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摘要：由于我国电力体制改革的深入和电力事业的迅速发展，对高压电网继电保护运行、事故分析和电网运行的管理水平和决策能力的要求越来越高了，本文一开始就叙述了我国高压电网继电保护技术的工作原理，详细探讨了我国高压电网继电保护技术的现状及存在的问题，最后研究了我国高压电网继电保护技术的发展对策。
关键词：高压电网 继电保护技术 问题 发展对策
我国高压电网继电保护技术经过研究和发展，已经在电力系统中得到广泛的应用。由于积累了丰富的运行经验并且产生了显著的经济效益，因此在提高电力系统运行管理水平方面起到了积极的推动作用。进入21世纪以来，在高压电网继电保护中大量应用了神经网络和全球卫星定位系统，取得了良好的效果，从而促进了高压电网继电保护的研究方向向着计算机化、网络化、智能化和通信一体化方向发展。
1 我国高压电网继电保护技术的工作原理
高压电网继电保护是电网安全、稳定运行的可靠保障。电网由于受自然的（如雷击、风灾）、人为的（如设备制造上的缺陷、误操作等）因数影响，不可避免地会发生各种形式的短路故障和不正常工作状态，都可能在电力系统中引起事故。高压线路和电力设备发生故障的前后会有某些突变的物理量，以这些物理量为变量，当这些变量达到某一个数值时就会启动逻辑控制环节，促使相应的服务器给通信接入设备发出相应的跳闸脉冲和信号，这就是高压电网继电保护的原理。这样就形成一个电网故障保护系统。当高压电网发生短路后，根据电流、电压、线路测量阻抗等的变化，启动电网故障保护系统，电网故障保护系统结构如图1所示。
高压电网内部故障和外部故障时被保护电力设备两侧电流相位存在着一定差别。我们这里所规定的电流的方向为：从主线流向线路。当两旁的电流大小相等，而相位差一平角时，就代表电流正常运行和线路外部故障；当两侧电流大小不等而相位相等时，则代表是电流线路内部故障。因此，可以利用两侧的电流、相位或者功率方向的差别构成各种差动原理的保护（内部故障时保护动作），如：纵联差动保护、相差高频保护和方向高频保护等。
当电力设备正常运行或者发生对称故障时，负序分量和零序分量都非常小，几乎接近于零；当电力设备发展不对称故障时负序和零序都较大。因此，构成零序保护和负序保护可以根据这些分量是否存在而决定，并且这种保护形式具有良好的选择性和灵敏性。
2 我国高压电网继电保护技术的现状及存在的问题
2.1 我国高压电网继电保护技术的现状
目前，各种原理采用不同技术实现的继电保护层出不穷，无法统计。小型水、火电厂和配电变电站仍在大量使用电磁型继电保护，如：BCH-2型差动继电器、采用电磁型继电器组装的备用电源自动投入装置等。在配电线路上仍在普遍采用电磁型电流保护。在中型发电机和变压器上仍在广泛采用晶体管型比例制动原理的差动保护。主网和新建的由大机组和大型变压器构成的发电厂和变电站的继电保护已完全微机化。除此之外，少量的发电机、变压器和输电线路上还有采用集成电路保护的。另外，智能型继电保护的雏形已经形成且有试运行的装置，还有计算机理论上可以实现的各种原理的继电保护。所以，从原理层面来分类，我国高压电网继电保护种类繁多，这些都给从事继电保护工作的工程技术人员掌握继电保护现代技术增加了难度。
2.2 我国高压电网继电保护技术存在的问题
2.2.1 高压电网电流感应器容易故障
由于我国电力系统的不断发展，很多高压电网系统短路电流会随着变大，当高压电网出口处发生短路时，这时候的电流一般会比较大，有时候可以达到电流感应器一次额定电流的几十倍。当出现短路故障时，高压电网短路电流倍数越大，电流感应器产生的误差会越大，使灵敏度低的电流速断保护就可能拒绝动作。在高压电网线路短路时，由于电流感应器容易故障，测量到一次电流会非常小甚至等于零，这样就会使得定时限过流保护装置拒动。如果是在电力设备出线故障则要靠母联断路器或主电力设备的后备保护来消除，使得故障时间长了，也不断扩大了故障范围；而当在变电站的出线过流保护拒动造成变电站进线保护动作，则将使整个变电站全停。
2.2.2 高压电网中的开关系统及开关稳定性差
