浅谈微机继电保护技术的现状和发展历史

【摘 要】本文介绍了微机继电保护的特点，回顾了其发展历史，分析了当前发展的现状，并对微机保护的发展方向进行了讨论。

【关键词】微机继电保护 计算机化 网络化 一体化 智能化

研究和实践已经证明，与传统保护相比，微机保护具有许多优点，其主要特点如下：改善和加强保护的性能和动作特征，提高动作正确率。主要表现在具有一般保护很难获得的特性；其强大的记忆能力可以实现更好的故障分量保护；已被实践证明运行精度也很高；可以很容易地扩展其他辅助功能。如故障录波以及波形分析等，可以很容易地附加故障录波、低频减载、自动重合闸以及故障测距等功能；工艺结构条件比较优越。主要体现在硬件通用性较好，制造时方便统一标准；装置体积较小，盘位数量较少，降低了功耗；容易提高可靠性。主要体现在数字元件的特性不易受温度、使用年限、电源波动以及组件更换的影响；自我检测和巡检能力较强，可用软件来检测主要组件的工况及软件本身；使用方便灵活，人机界面更加友好。维护调试更加方便，从而减少了维护时间；可以根据运行经验，通过改变软件的方法在现场改变其结构和特性；可以现远程监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电站的计算机监控系统进行联络通信使其具有了远方监控的特性。

自从由杨奇逊教授主持研发的第一套微机线路保护装置于1984年在河北马头电厂投入运行以来，微机保护的发展已经有了近30年的历史，我国微机继电保护的发展总体经历了三个阶段。第一个阶段是以单CPU的硬件架构为主，数据采集系统由逐次逼近式的AD574芯片构成，软件及硬件的设计均符合我国高压线路保护装置“四统一”的设计标准，其代表产品为WXB-01、WXH-1A型微机高压输电线路保护装置；第二个阶段为以多个单片机并行工作的硬件结构为主，数据采集系统为VFC电压-频率转换原理的计数式数据采集系统，CPU之间相互通讯以交换信息，总线并不引出插件，利用多个CPU的功能进行备份容错，风险分散，增强了自我检测和互检功能，使硬件故障可以定位到插件。对保护的跳闸出口回路具备完善的抗干扰措施以及防止误动和拒动的措施，其代表产品为WXB-11、WXH-11x型微机高压输电线路保护装置和南瑞继电保护工程公司研制的LFP-900系列保护装置；第三个阶段是以高性能的16位单片机为基础的硬件结构为主，具有总线不引出芯片，电路简单和更先进的网络通信结构，抗干扰能力强，进一步加强和改善善了通信功能，为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力的保障，其代表产品为四方公司研制的CSL及CST系列保护装置，这使我国微机保护的硬件结构得到了进一步的提高。随着计算机技术的快速发展和计算机在电力系统继电保护领域中的广泛应用，新的控制原理和方法被普遍应用于微机继电保护当中，微机继电保护未来的发展趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

一、计算机化

随着计算机硬件的飞速发展，从初期的8位单CPU结构问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后来又发展成总线不引出模块的大型结构。除了保护的基本功能以外，还可以长期存放大容量的故障信息和数据，具备快速的数据处理能力，强大的通信功能，可以与其他的保护装置、控制装置和调度联网以具备共享全系统的数据、信息和网络资源的能力。这使得微机保护装置具备了近似于一台PC的功能，现在，与微机保护装置体积相似的工控机无论在速度、功能、可靠性和存储容量等方面都也已获得了巨大的发展，大大降低了成本，因此使用成套的工控机做为继电保护装置硬件的时机己经成熟，这也是微机保护装置未来的发展方向之一。

二、网络化

计算机网络作为数据和信息通信的工具己成为当今信息时代的技术支柱，这使得人类生产和社会生活发生了根本性的变化。继电保护装置的作用不应该只限于切除故障元件和限制事故的影响范围，还应该保证整个系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都可以共享整个系统的正常运行和故障信息，以此为基础进行大量的计算和分析，作出正确的判断以使全系统能够协调动作。微机继电保护装置的网络化可以大大提高保护性能，这是微机继电保护发展的必然趋势。

三、保护、控制、测量、数据通信一体化

单片机技术的应用在80年代末90年代初导致了变送器RTU的问世，现在随着继电保护装置向计算机化以及网络化发展，保护装置实际上就是一台多功能的高性能计算机，每台微机保护装置不仅可以完成传统的保护功能，并且还可以在系统正常运行的情况下完成测量、控制、数据通信等功能，也就实现了设备的保护、控制、测量以及数据通信的一体化。

四、智能化

近年来，人工智能如遗传算法、神经网络、模糊逻辑、进化规划等都已经在电力系统的各个领域得到应用，在继电保护领域的应用也已经开始研究。由此可以预见，人工智能技术将会被越来越广泛的应用在继电保护领域，以解决用传统方法难以解决的问题。

电力工业的发展以及和继电保护相关技术的进步都为微机继电保护装置的发展提出了前所未有的机遇与挑战。微机继电保护装置的结构不断优化，功能不断增强，应用也更为灵活，继电保护装置的功能得到了极大的扩展。世界知名的自动化系统供应商不断的推陈出新，研发出了许多优秀的微机保护装置平台，随着芯片技术的发展，特别是DSP技术的出现，使得继电保护装置具备了更加先进的硬件平台，进一步提高了变电站的综合自动化水平。

参考文献：

[1]葛耀中.论微机保护的发展方向.继电器，1992.4

[2]杨奇逊.微机型继电保护基础，北京：水利电力出版社

[3]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

[4]段玉清、贺家李.基于人工神经网络方法的微机变压器保护，中国电机工程学报

[5]崔汶.微机继电保护技术的现状与发展。中国科技信息，2005；（9）