【摘 要】继电保护装置在电网运行当中一直起着举足轻重的作用,它能够有效的防止事故的发生和扩大,保证电力系统安全经济的运行。随着我国电力系统和科学技术的发展,继电保护装置随着也在发生改变,本文概述的介绍我国电力系统继电保护的历史发展沿革以及对其发展前景进行探究。
【关键词】电力系统;继电保护;历史现状;发展前景
电力系统是一个复杂容易出现危险和故障的系统,它由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备组成。在电力系统运行过程中常出现危险故障或者是一些异常运行状态,这样就会造成电力系统不能正常运行,而给国家和人民的生命财产带来一定的威胁。因此,在电力系统运行过程中需要一套预警保护装置,也就是我们所熟悉的继电保护装置。
一、继电保护技术的内涵
继电保护技术确切的说包含两方面的内容,一方面是指当电力系统本身或某个被保护的原件发生危险或故障时,继电保护装置能自动、迅速、有选择的将故障原件从系统当中隔离,防止出现危险事故,同时也能保证发生故障的原件免遭更大的破坏;另一方面是指当电力系统出现故障时,继电保护装置能够第一时间向工作人员发出故障指令,例如:声光报警、图文信息等警告信号。
二、继电保护的基本要求
(一)选择性
是指电力系统发生故障时,继电保护装置能够第一时间有选择性的判断出故障的位置以及发生故障的原件,迅速切除故障。而非故障线路能够继续正常运行。电网之间继电保护应遵循逐级配合原则,以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分,而其它非故障部分仍然继续供电。
(二)迅速性
是指一旦电力系统本身或者是某个原件发生故障时,继电保护装置应尽快的切除故障,以提高系统的稳定性,减轻故障设备和系统的损坏程度。
(三)灵敏性
是指,继电保护装置对设备或线路是否发生故障能够灵敏的感受到。这种情况继电保护装置有灵敏系数来衡量。
(四)可靠性
指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作,在正常运行状态时,不该动作时应可靠不动作。任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行,可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。
三、继电保护的发展及现状
机电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。随着社会的进步,科学技术更新的速度也在逐渐的加快,在电力系统在飞速发展的同时,也对继电保护装置不断的提出新的更高饿要求。到目前为止,继电保护技术已经经过了机电式、半导体式、微机式等三个发展阶段。
(一)机电式
18世纪末人类已开始利用熔断器防止在发生短路时损坏设备,建立了过电流保护原理。19世纪初,随着电力系统的发展,继电器被广泛应用于电力系统的保护。这个时期被认为是继电器保护技术发展的开端。1905~19O8年研制出电流差动保护,自1910年起开始采用方向性电流保护,于19世纪20年代初生产出距离保护,在30年代初已出现了快速动作的高频保护。由此可见,从继电保护的基本原理上看,到本世纪20年代末现在普遍应用的继电保护原理基本上都已建立。
(二)半导体式
20世50年代后,随着晶体管的发展,出现了晶体管保护装置。这种保护装置体积小,动作速度快,无机械转动部分,经过20余年的研究与实践,晶体管式保护装置的抗干扰问题从理论和实际都得到了满意的解决。
在20世纪70年代,晶体管保护被大量采用。到了20世纪80年代后期,静态继电保护装置由晶体管式向集成电路式过渡,成为静态继电保护的主要形式
(三)微机式
随着微机的出现,科学家提出了使用小型微机来实现继电保护的设想。但是,由于当时,微机是新兴产业,价格非常昂贵,所以科学家的想法很难实现。但是随着微机的普及,微机在继电保护方面被普遍应用,进入90年代,微机保护已在大量应用,主运算器由8位机,16位机发展到目前的32位机;数据转换与处理器件由A/D转换器,压频转换器(VFC),发展到数字信号处理器(DSP)。这种由计算机技术构成的继电保护称为数字式继电保护,也称微机保护。
四、继电保护未来的发展趋势
(一)计算机化
当前,随着电力系统的迅速发展,对机电保护技术也提出了更高的要求。不单纯的停留在基本的保护功能上,而是提出了许多新的科技含量较高的要求,比如说:数据处理功能、更大容量的存储故障信息和数据、通信能力、以及与其他的相关保护装置实现资源共享的功能等。这些要求的实现,只能由计算机来完成,随着计算机技术的迅猛发展,计算机的运算、存储、通讯等技术不断加强,因此,继电保护装置计算机化是未来继电保护技术发展的一个重要趋势。计算机化的内涵不仅包括设备、操作、监视系统的微机化,还包括系统的功能软件化和信号数字化,完全摒弃各种机电式、机械式、模拟式设备,不断提高继电保护的速动性、灵敏性、可靠性,为电力系统取得更大的经济效益和社会效益。
(二)网络化
随着互联网技术的飞速发展,网络给我们的工作和生活带来了很多便利。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,其与继电保护的结合是实现现代电力系统安全、稳定运行的重要保证。现代电力系统继电保护要求每个系统之间都能共享全系统故障信息的分析数据,这些要求只能由计算机网络来保障实现,即实现微机保护装置的网络化。现在微机保护的网络化已经开始实施,但是它还处于起步阶段,仍有较大的发展空间和潜力。
(三)智能化
随着计算机技术的飞速发展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不断被应用于计算机继电保护中。近年来人工智能技术如自适应理论、人工神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用,从而使继电保护的研究向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也有其独特的求解复杂问题的能力。
随着电力系统的高速发展和计算机、通信等各种技术的进步和发展,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。将不同的人工智能技术结合在一起,分析不确定因素对保护系统的影响,从而提高保护动作的可靠性,是今后智能保护的发展方向。
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]吴斌,刘沛,陈德树,继电保护中的人工智能及其应用,电力系统自动化,1995(4)。
(作者单位:安达供电有限责任公司)