探讨继电保护的原理

探讨继电保护的原理

刘凡操罗克锋茆骏

(南京溧水供电公司，江苏南京210000)

B裔要]我国继电保护已经发暖了几十年．如吟由于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：扎甓。

湾；建词]继电保护；徽枳保护；广域保护；应用

随着科学技术的发展，特别是电子技术、计算机技术和通信技术

的飞速发展，电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期，20世纪50年代是机电式继电保护，20世纪60年代里广泛采用的是晶体管继电保护，而到了20世纪80年代中集成电路保护取代晶体管保护，发

展到20世纪90年代后，继电保护技术已经进入了微机保护时代。它

不仅具有传统的继电保护和自动装置功能，而且还发展到增加实时参数显示、故障测距、故障录波等功能。许多新技术都不断应用到继电保护的领域，例如IT技术的应用，实现了保护、控制、测量、数据通信一体化：应用人工神经网络，可以解决复杂的非线性问题：应用光电互感

器，解决电流互感器的饱和问题：应用可编程控制器【PLC)代替传统

的机械触点继电器等等。

1硼吨几继电保护

襁栅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—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—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—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。

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。

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I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—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—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

2面碎百耵西

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。采用神经网络实现电流保护，该保护能识别故障情况，解决电流保护的灵

敏度补偿和故障方向识别问题。设计了一种基于人工神经网络的电力系

统故障诊断系统，该系统利用电力系统中运行状态信息来进行故障范围的估计。可见神经网络、模糊逻辑、遗传算法等技术将给传统继电保护的研究注入新的活力。

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—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哥批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《DSFl技术，光电技术的催化、推动作用，发展势头很好，国外一些大公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器，并且已有

挂网运行产品，国内比国外起步晚，目前还处于样初．的研究设计阶跣

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。

6结语

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、—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—定会在世界先进技术领域占据一席之地。