智能化继电保护的应用与发展

【摘 要】 本文对电力系统继电保护技术有史以来的发展进行了回顾，着重对电力系统中继电保护所起到的作用进行了阐述，提出了如何才能使继电保护系统安全稳定的运行。其次对继电保护在我国目前的发展现状进行了分析，对近些年来继电保护技术所取得的成绩进行了概述，且指出了现代继电保护技术所具有的优势。并对我国未来继电保护技术发展给予了展望。

【关键词】 继电保护 智能化 发展 应用

何谓继电保护？继电保护是对电力系统是否存在故障以及安全状况进行的检测，并对反事故自动化措施进行研究。继电保护在发展过程中主要依靠带有触电的继电器进行电力系统以及发电机元件、变压器元件等一些元件的保护，使其免受损害的技术。

1 继电保护发展简史

我国对继电保护技术的研究共经历了四个历史发展阶段：继电保护学科、继电保护设计、继电器制造。在50年代初，我国技术工程师首先对国外先进的继电保护设备进行了研究，并对继电保护技术进行了吸收、掌握，所以在60年代中期我国开始搭建自己的继电保护研究体系，从设计到生产再到运行，并逐渐进行教学的完善体系。这为我国今后对继电器技术的发展打下了坚实的基础。我国从70年代末期开始进行计算机继电保护的深入研究，在研究期间，一些科研院所和高等院校从不同的原理为出发点相继研制出了不同形式的微机保护装置。且在系统运行中获得应用，书写了我国在继电保护发展上的新篇章，为今后的微机保护装置应用到系统当中铺平了道路。到89年代末期集成电路保护技术已经成熟，逐渐替代了之前所采用的晶体管保护方式。到90年初期集成电路保护的研制、生产、应用仍然是主导，已经形成集成电路保护的时代。或者说进入90年代以来我国继电保护技术已步入智能化保护发展阶段。

2 继电保护智能化的应用

微机继电保护具有良好的性能，操作方便且维护简单，且在高压电网方面的应用十分成功，这使其在电力系统人心所向，而伴随近年来微电子技术发展迅速，CPU以及一些外围器件的性能日趋提升，而价格又越来越具有优势，制造工艺又越来越成熟，这样就可能生产出性价比更好的适用于配电网的继电保护设备。当然不可否认的是，继电保护功能除了由计算能力强大的CPU完成以为，其还负责处理一些原有其它装置完成的任务。因此，首先需要把RTU中的遥信以及遥测加入、逐步再将遥控等其他功能加入，再将低周减载等功能添加。形成一个将保护、控制、测量、通讯等功能融于一体的综合性装置。在这个新型的装置中，已经看不到传统的分界点了，只有组合功能，而从保护功能角度出发，也得到了巨大发展。因为若有测量的需求，那么就必须加入电压进行测量，而有电压测量，那么继电保护的实现方式就多出许多发展空间。

当前配电网中的继电保护与其它功能已在互相揉合，继而形成一个新型的综合测控装置，而继电保护的功能在综合测控装置中得以升华。通过与微机技术的配合，加以通讯技术的发展，以及硬件可以在不同的环境中应用，配电网中的综合测控装置功能定会越来越强大，其应用范围会触到各个角落，因此继电保护技术会持续向前发展，向智能化方向迈进。

在新建的自动化变电站系统中，中低压开关设备采用就地安装的挂柜式装置，搭配现场总线已是发展趋势。除了变电站采用就地安装的综合测控装置以外，传统的柱上开关已经配电开关需要手动操作，因为微机保护装置的出现，发生了变化。由于智能设备的介入，加其又具备优越的通讯功能以及集控装置相互连接，可完成大部分之前没有办法完成或者要通过多种装置才可完成的任务。当然FTU集成度较高，也面临功能要提高、扩大、改进，以满足配电网中对各个功能方面的需求，实现配电网智能化。

FTU除上面所提到的安装与户外的测控装置以外，在电压等级比较高的配电设备中也逐步开始就地安装装置或者采用户外型装置。近些年来，随着FTU的发展，受其影响，户外就地安装得到较快发展，连带可适应恶劣环境的其它技术也逐渐发展壮大。预想未来，就地安装在电压等级高的系统将成为趋势，而继电保护技术也将在这种发展过程中得以提升。

3 智能化继电保护发展的未来

电力系统对微机保护的要求正在逐渐提升，除一些基本的功能需要保护外，还应对数据长期存放提供空间，数据处理功能要迅速，通信能力要强大，且能与其它的一些保护装置、控制装置以及调度等通过互联网实现系统数据共享。为此继电保护技术发展的走向是计算机化，智能化，网络化，控制、保护、测量以及数据通信一体化。

3.1 计算机化

从1946年电子管计算机的出现至今，计算机硬件发展势头迅猛，微机保护硬件也在持续更新。微机保护的应用和发展在目前的环境下从运行中获取了丰富的经验，在性能高，可靠性强的基础上，性价比又具有良好的优势。但随着电力系统自身体系的不断完善、计算机更新日趋频繁以及用户对微机保护装置的综合性能要求逐步提升，目前的微机保护还存在一些不足。正是由于这一现象，新型数字保护构思模式开始出现。力争为满足的当前应用中的多种需要而开辟新路。继电保护装置的微机化、计算机化已是不可逆转的发展潮流。

3.2 信息化管理

计算机技术以及通信技术发展势头迅速，电网管理机制正在发生转变，自动化的电网调度技术更新换代频繁。具有多种功能并集成较为方便的各类目前拥有的系统中的内联网、互联网技术已可实现对电力行业运营、管理等多用应用的覆盖。所以，在本系统设计的前期，应针对集电网运行和电力营销于一体的信息化管理系统按信息不同的层次、不同的类别、不同的分布为原则进行系统设计，在保护系统中应采用较之前的系统更为通用、并对内外部多种联接的接口支持，继而实现最大程度的保护以及与其相关信息的有效应用和共享。

3.3 保护、控制、测量、数据通信一体化

在实现继电保护计算机化以及继电保护网络化的前提下，所谓保护装置应是一台性能高、功能强大的计算机，是整个电力系统计算机网络中的一个智能终端。它可以从网上对电力系统运行中的数据，又或是故障信息进行获取，也可以通过网络将被它保护的元器件信息传输到网络中心。所以，每个微机保护装置除可实现继电保护功能外，还可以在无故障稳定运行的情况下完成测量、控制以及数据通信。

3.4 智能化

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。

4 结语

随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。

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