电力系统继电保护技术发展历程

科ｌ技ｉ论ｌ坛　潘宗昊　科　辔蠢　电力系统继电保护技术发展历程　（中国石油哈尔滨石化公司供电，黑龙江哈尔滨１５００５６）　摘要：回顾了我国电力系统继电保护技术发展的过程，概述了微机继电保护技术的成就，提出了未来继电保护技术发展的趋势是：计算机　化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。　关键词：继电保护：微机保护；发展　ｌ棚述　能强大、集保护、控制、测量和数据通信与—体化、　个电力系统计算机网络上的—个智能终端。它可从　继电保护在电力系统安全运行中具有举足轻　具有“四通”功能。动作准确、使电器设备在故障初　网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，　重地位，完善的继电保护是电力系统安全运行的关　期即得到有效的保护、减少了损失、使电力系统得　键，掌握继电保护基本知识，了解继电保护的发展　到了快速保护。提高了电力系统稳定性。　历程成为电气运行维护人员的必备技能，下面简要　３继电保护的未来发展　介绍继电保护发展的几个阶段。　继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络　２继电保护发展现状　化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发　电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新　展。　的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速　３．１计算机化。随着计算机硬件的迅猛发展，　发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的　微　Ｌ保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制　活力，因此，继电保护技术得天独厚，在４０余年的　时间里完成了发展的４个历史阶段。　ＺＩ传统电磁式继电保护。２０世纪５０年代，我　唇ｉ工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外　先进的继电保护设备眭能和运行技术，建成了一支　具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继　电保护技术队伍，引进消化了当时国外先进的继电　器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。在　２０世纪６０年代中期、建成了继电保护研究、设计、　制造、运行和教学的完整体系。这段时期是传统电　磁式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的　发展奠定了坚实基础。我公司目前总变、三催变、重　整、一常压、～循６ｋｖ高压配电问保护均采用此电　磁式保护、这种保护虽然运行可靠、但是其保护功　能单一、接线复杂、动作不够准确、无法实现监测、　故障录波等附加功能、现在已经远远不能满足我公　司电力系统发展要求。　２．２晶体管式继电保护。自２０世纪５Ｏ年代　末，晶体管继电保沪已在开始研究。２０世纪６０年　代中到２Ｏ世纪８０年代中是晶体管继电保护蓬勃　发展和广泛采用的时代。其中我国自行研制的　５００ｋＶ晶体管方向高频保护和晶体管高频闭锁距　离保护，运行于葛洲坝５００ｋＶ线路上，结束了　５００ｋＶ线路保护完全依靠从国外进口的时代。　２３集成电路继电保护。从２０世纪７Ｏ年代　中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研　究。到２０世纪８０年代末集成电路保护已形成完整　系列，逐渐取代晶体管保护。到２０世纪９０年代初　集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，　这是集成电路保护时代。　２４微机继电保护。我国从２０世纪７０年代未　即已开始了ｔｆ算机继电保护的研究，高等院校和科　研院所起着先导的作用。不同原理、不同机型的微　机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了　批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电　保护装置。随着｛　Ｌ保护装置的研究，在微机保护　软件、算法等方面也取ｊ导了很多理论成果。可以说　从２０世纪９０年代开始我国继电保护技术已进入　了微机保护的时代。现在我国电力系统新建、改扩　建均已采用微机保护。目前我公司在煤带油供气锅　～炉装置所采用的４３台继电保护、新更换完成的二　罐区、新污水、二循、老总变、新空分８６面高压柜所　现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装　滨人。　采用的继电保护就为此保护。这种微机保护装置功　置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整　的微机线路保护硬件已经历了３个发展阶段：从８　ｆ＿ｔ￣ＣＰＵ结构的做饥保护问世，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　理工大学研制的微机保护也是从８位ＣＰＵ，发展　到以工控机核　部分为基础的３２位微机保护。　采用３２位微机芯片并非只着跟于精度，因为　精度受Ａ／Ｄ转换器分辨率的限制，超过１６位时在　转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是　３２位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频　率和计算速度，很大的寻址空问，丰富的指令系统　和较多的输入输出口。ＣＰＵ的寄存器、数据总线、地　址总线都是３２位的，具有存储器管理功能、存储器　保护功能和任务转换功能，并将高速缓存（Ｃａｃｈｅ）￣１］　浮点数部件都集成在ＣＰＵ内。　电力系统列缁　ＬＩ异妒的要求不断提高，除了　保护的基本功能外，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　通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共　享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言　编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台　ＰＣ机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用　台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型　机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实　的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功　能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因　结束语　此，用成套工控饥作成继电保护的时机已经成熟，　建国以来，我国电力系统继电保护技术经历　这将是微机保护的发展方向之一。这种装置的优　了４　寸代。随着电力系统的高速发展和计算机技　有：　具有４８６ＰＣ机的全部功能，能满足对当前和　术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步　　未来微机保护的各种功能要求。ｂ尺寸和结构与目　发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、　计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信—体　防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环　化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨　境，成本可接受。睬用ＳＴＤ总线或ＰＣ总线，硬件　的任务，也开辟了活动的广阔天地。　模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配　参考文献　置灵活、容易扩展。我公司目前所采用微机保护就　『１１王梅义．高压电网继电保护运行技术『Ｍｌ北京：电　为此种类型保护继电保护装置的微机化、计算机化　力工业出版社．１９８１．　是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力　ｆ２１葛耀中．数字计算机在继电保护中的应用　继电　系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性：如　器．１９７８（３）．　何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体　【３Ｊ杨奇逊．微型杌继电保护基础　北京：水利电力　深入的研究。　出胚弛．１９８８．　作者简介：潘宗昊（１９８５一），男，黑龙江省哈尔　３２保护、控制、测量、数据通信一体化。在实　－一也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据　传送给网络控制中心或任—终端。因此，每个微机　保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障　正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功　能，亦ＢＨ实现保护、控制、测量、数据通信—体化。　目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变　电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电　流都必须用控制电缆引到主控室。所敷没的大量控　制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复　杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信　体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被　保护设备旁，将被保护设备的电压、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，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网　络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互　感器（０ＴＡ）和光电压互感器（０ＴⅥ已在研究试验阶　段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用ＯＴＡ　和ＯＴＶ的情况下，保护装置应放在距ＯＴＡ和　ＯＴＶ最近的地方．亦即应放在被保护设备附近。　ＯＴＡ和ＯＴＶ的光信号输入到此一体化装置巾并　转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另　方面作为澳垣量，通过网络送到主控室。从主控　室通过网络可将ｘｌｆ被保护设备的操作控制命令送　到此—体化装置，由Ｉ　—体化装置执行断路器的操　作。　３３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，在继电保护领域应用的研究　也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法　很　多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问　题，应用神经网络方法则可迎刃而解。可以预见，人　工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决　用常规方法难以解决的问题。　—一一６５—