论文部分内容阅读
【摘要】本文对继电保护原理最新研究进展进行了论述。
【关键词】继电保护;应用;神经网络
随着科学技术的发展,特别是电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展,电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期,50年代是机电式继电保护,60年代里广泛采用的是晶体管保护,而到了80年代中集成电路保护取代晶体管保护,发展到90年代后,继电保护技术已经进入了微机保护时代,它不仅具有传统的继电保护和自动装置功能,而且还发展到增加实时参数显示、故障测距、故障录波等功能。许多新技术都不断应用到继电保护的领域,例如汀技术的应用,实现了保护、控制、测量、数据通信一体化;应用人工神经网络,可以解决复杂的非线性问题;应用光电互感器,解决电流互感器的饱和问题;应用可编程控制器(PLC)代替传统的机械触点继电器等等。
①微机继电保护。微机继电保护指的是以数字式计算机(包括微型扭)为基础而构成的继电保护。与传统继电保护相比,不论是在保护的功能,还是在保护整定的灵活性等方面都有着极大的优点,因而自问世以来就受到普遍重视与欢迎,近年来更是在国内外得到广泛应用。微机保护正向网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展,不仅要完成常规的保护功能,还要配合变电站自动化和馈线自动化的需要,使保护装置自身成为集保护、测量、控制、信息管理于一体的多智能终端设备。现代微机继电保护一般具有以下特点:采用分层多CPU并行运行的结构,各模块系统相关性少;每个CPU由单独的开关电源供电,可靠性高;主保护配置双重化或多重化;单元管理机采用一体化工业控制计算机,单元管理机可以综合自动化系统联接;软硬件模块化设计,适合各种配置的要求;能够存储故障报告,可以随时查阅和打印输出;具有软硬件的自检功能;有独立的Watchdog电路监控CPU的工作;能够提供在线定值修改;实时参数显示功能;录波功能;可以接收GPS卫星校时信号。
②可编程控制器在继电保护中的应用。可编程控制器(PLC)可以简单地视为具有特殊体系结构的工业计算机,比一般计算机有更强的与工业过程相连的接口,具有更适应于控制要求的编程语言。在由继电器组成的控制系统里,为了完成一项操作任务,要把各个分立元件如继电器、接触器、电子元件等用导线连接起来,这对于实现复杂的逻辑关系以及需要定期改变操作任务来说,采用这样的连接方式显然是不适宜的。而且在用PLc就可以简单地解决上述问题,通过软件编程的方式来代替实际的各个分立元件之间的接线。为了减少占地面积,还可以用PLC内部已定义的各种辅助继电器来取代传统的机械触点继电器。
③人工神经网络在继电保护方面的应用。在电力系统里存在很多非线性问题,用传统的方法,难以得到满意的解决,而应用人工神经网络理论.则能够迎刃而解,例如配电网的线损、电网的暂态分析、动稳态分析等。应用神经网络理论的保护装置是神经网络与专家系统融为一体的神经网络专家系统。例如在双侧电源系统里,两侧系统问电势夹角变化,此时发生经过渡电阻短路就是一个非线性问题,传统的距离保护很难作出正确的判断,而用经过对训练样本进行学习的神经网络保护装置就可以正确判别。近年来,研究人员把神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术应用于继电保护领域的研究。通常采用大量故障样本来训练神经网络,使继电保护装置能准确辨别故障类型及测定故障距离,并准确快速地切开故障。用BP神经网络原理来设计高压输电线路的方向保护,利用BP神经网络的学习及辩识能力实现准确、快速地判别出线路故障的方向。采用神经网络实现电流保护,该保护能识别故障情况,解决电流保护的灵敏度补偿和故障方向识别问题。设计了一种基于人工神经网络的电力系统故障诊断系统,该系统利用电力系统中运行状态信息来进行故障范围的估计可见神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术将给传统继电保护的研究注入新的活力。
