电力继电保护研究进展

电力继电保护研究进展

闫喜明

国网山西省电力公司运城供电公司， 山西省运城市 044000

摘要：随着现代化发展进程的加快，传统的电力系统构成已经难以无法为生产生活提供稳定、优质的电力供应和配送，为有效解决这一问题，电力系统中必须要加强对继电保护技术的应用，以充分借助于继电保护装置来对系统起到重要的保护作用，维持电力系统的可靠运行。继电保护在我国经过了几十年的发展。随着电力系统规模的不断扩大,系统的复杂性不断增加,继电保护技术的趋势是向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

关键词：电力系统；继电保护；研究进展

1继电保护系统

电力系统继电保护是保障电气设备安全、稳定运行，为电力系统提供可靠的供电性的有效技术手段之一。当电力系统出现异常情况时候，继电保护装置就能及时准确的发出故障信号并及时切断故障，从而阻止了故障规模的继续扩大，从而保障了电力系统的安全。电力系统继电保护装置一般来说是由一套或者几套相互独立的继电保护装置链接而成的，电力系统中的任何电力设备都必须在继电保护装置的保护之下进行稳定运行。对于大型电力网络来说，有效的电力系统继电保护装置应该满足安全性、可靠性、快速性、选择性和灵敏性的要求，从而保证电力系统有效的发挥自身的指标性能。

2继电保护装置的使用

1）掌握数据。了解继电保护装置的出厂数据，应对设备结构、出场数据、对装置进行有效检测的数据表有一定了解。在对设备运行状态进行监控时，要对其各个部分以及运行的每个环节进行仔细的检查和维护。这样的监控不仅可以保证设备的正常、安全、有效使用，防止设备的输入有缺陷，还可以做到定期的状态维护，及时发现问题，找到解决办法。另一方面，设备投入使用前，应记录设备类型、各类试验数据和运行记录。

2）对运行数据进行统计和分析。针对设备运行过程中产生的所有数据，要做到及时记录和整理。并且，将设备运行数据进行记录、设备状态及时监测和故障诊断的数据相结合，采用科学的数据分析方法，提出准确且完善的数据技术支持来维持设备良好的运行状态。掌握设备的数据和操作规程，制定详细的试验计划，提高其安全运行的系数，增长其被使用的时长，进一步确保电力系统的稳定运营。

3）了解关于继电保护设备最新的科学技术，学习和完善自产的设备实用性，并利用新科技对设备进行实时监控和有效维护。在如今高速发展的电力行业，必须加强新技术的使用，保证科学和有效运行的保护装置，在电力系统保护中发挥应有的作用。

3继电保护技术的发展

3.1微机继电保护

微机继电保护指的是以数字式计算机(包括微型机)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,可靠性更高;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,单元管理机可以与综合自动化系统联接;软硬件模块化设计,适应各种配置的要求;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。

3.2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。而使用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。例如长沙马王堆110KV变电站保护装置是法国MERLINGERIN公司的SEPAM数字式多功能继电器,该装置把通常的微机保护的逻辑回路分解成保护功能的继电器组和PLC两个部分,应用PLC能够简单地实现低频减载和备用电源自动投入功能。

3.3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,两侧系统间电势夹角变化,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。

3.4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。

3.5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协调和配合,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。

4结束语

简要地介绍了应用于继电保护方面的一些新技术。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,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。

参考文献:

［1］陈焕栩．探究电力继电保护的发展及其故障处理方法［J］．轻松学电脑，2019，000(027):1．

［2］沈洁．电力继电保护的发展及其故障处理方法探究［J］．冶金丛刊，2019，004(020):237-238．