电力系统继电保护技术的应用现状及发展趋势研究

摘要：在科技高速发展的现代社会，电力已跃居为当今社会的主要能源，直接影响着国民经济的发展和人民生活水平。当代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。电力系统的飞速发展促进继电保护技术不断提升。继电保护作为电力系统安全、稳定运行的重要保障，如今已经得到了广泛的应用。随着科学技术的不断发展，继电保护技术也在慢慢的朝着微机化、网络化、智能化的方向发展。同时，这也给电力系统的安全运行提供了重要的保障。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，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；配置与应用；维护；发展趋势

中图分类号：F407.6 文献标识码： A

引言

继电保护作为电力系统安全、稳定运行的重要保障，如今已经得到了广泛的应用。随着科学技术的不断发展，继电保护技术也在慢慢的朝着微机化、网络化、智能化的方向发展。同时，这也给电力系统的安全运行提供了重要的保障。

一、电力系统继电保护的概述

电力系统的运行情况是日益成为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。

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（接地、短路等情况）时，保护装置能及时向设备运行单位发出警示信号，并自动使断路器跳闸切断故障单元。

2、继电保护装置的任务

继电保护装置是指在电力系统出现异常情况或者发生短路的情况下，形成继电保护动作，以此来及时调整频率、功率、电压、电流等电气量变化。其任务:一旦电力系统出现工作异常时，能够在第一时间给电力监控警报系统发出准确、及时的警报或者信号，便于尽快处理;当电力系统出现故障的时候，能够有效地保障没有故障的区域继续供电，对于那些故障区域能够有选择地、迅速地、自动地继续切除;当电力系统处于正常运行的状态时，继电保护装置能够对各种设备的运行状况进行完整地、安全地监视。

二、电力系统继电保护应用现状

1、工作人员的能力和素质参差不齐

人员问题是近几年来影响继电保护的一个重要问题，在经济大力发展的情况下，这个问题却仍然没有得到改善。因为电网建设的速度也在逐渐的加快，新建、扩建、改建项目不断的增多，这使得人员的使用情况更加紧张。大部分电力系统的工作人员都存在人员新、水平低、经验少的问题，这也导致在安装、调试的时候容易出现各种各样的问题，甚至还导致验收的时候不能抓住重点。

2、设备配置跟不上发展

为了使电力系统能够更好的运行，很多的电力企业都在对设备和配置进行更新和维护，这使得继电保护装置的信息化程度有一定的提高。但是一些偏远地区由于经济、交通等方面的原因，不能够对设备和配置进行及时的更新，同时也离一流供电企业继电保护装置还有很大的差别。

3、起步较晚发展较快

在我国，电力系统继电保护技术出现在上个世纪 70 年代末期，它的起步较晚，但是发展速度很快。在上个世纪八十年代，微机型的样机试运行之后，电力系统继电保护便开始进行生产和使用。如今，继电保护产品已经推向市场并且被运用在电力系统当中。微机保护靠着良好的技术甚至已经超过了国外的继电保护系产品。从上个世纪 80 年代的 220 千伏高压电力系统，再到如今的国内330千伏、500kV、750kV以及直流超高压800kV系统的继电保护，说明了我国的继电保护设置发展的非常快。

4、微机继电不断的发展

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、大规模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。

三、电力系统继电保护的发展前景分析

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。

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；甚至会具有人的思维能力等等。

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、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。

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。

四、结束语

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。

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