电力系统继电保护的现状及发展前景

摘 要：现阶段，电已经深入到我们生活的每一个方面，可以说电网关系到千家万户，而电网系统的安全运行离不开继电保护。继电保护装置目前大面积的应用在变电站和断路器上，用来监测其运行状态，记录故障类型，控制断路器工作。电力系统功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。继电保护不仅要切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。自90年代起，我国继电保护技术进入了微机保护的时代，电力系统继电保护四大发展方向：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化及智能化。今后，为确保继电保护的更可靠运行，继电保护的可持续发展，研究继电保护发展趋势，有着十分重要的现实意义。 针对电力系统继电保护问题，本文首先介绍了继电保护的基本知识，并对继电保护装置进行了简单的介绍。然后介绍了继电保护的发展现状，最后对继电保护的发展进行了分析和展望。希望对我国电力系统继电保护工作的发展提供参考。

关键词：电力系统；继电保护；现状与发展前景

中图分类号：TM77文献标识码： A

1 概述

电力系统的运行情况是社会生活的正常进行的基础。因此电力系统需安全可靠，并且提供质量高、经济性好的电能供应。然而在某些情况下，比如自然环境、设备老化或故障以及人为因素的影响等等，都可能会导致电力系统发生故障，造成电力系统的运行不正常。故障和异常的出现会危害到整个电力系统的安全运行，这时系统的自动化措施会策略性的解决事故，保障电力系统的正常工作，这一系列自动化措施被称之为电力系统的继电保护。继电保护表现出了良好的电路保护功能，并且运行稳定，操作灵活，与电力相关的各个行业都离不开继电保护。

2 电力系统继电保护概述

2.1 电力系统继电保护的原理

电力系统故障中，各种形式的短路是最常见也是对系统危害最大的故障。因此继电系统通过使用带触点的继电器，对各种电机、变压器（特别是高压变压器）以及输变线等加以保护，以减少故障对电力系统的损害，保证电网的供电正常。

继电保护装置以计算机技术为基础，当电力系统中的电气元器件出现故障（短路等情况）时，保护装置能及时向管理者发出警示信号，并自动使断路器跳闸切断电路。

2.2 电力系统继电保护装置

电力系统中使用继电保护装置，可以实现两个方面的功能：一是管理者通过装置传送的数据及时掌握电力系统的运行状态，并实时监控运行状态不正常的电气元器件，当器件出现故障时可以及时处理，有效减少电力设备的损坏，避免安全事故的发生；二是利用保护装置本身的功能设计，装置可以通过触点有选择的将故障元件切除，以保障其他正常原件的运行。

继电系统装置的基本组成如图1所示，详细结构组成如图2。

3 电力系统继电保护现状

目前电力系统继电保护技术以已得到广泛的应用，其发展过程大致分为四个阶段：电磁型、晶体管、集成电路式和微机式继电保护技术。当前的继电保护技术处在微机继电保护阶段，并在快速发展。

微机继电保护不仅具有传统继电保护的功能，而且操作方便灵活，目前以发展实时显示设备参数、定位故障等功能。特别是信息技术、网络技术等新技术的引入，继电保护的发展更是迅速。

（1）通过引入IT技术，将计算机与电力系统连接起来，继电保护可以将故障测量、系统控制、系统保护整个过程融为一体。

（2）人工神经网络的应用，能够快速解决电力系统中的非线性问题，及时分析电网的各项参数，预判故障的发生位置，提前做好应对措施。

（3）引入新型的光学数字式电压、电流互感器替代传统的电感式测量仪器，测量结果精确度更高。

（4）电网系统入网，实现广域保护。

4 电力系统继电保护的发展前景分析

4.1 计算机化、网络化发展

计算机的普及和网络技术的快速发展，为各项工作的开展提供了强有力的通信手段。有关统计数据表明，目前我国电力系统中的数据量巨大，与之相比继电保护系统的数据通信手段则相对落后，难以满足当前电力系统发展的需要。因此继电保护的发展不应只满足于切除系统中的故障元件等技术层面，更应该立足于整个电力系统的安全性、可靠性，结合计算机技术，利用网络资源来进行现代化的继电保护。

首先整个电网系统的广域连接，要求继电保护具有强大的数据处理能力，并有足够大的存储空间以存储大量的故障信息；然后为了保障信息传输的及时性和有效性，电力继电保护系统还要具有强大的通信能力，实现整个系统的资源共享，数据和信息能够及时得到传输。

另外随着计算机局域网络技术的发展，光纤通信技术在大规模自动化系统中的应用，电力继电保护装置系统表现出了良好的抗电磁干扰能力，对数据的高速、准确、实时传输提供了保障

4.2 智能化发展

在传统的电力继电保护中，已实现了自动报警、自动调节、自动切除等智能化操作，并实现了系统事故的自动判别与处理、智能决策、在线自诊断等。为了提高继电保护系统智能化操作，自适应理论、人工神经网络、支持向量机、模糊逻辑、专家控制和蚁群算法等智能算法目前已广泛应用到系统中。因此将来继电保护智能化的系统具有目前已有的特点外，还会具有人机一体化、自组织能力、学习能力与自我维护能力；甚至会具有类人思维的能力等等。

4.3 数字化发展

随着社会经济的不断发展，数字化变电站的建设成为电网建设的主流。一方面，数字化变电站可以减少自动化设备数量和设备的检修次数和时间，提高系统的可靠性和设备的使用率。另一方面，数字化变电站可以减少占地面积和投资成本，还可以实现资源信息的共享。数字化技术是需要不断发展和完善的技术。它的研究和应用是一个持续、渐进的发展过程，相信在不久的将来它一定会成为继电保护的主流技术。

4.4 控制、保护、数据通信、图形显示一体化

在网络化、数字化和智能化的发展趋势下，电力系统的整个保护装置可以视为多功能、多操作的计算机。它能够从网上获取电力系统运行和故障的各种数据，并将它获得的及它自身的数据和信息发送出去。因此有必要将继电保护系统的控制端、保护方式、数据通信技术、测量监视、图像监控等集中于一体，未来的电力继电保护装置会具有继电保护功能，还具有监视整个系统实时运行、并对开关设备及过程控制设备操作进行控制的功能。

4.5 输电技术出现新突破

电力电子技术的不断发展和突破，直流输电技术也在日益成熟。在这样的情况下会促生多种新的发电方式，其产生的电能都会以直流电的方式输送，比如磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等等。这意味着直流输电技术在电力系统中必将得到更多的应用。另外超高压输电也表现出了优越性，比如增加输送容量，增长了传输距离，降低了单位功率电力传输的工程造价，并且能够减少线路对能量的损耗，线路走廊所占地面积也大大缩减，这些都说明直流输电具有显著的综合经济效益和社会效益，在将来的继电保护中会得到发展和应用。

结语

综上所述，在我国经济和社会快速发展的时期里，各项生产活动的进行都需要大量的电力，高效可靠地的电力继电保护是电力系统正常、平稳运行的基础，也是我国经济稳步发展的要求。在先进IT技术、自动化控制技术等先进技术的支持下，继电保护必将会面临新的发展机遇和挑战，继电保护将不断向着计算机化、网络化、一体化、智能化和综合自动化的方向发展。因此思想上必须与时俱进，明确电力系统继电保护的基本任务和意义，及时掌握技术发展的方向，将新技术不断应用到继电保护中。

参考文献

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