④新型光电电压、电流互感器。由于光电技术和计算机的飞速发展。新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力,新型光电数字式电压、电流互感器取代电磁式互感器是继电保护的一个发展方向。它与传统的电压、电流互感器相比,优势十分明显,良好的绝缘性能较强的抗电磁干扰能力,测量频带宽,动态范围大,与现代技术紧密结合,而且体积小、重量轻、维修方便、价格相对便宜。新型光学电压、电流互感器充分利用了电光晶体的各种优异特性和现代光电技术的优点,信号处理部分采用先进的DSP技术,充分发挥了其实时性、快速性和便于进行复杂算法处理等特点。同时方便与主机间的通信,以及电力系统联网通信。近几年来各方面对这种新型互感器表示了极大的兴趣,再加上数字信号处理器(DSP)技术,光电技术的催化、推动作用,发展势头很好,国外一些大公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器,并且已有挂网运行产品。国内比国外起步晚,目前还处于样机的研究设计阶段。
⑤广域保护。随着我国“西电东送、全国联网”发展目标的提出.对继电保护的发展提出了更高的要求,在保证电气设备运行安全和系统暂态稳定性的基础上,还应考虑电网互联时各保护装置动作的協调和配合,保证故障切除后不发生大规模的连锁跳闸和系统崩溃现象,这可以归纳为继电保护技术发展的第三个阶段,即广域保护。纵观国内外关于广域保护理论的研究,目前提出的广域保护系统可以分为两类:一类是利用广域信息,主要完成安全监视、控制、稳定边界计算、状态估计等功能,其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现;另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。但是目前大多数相关论文只是进行概念性的讨论,对于一些具体问题,如系统结构、通信网络配置、广域信息的采集和利用、广域保护和控制算法等方面并没有进行详细深入的分析。尚未形成完整的理论体系。
总的来说,新型继电保护的发展趋势是高速化、智能化、一体化,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。随着科学技术的发展,我深信将有越来越多的新技术、新理论将应用于继电保护领域,我国继电保护技术一定会在世界先进技术领域占据一席之地。
【关键词】继电保护;应用;神经网络
随着科学技术的发展,特别是电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展,电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期,50年代是机电式继电保护,60年代里广泛采用的是晶体管保护,而到了80年代中集成电路保护取代晶体管保护,发展到90年代后,继电保护技术已经进入了微机保护时代,它不仅具有传统的继电保护和自动装置功能,而且还发展到增加实时参数显示、故障测距、故障录波等功能。许多新技术都不断应用到继电保护的领域,例如汀技术的应用,实现了保护、控制、测量、数据通信一体化;应用人工神经网络,可以解决复杂的非线性问题;应用光电互感器,解决电流互感器的饱和问题;应用可编程控制器(PLC)代替传统的机械触点继电器等等。
①微机继电保护。微机继电保护指的是以数字式计算机(包括微型扭)为基础而构成的继电保护。与传统继电保护相比,不论是在保护的功能,还是在保护整定的灵活性等方面都有着极大的优点,因而自问世以来就受到普遍重视与欢迎,近年来更是在国内外得到广泛应用。微机保护正向网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展,不仅要完成常规的保护功能,还要配合变电站自动化和馈线自动化的需要,使保护装置自身成为集保护、测量、控制、信息管理于一体的多智能终端设备。现代微机继电保护一般具有以下特点:采用分层多CPU并行运行的结构,各模块系统相关性少;每个CPU由单独的开关电源供电,可靠性高;主保护配置双重化或多重化;单元管理机采用一体化工业控制计算机,单元管理机可以综合自动化系统联接;软硬件模块化设计,适合各种配置的要求;能够存储故障报告,可以随时查阅和打印输出;具有软硬件的自检功能;有独立的Watchdog电路监控CPU的工作;能够提供在线定值修改;实时参数显示功能;录波功能;可以接收GPS卫星校时信号。
