论文部分内容阅读
[摘 要]回顾了电力系统继电保护技术的发展过程，并对我国继电保护技术的现状进行了分析和讨论，概述了微机继电保护技术的成就，指出其与传统的继电保护相比所具有的优点。展望了未来继电保护技术的发展方向和前景。
[关键词]电力系统 继电保护 发展前景
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0021-01
电力系统是一个庞大而且复杂的系统，它由发电机、 变压器、母线、输配线路及用电设备通过各种方式连接、配置而成的系统，各元件之间通过电或磁联系，任何元件发生故障都将在不同程度上影响系统的正常运行。因此，继电保护对电力系统的正常及稳定运行发挥着举足轻重的作用。
1 继电保护的作用及基本要求
继电保护对电力系统发挥重要作用，而要达到准确、及时的保护目的，继电保护装置及技术也需要达到一定的基本要求。
1.1 继电保护的作用
继电保护能够自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。继电保护还能够反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。
1.2 继电保护的基本要求
继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。可靠性是对继电保护装置的最根本要求，主要由配置合理、性能优良的装置以及正常的维护和管理来保证；选择性是指首先由设备、应置设备或线路本身的保护切除故障，当其拒动时才允许由相邻设备或线路保护切除故障；灵敏性是指设备或线路在被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数；速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障以减轻损坏程度。
2 继电保护的发展历程
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。
自上世纪初第一代机电型感应式过流继电器（1901年）在电力系统应用以来，继电保护已经经历了一个多世纪的发展。在最初的二十多年里，各种新的继电保护原理相继出现，如差动保护（1908年）、电流方向保护（1910年）、距离保护（1923年）、高频保护（1927年），这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。
上世纪50年代，我国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性能和运行技术，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，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。因而60年代是我国机电式繼电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自上世纪50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间，从70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。
国内微机保护的研究开始于70年代末期，起步较晚，但发展很快。1984年我国第一套微机距离保护样机在试运行后通过鉴定并批量生产，以后每年都有新产品问世；1990年第二代微机线路保护装置正式投入运行。目前，高压线路、低压网络、各种主电气设备都有相应的微机保护装置在系统中运行，特别是线路保护已形成系列产品，并得到广泛应用。
经过近百年的发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。
3 继电保护的发展前景
随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，其未来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
3.1 计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。今天，微机保护已经成为主流，并且现在更新换代非常快。电力系统对微机保护的要求不断提高，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。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。
3.2 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变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保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。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保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，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。
3.3 智能化
随着智能电网的发展，分布式发电、交互式供电模式对继电保护提出了更高要求，另一方面通信和信息技术的长足发展，数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件，智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进行监测，实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。另外，对保护装置而言，保护功能除了需要本保护对象的运行信息外，还需要相关联的其它设备的运行信息一方面保证故障的准确实时识别，另一方面保证在没有或少量人工干预下，能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。
3.4 保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、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。它可从网上获取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保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。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，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
4 结束语
本文仅简要地介绍了继电保护的作用、发展历程及展望了继电保护的发展前景。总的来说，继电保护的发展趋势是高速化、智能化、一体化，继电保护装置充分利用了计算机的特性来为之服务，尽量避免测量元件对继电保护装置的影响，尽量降低装置的造价。
参考文献
[1] 杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，1988.
[2] 葛耀中，新型继电保护与故障测距原理与技术，西安：西安交通大学出版社，1996.
[3] 张宇辉，电力系统微型计算机继电保护，北京：中国电力出版社，2000.
作者简介
李方强（1984-10），男，汉族，山东济宁人，工作于华电国际十里泉发电厂，从事继电保护工作。
[关键词]电力系统 继电保护 发展前景
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0021-01
电力系统是一个庞大而且复杂的系统，它由发电机、 变压器、母线、输配线路及用电设备通过各种方式连接、配置而成的系统，各元件之间通过电或磁联系，任何元件发生故障都将在不同程度上影响系统的正常运行。因此，继电保护对电力系统的正常及稳定运行发挥着举足轻重的作用。
1 继电保护的作用及基本要求
继电保护对电力系统发挥重要作用，而要达到准确、及时的保护目的，继电保护装置及技术也需要达到一定的基本要求。
1.1 继电保护的作用
继电保护能够自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。继电保护还能够反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。
1.2 继电保护的基本要求
继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。可靠性是对继电保护装置的最根本要求，主要由配置合理、性能优良的装置以及正常的维护和管理来保证；选择性是指首先由设备、应置设备或线路本身的保护切除故障，当其拒动时才允许由相邻设备或线路保护切除故障；灵敏性是指设备或线路在被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数；速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障以减轻损坏程度。
2 继电保护的发展历程
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。
自上世纪初第一代机电型感应式过流继电器（1901年）在电力系统应用以来，继电保护已经经历了一个多世纪的发展。在最初的二十多年里，各种新的继电保护原理相继出现，如差动保护（1908年）、电流方向保护（1910年）、距离保护（1923年）、高频保护（1927年），这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。
上世纪50年代，我国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性能和运行技术，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，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。因而60年代是我国机电式繼电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自上世纪50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间，从70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。
国内微机保护的研究开始于70年代末期，起步较晚，但发展很快。1984年我国第一套微机距离保护样机在试运行后通过鉴定并批量生产，以后每年都有新产品问世；1990年第二代微机线路保护装置正式投入运行。目前，高压线路、低压网络、各种主电气设备都有相应的微机保护装置在系统中运行，特别是线路保护已形成系列产品，并得到广泛应用。
经过近百年的发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。
3 继电保护的发展前景
随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，其未来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
3.1 计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。今天，微机保护已经成为主流，并且现在更新换代非常快。电力系统对微机保护的要求不断提高，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。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。
3.2 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变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保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。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保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，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。
3.3 智能化
随着智能电网的发展，分布式发电、交互式供电模式对继电保护提出了更高要求，另一方面通信和信息技术的长足发展，数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件，智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进行监测，实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。另外，对保护装置而言，保护功能除了需要本保护对象的运行信息外，还需要相关联的其它设备的运行信息一方面保证故障的准确实时识别，另一方面保证在没有或少量人工干预下，能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。
3.4 保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、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。它可从网上获取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保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。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，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
4 结束语
本文仅简要地介绍了继电保护的作用、发展历程及展望了继电保护的发展前景。总的来说，继电保护的发展趋势是高速化、智能化、一体化，继电保护装置充分利用了计算机的特性来为之服务，尽量避免测量元件对继电保护装置的影响，尽量降低装置的造价。
参考文献
[1] 杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，1988.
[2] 葛耀中，新型继电保护与故障测距原理与技术，西安：西安交通大学出版社，1996.
[3] 张宇辉，电力系统微型计算机继电保护，北京：中国电力出版社，2000.
作者简介
李方强（1984-10），男，汉族，山东济宁人，工作于华电国际十里泉发电厂，从事继电保护工作。