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[摘 要]随着科技的迅猛发展,越来越多的新技术新思想被不断开发运用到继电保护技术领域的研究中,比如IT技术的有效应用,实现电力系统的保护、测量、控制以及数据信息通信的一体化;人工神经网络的合理应用,可有效解决继电保护中复杂多变的非线性化难题;光电互感器的应用能解决系统中电流互感器饱和难题;可利用可编程控制器(PLC)来替代传统机械触点继电器等等。
[关键词]电力系统;继电保护;技术;发展
中图分类号:TM63;TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)17-0371-01
一、继电保护技术的发展历程
电力系统的继电保护先后经历有机电式继电保护、晶体管继电保护以及基于集成运算放大器的集成电路保护等不同发展阶段。20世纪90年代,继电保护技术迅速进入崭新的微机保护时代,微机继电保护不仅有着传统继电保护与自动装置功能,而且还能进行故障测距、故障录波等其他功能,它因其逻辑处理能力、数值计算能力以及记忆能力强大而得到广泛应用。20多年的技术研究发展已经使得微机继电保护获得巨大成功同时积累到丰富的技术实践经验。随着计算机通信技术的高速发展及其在电力系统继电保护技术领域中的广泛运用,新技术控制原理及新思路新方法被不断地运用在电力系统微机继电保护技术的研究发展中,以期获得最佳技术应用效果,进而使微机继电保护技术的研究发展能达到更高层次。
二、继电保护的新技术
1、信息通信网络技术应用在继电保护中
目前,电力系统继电保护技术的研究发展正从传统模拟式、数字式保护技术探索进入到新科技信息通信技术领域。在变电所综合自动化方面,相关继电保护配置灵活性较高。若变电所综合自动化沿用传统模式即远方终端装置(RTU)配以地面监控系统,继电保护装置的检测信息可利用遥信输入到回路再进入至RTU,也可利用串行口和RTU按事先约定好的通信制度来传递信息。若变电所综合自动化利用全分散式,即一次主设备作为安装单位,把保护、控制等各个单元分散,就地安置在主设备旁边。具体实施模式有两种:a、保护相对独立而控制与测量二合一,比如SIEMENS的LSA678系统;b、保护、控制与测量三合一,如CSC-2000。
2、可编程控制器应用在继电保护中
可编程控制器(PLC)可看作是有专用特殊体系结构的一种工业计算机,它更适用于有控制要求的编程语言中。在继电器组成的各个控制系统里,需把各分立元件通过导线相连接起来,这对需要实现较为复杂的逻辑关系及定期变换操作任务而言明显不相宜。然而利用PLC便可有效解决以上难题,这可运用软件编程方式替代实际中各分立元件间的连接线。同时为减少实际占地面积,我们还可利用PLC内部事先定义好的各类辅助继电器替代传统机械触点继电器。
3、智能化
20世纪90年代以来,人工智能技术(比如进化规划、神经网络、模糊逻辑以及遗传算法等)在电力系统部门各领域均得到广泛运用,电力系统继电保护界的某些分析研究工作也开始转向人工智能方面的研究。人工神经网络(ANN)因有着能分布式存储信息、自组织、自学习且能并行处理等优点,其应用分析的研究发展迅速,目前主要是集中于人工智能、自动控制、信息处理及非线性优化等的问题上。近年来,电力系统继电保护界内出现运用人工神经网络(ANN)进行故障类型判定、故障距离测定、方向保护以及主设备保护等。
4、自適应控制技术应用在继电保护中
自适应继电保护可看作是能依据电力系统的运行方式与故障状态变化来实时变换保护特性、性能或者定值的一种新型继电保护方式。它的中心思想是使得保护可尽力适应电力系统的不同变化,进而可优化保护性能。因其有着能改良系统响应性能、增强可靠性以及扩大经济效益等优点,在电力系统输电线路的距离保护、发电机保护、变压器保护、自动重合闸等领域中应用前景广泛。
5、变电所综合自动化技术
综合自动化系统打破传统二次系统各领域界限与设备的划分原则,改进常规保护设施与调度(控制)中心无法进行通信交流的不足,给变电所综合自动化赋予新意义与内容,是变电所发展自动化技术的新潮流。随着信息技术的不断发展,智能化水平更高、功能更全、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统,必将会在我国电力系统电网建设中涌现出来,进而使电网稳定、安全及社会生产经济效益提高至新台阶。
