山梨500　kV變電站、新西廣島500　kV變電站和九州電力公司500kV中央變電站，都是采用分散布置的自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　應(yīng)該看到：由計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)帶動(dòng)的信息化方向，從遠(yuǎn)動(dòng)開(kāi)始、經(jīng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，正向傳統(tǒng)的能量計(jì)費(fèi)領(lǐng)域挺進(jìn)。

[$page]　　2、數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)的發(fā)展

　　計(jì)