当发生故障时保护虽然可以打开，但是开关系统却已经失灵，这主要是因为高压电网继电保护与开关操作的相互关联的，这样就使得保护完全失去作用。这是因为有些开关运行的时间长了，继电保护的可靠性和系统稳定性相对下降，主要的影响因素有：机械部分老化、连杆动作迟钝、开关动作不稳定、弹簧系统完全失效、调整参数不规范、锈蚀磨损以及开关系统工作时间长等。当高压实验结果存在差错时，就会造成开关系统越级跳闸。
2.2.3 高压电网继电保护工作管理人员技术水平有待提高
导致误跳闸或者越级跳闸的原因主要是某些继电保护工作人员对微机保护等新型保护了解不够而造成了维护不全面以及整定结果时出现偏差等。由于保护装置调试的质量直接关系到保护是否能够正确动作，因此必须提高电网继电保护工作管理人员的技术水平，并且在高压电网模拟实验时要仔细严谨不能马虎。保护误动与拒动的隐患包括跳闸压板接触不良、锈蚀造成接触电阻偏大或者漏接等。
3 我国高压电网继电保护技术的发展对策
3.1 用全球卫星定位系统建立高压电网继电保护通信一体化
20世纪90年代，美国建成的卫星定位和授时系统就是GPS，即全球卫星定位系统，这种系统拥有24颗空间导航卫星组成的，分为地面测控站和GPS接收机两大部分组成，具备全球性、全天候连续实时定位和授时功能，而且无条件向各个领域开放，从而成为全球共享的一个高科技资源。在寻航、军事、民用各方面有广泛的应用。从21世纪初以后，发达国家相继开展了GPS在电力系统和高压电网继电保护技术中的应用研究，取得了一系列工作成果。GPS在高压电网继电保护技术上应用时，主要是从GPS接收机获取精确时间和同步脉冲信号，进行电网统一时钟和同步采集，实现全国电力系统时间的真正统一。GPS接收机能提供两种时间信号，时间和同步误差不大于2us，这样就可以缩短高压电网继电保护中的通信时间，建立通信一体化。 3.2 利用神经网络提高高压电网继电保护的智能化
在神经网络出现之前就已经使用了大量的数据，这些都分为正常运行和不正常运行两方面，但是作为训练的内容，就要通过BP算法不断的修改网络的定值来确保一定的输入有期望的输出。而当神经网络出现后，就可以根据现场的特殊情况进行现场学习，不断提高ANN内存知识量。
在准确性方面，全比数据窗建立的神经网络优于利用半波数据窗建立的神经网络，因此采用全波数据窗建立的神经网络进行保护，神经网络是一种非线性映射的方法。
不管保护装置的因果关系是复杂的、模糊的、动态的、非线性的还是非平稳随机的，使用神经网络理论建立的保护装置都可以分辨这些复杂的模式。通过神经网络（ANN）与专家系统融为一体而变成神经网络专家系统，神经网络在继电保护领域得到广泛应用，可以解决用常规方法难以解决的问题。
3.3 加大对高压电网继电保护的投入，更新保护装置设备
要深刻了解和掌握高压电网继电保护与电网安全稳定运行的关系、供电与企业效益的关系。为了增加保护装置动作的可靠性，一定要加大对高压电网继电保护的投入，尽快淘汰落后的设备而更新保护装置设备。保护装置与输出电压存在一定的正相关系，如图2。
■
图2 保护装置与输出电压关系
因此为了确保保护装置的正常运行，进行保护效验是相当重要的，同时高压电网继电保护装置的运行效果也取决于效验的准确性。总之，在不影响正常安全生产的情况下，及时更新继电保护效验设备并建立完善的供电网络系统，是确保各回路均有足够保护整定时间，使保护装置校验做到应校必校，不漏项，不简化。
4 结论
由于电力科技含量不断提高，高压电网继电保护技术不断地发展，要保证电网安全稳定运行，高压电网对继电保护的要求不断提高。除了装置本身的基本功能外，还应具有大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，具有与其他继电保护和调度联网共享信息和网络资源的能力。因此，微机化、网络化、智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展是不可逆转的发展趋势。必须不断提高高压电网继电保护管理水平，完善高压电网继电保护相关管理制度，加大工作管理人员的培训力度，提高继保工作人员掌握继电保护现代技术的能力，变被动管理为主动管理，才能防患于未然。
参考文献：
[1]吴晓梅，邹森元主编.国家电力调度通信中心编.电力系统继电保护典型故障分析[M].中国电力出版社，2008.
[2]陈健.淮安电网继电保护运行管理[J].科技信息，2009（11）.