6、广域保护
它为怎样在全国联网大趋势下配置有效的保护防线提出合理的解决方案。依赖电力系统的多点信息,对故障展开快速、可靠且精准的切除,同时能准确分析出故障切除对于整个系统安全稳定运行的影响程度,并采用适当控制措施加以控制,这种能同时实现继电保护与自动控制功能的系称作广域保护系统。目前该系统可分两类:一是运用广域信息,主要是完成安全监视、控制、状态估计以及稳定边界计算等功能,其侧重点是广域信息的合理运用及安全功能的完美实现;二是运用广域信息实现继电保护功能。
7、新型互感器的应用
继电保护一个根本性革命可能是光电流互感器(OTA)、光电压互感器(OTV)及基于该类互感器的保护在电力系统中的广泛应用。国外已研制出OTA、OTV,并进行现场测试。与传统TA、TV相比它有明显优点,比如能实现高压与弱电绝缘隔离,减少占地面积,降低成本;利用光纤传递信号无电磁干扰等其他因素,降低二次电缆使用量;无CT饱和问题等。这些优点会使各类保护技术的性能得到改善并彻底颠覆保护的应用条件及应用方式。
8、微机保护设计新思想
微机保护新算法是促进微机保护不断发展壮大的关键原因,其中模糊控制原理、综合优化原理以及自适应原理均已在微机保护中得到优良应用效果。华北电力大学四方研究所提出网络化通用硬件平台与层次结构软件平台设计思想,并对网络应用关键问题展开深入研究并进行大量试验,进而证实网络应用具有高可靠性,同时对变电所自动化中微机保护网络通信功能、智能化状态检测新特点及全自动化测试提出新想法与新实现方式。
三、总结
随着计算机通信技术的迅猛发展,继电保护技术发展势头高涨。国内外继电保护技术的发展趋势是计算机化,网络化,控制、保护、测量与数据通信一体化以及人工智能化,这为电力系统的快速发展提供更可靠、更稳定、更完善的保护对策。继电保护必会随着科技的不断发展进步呈现更有价值的特性,应用更为广泛。
参考文献
[1] 高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2] 张恩伊.我国电力系统继电保护技术的现状与趋势[J].黑龙江科技信息,2011(02).
[关键词]电力系统;继电保护;技术;发展
中图分类号:TM63;TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)17-0371-01
一、继电保护技术的发展历程
电力系统的继电保护先后经历有机电式继电保护、晶体管继电保护以及基于集成运算放大器的集成电路保护等不同发展阶段。20世纪90年代,继电保护技术迅速进入崭新的微机保护时代,微机继电保护不仅有着传统继电保护与自动装置功能,而且还能进行故障测距、故障录波等其他功能,它因其逻辑处理能力、数值计算能力以及记忆能力强大而得到广泛应用。20多年的技术研究发展已经使得微机继电保护获得巨大成功同时积累到丰富的技术实践经验。随着计算机通信技术的高速发展及其在电力系统继电保护技术领域中的广泛运用,新技术控制原理及新思路新方法被不断地运用在电力系统微机继电保护技术的研究发展中,以期获得最佳技术应用效果,进而使微机继电保护技术的研究发展能达到更高层次。
二、继电保护的新技术
1、信息通信网络技术应用在继电保护中
目前,电力系统继电保护技术的研究发展正从传统模拟式、数字式保护技术探索进入到新科技信息通信技术领域。在变电所综合自动化方面,相关继电保护配置灵活性较高。若变电所综合自动化沿用传统模式即远方终端装置(RTU)配以地面监控系统,继电保护装置的检测信息可利用遥信输入到回路再进入至RTU,也可利用串行口和RTU按事先约定好的通信制度来传递信息。若变电所综合自动化利用全分散式,即一次主设备作为安装单位,把保护、控制等各个单元分散,就地安置在主设备旁边。具体实施模式有两种:a、保护相对独立而控制与测量二合一,比如SIEMENS的LSA678系统;b、保护、控制与测量三合一,如CSC-2000。
2、可编程控制器应用在继电保护中
