电力系统继电保护的作用及发展过程

1、电力系统继电保护的作用及发展过程摘要:本文阐述了我国电力系统继电保护技术的重要作用,提出了未来继电保护技术发展的趋势。关键词:继电保护 未来发展 电力系统随着经济社会的迅猛发展,电力系统的规模和容量不断扩大,系统电压和传输距离不断提高,但电气设备在运行中,由于外力破坏,内部绝缘击穿以及误操作等原因,都可能造成供点中断,电气设备故障或异常工作状态给国民经济造成巨大损失。因此,保证电力系统安全可靠地运行具有十分重要的意义。电气设备的故障及不正常工作状态电气设备发生故障或出现不正常运行时,为维持非故障设备的继续运行,对其及时发现和处理是十分必要的,在现代超高压电力系统中,为保证并联运行的稳定性,要求

2、故障的切除时间短到几毫秒,由此可见,只有借助专门的发事故自动装置,才能完成这一任务。自动迅速而准确地将故障设备从电力系统切除,保证非故障设备的继续运行,并防止故障设备继续遭破坏。及时针对各种不正常的运行状态,自动发出信号,使值班人员得以及时察觉和采取必要的措施,把事故尽可能限制在最小范围内。通过继电保护和自动装置相配合,可在输电线路发生暂时性故障时,迅速投入备用电源,即双电源用户的备自投系统,使重要设备继续获得供电,从而提高系统供电的可靠性。1、在电力系统中对继电保护的作用1.1可靠性对继电保护的一个最根本的要求,当保护该动作时不应拒动,不该动作时不应误动作,反之使保护本身成为事故的根源,造成

3、事故的扩大,其主要原因是制造安装质量问题以及运行维护管理不当,配置整定不合理等,这就要求从业人员技术强,熟知其性能。经验证明在满足其要求的前提下,采用较为简单的保护方式。1.2灵敏性保护对异常现象及故障的反应能力,这种反应能力一般通过被保护设备发生故障时的实际参数与保护装置动作参数的比较来确定,即灵敏系数,灵敏系数越高,表明反应能力越强。但对灵敏系数的要求均大于1。在继电保护和自动装置设计规程中明确规定一般不小于1.2。1.3速动性要求继电保护快速动作,以尽可能短的时间将故障与系统切除。以提高系统并列运行的稳定性减少电压降低工作时间,减轻电弧对故障设备的破坏,加速系统电压的恢复,少受故障影响,

4、防止故障的扩大发展。1.4选择性系统发生故障时,继电保护装置有选择地切除故障设备,非故障部分继续运行,从而将事故影响限制在最小范围内。它通过正确地制定上下级保护的动作时限和电气动作值的大小来达到配合,使下一级开关比上一级开关先动作。以上所述是对继电保护的基本要求。2、继电保护的发展过程电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国。 电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路

5、型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国。微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。是在英国60年代中期，有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技术要求，因此没有在保护方面取得实际应用，但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。计算机技术

6、在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电保护的研究出现了高潮。在70年代后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保

7、护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。我国对计算机继电保护的研究过程中，高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始，华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护也相继于1989年、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天

8、津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。因此到了90年代，我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中3、继电保护技术的未来发展趋势随着电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,可以说

9、从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。继电保护技术未来趋势是向计算机网络、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。从8位单CPU结构到多CPU结构,使大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。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。因此,用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保

10、护的发展方向之一。这种装置的优点有:具有能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强,可运行于非常恶劣的工作环境,成本可接受。采用PC总线,硬件模块化,对于不同的保护可任意选用不同模块,配置灵活、容易扩展。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;深刻影响着各个工业领域,也为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。对于一般的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,

11、必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。对于某些保护装置实现计算机联网,也能大大提高保护的可靠性。这是微机保护发展的必然趋势。3.3保护、控制测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机网络化的条件下,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。我单

12、位变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流已用控制电缆引到主控室。保护、控制、测量、数据通信经计算机装置,转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置,由此一体化装置执行断路器的操作。2004年,我单位在新建变电所的过程中,选用了TOP9720A-H型线路保护测控装置TOP9720D-H型备用电源自投装置,以及TOP9520G-H智能电力测控装置为基础的一个保护、控制、数据通信一体化装置。这种装置的优点:采用高性能单片机大容量非易失性存储器,使装置功能更加强大。测量回路精度高、可达16位A/D效果,保护、监控回路有各自独立的交流采样,既保证了监测精度,又保证了保护的可靠性和安全性。装置测量回路可适应现场不同的接线方式且测量回路无可调元件使精度更高。设有RS485/CAN通讯接口可方便地与其它设备进行联网、通信。综上所述随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务。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、