[3]李江龙，陈云燕.电网微机继电保护装置应用中的几个问题[J].科技情报开发与经济，2009（31）.
作者简介：李莉（1970-），女，电气高级工程师，研究方向为高压电气技术研究。
关键词：高压电网 继电保护技术 问题 发展对策
我国高压电网继电保护技术经过研究和发展，已经在电力系统中得到广泛的应用。由于积累了丰富的运行经验并且产生了显著的经济效益，因此在提高电力系统运行管理水平方面起到了积极的推动作用。进入21世纪以来，在高压电网继电保护中大量应用了神经网络和全球卫星定位系统，取得了良好的效果，从而促进了高压电网继电保护的研究方向向着计算机化、网络化、智能化和通信一体化方向发展。
1 我国高压电网继电保护技术的工作原理
高压电网继电保护是电网安全、稳定运行的可靠保障。电网由于受自然的（如雷击、风灾）、人为的（如设备制造上的缺陷、误操作等）因数影响，不可避免地会发生各种形式的短路故障和不正常工作状态，都可能在电力系统中引起事故。高压线路和电力设备发生故障的前后会有某些突变的物理量，以这些物理量为变量，当这些变量达到某一个数值时就会启动逻辑控制环节，促使相应的服务器给通信接入设备发出相应的跳闸脉冲和信号，这就是高压电网继电保护的原理。这样就形成一个电网故障保护系统。当高压电网发生短路后，根据电流、电压、线路测量阻抗等的变化，启动电网故障保护系统，电网故障保护系统结构如图1所示。
高压电网内部故障和外部故障时被保护电力设备两侧电流相位存在着一定差别。我们这里所规定的电流的方向为：从主线流向线路。当两旁的电流大小相等，而相位差一平角时，就代表电流正常运行和线路外部故障；当两侧电流大小不等而相位相等时，则代表是电流线路内部故障。因此，可以利用两侧的电流、相位或者功率方向的差别构成各种差动原理的保护（内部故障时保护动作），如：纵联差动保护、相差高频保护和方向高频保护等。
当电力设备正常运行或者发生对称故障时，负序分量和零序分量都非常小，几乎接近于零；当电力设备发展不对称故障时负序和零序都较大。因此，构成零序保护和负序保护可以根据这些分量是否存在而决定，并且这种保护形式具有良好的选择性和灵敏性。
2 我国高压电网继电保护技术的现状及存在的问题
2.1 我国高压电网继电保护技术的现状
目前，各种原理采用不同技术实现的继电保护层出不穷，无法统计。小型水、火电厂和配电变电站仍在大量使用电磁型继电保护，如：BCH-2型差动继电器、采用电磁型继电器组装的备用电源自动投入装置等。在配电线路上仍在普遍采用电磁型电流保护。在中型发电机和变压器上仍在广泛采用晶体管型比例制动原理的差动保护。主网和新建的由大机组和大型变压器构成的发电厂和变电站的继电保护已完全微机化。除此之外，少量的发电机、变压器和输电线路上还有采用集成电路保护的。另外，智能型继电保护的雏形已经形成且有试运行的装置，还有计算机理论上可以实现的各种原理的继电保护。所以，从原理层面来分类，我国高压电网继电保护种类繁多，这些都给从事继电保护工作的工程技术人员掌握继电保护现代技术增加了难度。
2.2 我国高压电网继电保护技术存在的问题
2.2.1 高压电网电流感应器容易故障
由于我国电力系统的不断发展，很多高压电网系统短路电流会随着变大，当高压电网出口处发生短路时，这时候的电流一般会比较大，有时候可以达到电流感应器一次额定电流的几十倍。当出现短路故障时，高压电网短路电流倍数越大，电流感应器产生的误差会越大，使灵敏度低的电流速断保护就可能拒绝动作。在高压电网线路短路时，由于电流感应器容易故障，测量到一次电流会非常小甚至等于零，这样就会使得定时限过流保护装置拒动。如果是在电力设备出线故障则要靠母联断路器或主电力设备的后备保护来消除，使得故障时间长了，也不断扩大了故障范围；而当在变电站的出线过流保护拒动造成变电站进线保护动作，则将使整个变电站全停。
2.2.2 高压电网中的开关系统及开关稳定性差
当发生故障时保护虽然可以打开，但是开关系统却已经失灵，这主要是因为高压电网继电保护与开关操作的相互关联的，这样就使得保护完全失去作用。这是因为有些开关运行的时间长了，继电保护的可靠性和系统稳定性相对下降，主要的影响因素有：机械部分老化、连杆动作迟钝、开关动作不稳定、弹簧系统完全失效、调整参数不规范、锈蚀磨损以及开关系统工作时间长等。当高压实验结果存在差错时，就会造成开关系统越级跳闸。