②可编程控制器在继电保护中的应用。可编程控制器(PLC)可以简单地视为具有特殊体系结构的工业计算机,比一般计算机有更强的与工业过程相连的接口,具有更适应于控制要求的编程语言。在由继电器组成的控制系统里,为了完成一项操作任务,要把各个分立元件如继电器、接触器、电子元件等用导线连接起来,这对于实现复杂的逻辑关系以及需要定期改变操作任务来说,采用这样的连接方式显然是不适宜的。而且在用PLc就可以简单地解决上述问题,通过软件编程的方式来代替实际的各个分立元件之间的接线。为了减少占地面积,还可以用PLC内部已定义的各种辅助继电器来取代传统的机械触点继电器。
③人工神经网络在继电保护方面的应用。在电力系统里存在很多非线性问题,用传统的方法,难以得到满意的解决,而应用人工神经网络理论.则能够迎刃而解,例如配电网的线损、电网的暂态分析、动稳态分析等。应用神经网络理论的保护装置是神经网络与专家系统融为一体的神经网络专家系统。例如在双侧电源系统里,两侧系统问电势夹角变化,此时发生经过渡电阻短路就是一个非线性问题,传统的距离保护很难作出正确的判断,而用经过对训练样本进行学习的神经网络保护装置就可以正确判别。近年来,研究人员把神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术应用于继电保护领域的研究。通常采用大量故障样本来训练神经网络,使继电保护装置能准确辨别故障类型及测定故障距离,并准确快速地切开故障。用BP神经网络原理来设计高压输电线路的方向保护,利用BP神经网络的学习及辩识能力实现准确、快速地判别出线路故障的方向。采用神经网络实现电流保护,该保护能识别故障情况,解决电流保护的灵敏度补偿和故障方向识别问题。设计了一种基于人工神经网络的电力系统故障诊断系统,该系统利用电力系统中运行状态信息来进行故障范围的估计可见神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术将给传统继电保护的研究注入新的活力。
④新型光电电压、电流互感器。由于光电技术和计算机的飞速发展。新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力,新型光电数字式电压、电流互感器取代电磁式互感器是继电保护的一个发展方向。它与传统的电压、电流互感器相比,优势十分明显,良好的绝缘性能较强的抗电磁干扰能力,测量频带宽,动态范围大,与现代技术紧密结合,而且体积小、重量轻、维修方便、价格相对便宜。新型光学电压、电流互感器充分利用了电光晶体的各种优异特性和现代光电技术的优点,信号处理部分采用先进的DSP技术,充分发挥了其实时性、快速性和便于进行复杂算法处理等特点。同时方便与主机间的通信,以及电力系统联网通信。近几年来各方面对这种新型互感器表示了极大的兴趣,再加上数字信号处理器(DSP)技术,光电技术的催化、推动作用,发展势头很好,国外一些大公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器,并且已有挂网运行产品。国内比国外起步晚,目前还处于样机的研究设计阶段。
⑤广域保护。随着我国“西电东送、全国联网”发展目标的提出.对继电保护的发展提出了更高的要求,在保证电气设备运行安全和系统暂态稳定性的基础上,还应考虑电网互联时各保护装置动作的協调和配合,保证故障切除后不发生大规模的连锁跳闸和系统崩溃现象,这可以归纳为继电保护技术发展的第三个阶段,即广域保护。纵观国内外关于广域保护理论的研究,目前提出的广域保护系统可以分为两类:一类是利用广域信息,主要完成安全监视、控制、稳定边界计算、状态估计等功能,其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现;另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。但是目前大多数相关论文只是进行概念性的讨论,对于一些具体问题,如系统结构、通信网络配置、广域信息的采集和利用、广域保护和控制算法等方面并没有进行详细深入的分析。尚未形成完整的理论体系。
总的来说,新型继电保护的发展趋势是高速化、智能化、一体化,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。随着科学技术的发展,我深信将有越来越多的新技术、新理论将应用于继电保护领域,我国继电保护技术一定会在世界先进技术领域占据一席之地。