可编程控制器(PLC)可看作是有专用特殊体系结构的一种工业计算机,它更适用于有控制要求的编程语言中。在继电器组成的各个控制系统里,需把各分立元件通过导线相连接起来,这对需要实现较为复杂的逻辑关系及定期变换操作任务而言明显不相宜。然而利用PLC便可有效解决以上难题,这可运用软件编程方式替代实际中各分立元件间的连接线。同时为减少实际占地面积,我们还可利用PLC内部事先定义好的各类辅助继电器替代传统机械触点继电器。
3、智能化
20世纪90年代以来,人工智能技术(比如进化规划、神经网络、模糊逻辑以及遗传算法等)在电力系统部门各领域均得到广泛运用,电力系统继电保护界的某些分析研究工作也开始转向人工智能方面的研究。人工神经网络(ANN)因有着能分布式存储信息、自组织、自学习且能并行处理等优点,其应用分析的研究发展迅速,目前主要是集中于人工智能、自动控制、信息处理及非线性优化等的问题上。近年来,电力系统继电保护界内出现运用人工神经网络(ANN)进行故障类型判定、故障距离测定、方向保护以及主设备保护等。
4、自適应控制技术应用在继电保护中
自适应继电保护可看作是能依据电力系统的运行方式与故障状态变化来实时变换保护特性、性能或者定值的一种新型继电保护方式。它的中心思想是使得保护可尽力适应电力系统的不同变化,进而可优化保护性能。因其有着能改良系统响应性能、增强可靠性以及扩大经济效益等优点,在电力系统输电线路的距离保护、发电机保护、变压器保护、自动重合闸等领域中应用前景广泛。
5、变电所综合自动化技术
综合自动化系统打破传统二次系统各领域界限与设备的划分原则,改进常规保护设施与调度(控制)中心无法进行通信交流的不足,给变电所综合自动化赋予新意义与内容,是变电所发展自动化技术的新潮流。随着信息技术的不断发展,智能化水平更高、功能更全、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统,必将会在我国电力系统电网建设中涌现出来,进而使电网稳定、安全及社会生产经济效益提高至新台阶。
6、广域保护
它为怎样在全国联网大趋势下配置有效的保护防线提出合理的解决方案。依赖电力系统的多点信息,对故障展开快速、可靠且精准的切除,同时能准确分析出故障切除对于整个系统安全稳定运行的影响程度,并采用适当控制措施加以控制,这种能同时实现继电保护与自动控制功能的系称作广域保护系统。目前该系统可分两类:一是运用广域信息,主要是完成安全监视、控制、状态估计以及稳定边界计算等功能,其侧重点是广域信息的合理运用及安全功能的完美实现;二是运用广域信息实现继电保护功能。
7、新型互感器的应用
继电保护一个根本性革命可能是光电流互感器(OTA)、光电压互感器(OTV)及基于该类互感器的保护在电力系统中的广泛应用。国外已研制出OTA、OTV,并进行现场测试。与传统TA、TV相比它有明显优点,比如能实现高压与弱电绝缘隔离,减少占地面积,降低成本;利用光纤传递信号无电磁干扰等其他因素,降低二次电缆使用量;无CT饱和问题等。这些优点会使各类保护技术的性能得到改善并彻底颠覆保护的应用条件及应用方式。
8、微机保护设计新思想
微机保护新算法是促进微机保护不断发展壮大的关键原因,其中模糊控制原理、综合优化原理以及自适应原理均已在微机保护中得到优良应用效果。华北电力大学四方研究所提出网络化通用硬件平台与层次结构软件平台设计思想,并对网络应用关键问题展开深入研究并进行大量试验,进而证实网络应用具有高可靠性,同时对变电所自动化中微机保护网络通信功能、智能化状态检测新特点及全自动化测试提出新想法与新实现方式。
三、总结
随着计算机通信技术的迅猛发展,继电保护技术发展势头高涨。国内外继电保护技术的发展趋势是计算机化,网络化,控制、保护、测量与数据通信一体化以及人工智能化,这为电力系统的快速发展提供更可靠、更稳定、更完善的保护对策。继电保护必会随着科技的不断发展进步呈现更有价值的特性,应用更为广泛。
参考文献
[1] 高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2] 张恩伊.我国电力系统继电保护技术的现状与趋势[J].黑龙江科技信息,2011(02).