2.2.3 高压电网继电保护工作管理人员技术水平有待提高
导致误跳闸或者越级跳闸的原因主要是某些继电保护工作人员对微机保护等新型保护了解不够而造成了维护不全面以及整定结果时出现偏差等。由于保护装置调试的质量直接关系到保护是否能够正确动作，因此必须提高电网继电保护工作管理人员的技术水平，并且在高压电网模拟实验时要仔细严谨不能马虎。保护误动与拒动的隐患包括跳闸压板接触不良、锈蚀造成接触电阻偏大或者漏接等。
3 我国高压电网继电保护技术的发展对策
3.1 用全球卫星定位系统建立高压电网继电保护通信一体化
20世纪90年代，美国建成的卫星定位和授时系统就是GPS，即全球卫星定位系统，这种系统拥有24颗空间导航卫星组成的，分为地面测控站和GPS接收机两大部分组成，具备全球性、全天候连续实时定位和授时功能，而且无条件向各个领域开放，从而成为全球共享的一个高科技资源。在寻航、军事、民用各方面有广泛的应用。从21世纪初以后，发达国家相继开展了GPS在电力系统和高压电网继电保护技术中的应用研究，取得了一系列工作成果。GPS在高压电网继电保护技术上应用时，主要是从GPS接收机获取精确时间和同步脉冲信号，进行电网统一时钟和同步采集，实现全国电力系统时间的真正统一。GPS接收机能提供两种时间信号，时间和同步误差不大于2us，这样就可以缩短高压电网继电保护中的通信时间，建立通信一体化。 3.2 利用神经网络提高高压电网继电保护的智能化
在神经网络出现之前就已经使用了大量的数据，这些都分为正常运行和不正常运行两方面，但是作为训练的内容，就要通过BP算法不断的修改网络的定值来确保一定的输入有期望的输出。而当神经网络出现后，就可以根据现场的特殊情况进行现场学习，不断提高ANN内存知识量。
在准确性方面，全比数据窗建立的神经网络优于利用半波数据窗建立的神经网络，因此采用全波数据窗建立的神经网络进行保护，神经网络是一种非线性映射的方法。
不管保护装置的因果关系是复杂的、模糊的、动态的、非线性的还是非平稳随机的，使用神经网络理论建立的保护装置都可以分辨这些复杂的模式。通过神经网络（ANN）与专家系统融为一体而变成神经网络专家系统，神经网络在继电保护领域得到广泛应用，可以解决用常规方法难以解决的问题。
3.3 加大对高压电网继电保护的投入，更新保护装置设备
要深刻了解和掌握高压电网继电保护与电网安全稳定运行的关系、供电与企业效益的关系。为了增加保护装置动作的可靠性，一定要加大对高压电网继电保护的投入，尽快淘汰落后的设备而更新保护装置设备。保护装置与输出电压存在一定的正相关系，如图2。
■
图2 保护装置与输出电压关系
因此为了确保保护装置的正常运行，进行保护效验是相当重要的，同时高压电网继电保护装置的运行效果也取决于效验的准确性。总之，在不影响正常安全生产的情况下，及时更新继电保护效验设备并建立完善的供电网络系统，是确保各回路均有足够保护整定时间，使保护装置校验做到应校必校，不漏项，不简化。
4 结论
由于电力科技含量不断提高，高压电网继电保护技术不断地发展，要保证电网安全稳定运行，高压电网对继电保护的要求不断提高。除了装置本身的基本功能外，还应具有大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，具有与其他继电保护和调度联网共享信息和网络资源的能力。因此，微机化、网络化、智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展是不可逆转的发展趋势。必须不断提高高压电网继电保护管理水平，完善高压电网继电保护相关管理制度，加大工作管理人员的培训力度，提高继保工作人员掌握继电保护现代技术的能力，变被动管理为主动管理，才能防患于未然。
参考文献：
[1]吴晓梅，邹森元主编.国家电力调度通信中心编.电力系统继电保护典型故障分析[M].中国电力出版社，2008.
[2]陈健.淮安电网继电保护运行管理[J].科技信息，2009（11）.
[3]李江龙，陈云燕.电网微机继电保护装置应用中的几个问题[J].科技情报开发与经济，2009（31）.
作者简介：李莉（1970-），女，电气高级工程师，研究方向为高压电气技术研究。