电力系统继电保护的发展现状和展望

童佳玮 李巍峰

摘 要：IEC 61850标准的提出，将数字化变电站的功能进行了新的划分。该文简单阐述了现阶段我国机电保护的发展现状，重点描述了未来数字化变电站的硬件、软件、以及各项功能等方面可能发生的变化，希望对我国电力系统的继电保护方面的发展提供一定的理论和实践借鉴意义。

关键词：变电站 继电保护 电力系统

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-01

随着人类社会和现代化的不断发展，人们已经越来越离不开电带给我们的帮助，离开了电力，人类几乎无法生存。所以，电力系统合理高效的保证供电不但与经济发展有关，更关乎举国上下的民生问题。而电力系统中最重要的一个环节就是继电保护系统，它使供电系统可以有条不紊的安全运行。因此，研究继电保护的现状与未来的发展前景具有非常重要的意义。

1 电力系统继电保护的发展现状

随着中国的计算机技术，电子技术和通信技术的高速腾飞，我国的电力系统也是得到了日新月异的发展。现阶段最值得国人骄傲的就是电力系统微机继电保护技术的研发、成熟与应用。微机继电保护技术与过去几十年的机电式继电保护、晶体管继电保护、集成电路保护三种继电保护技术不同，它的数字计算能力和逻辑处理能力强劲，自我检测和记忆能力也是远远超越前几代的继电保护技术。如今，这种微机继电保护技术已经广泛的应用在了我国的高低压线路、电气设备以及低压网络当中，尤其是220kv以上的线路已经几乎全部被微机保护。重要的事，经过多年实践验证，实际应用中的微机继电保护确实比其他的保护技术具有更加显著的效果。目前我国具有自主产权的微机保护设备已经渐入佳境，不再依靠进口的继电保护技术和设备，甚至在原理和技术上已经超过了其他国家的继电保护。因此，微机继电保护技术在我国电力系统的应用已经被人们普遍认可，而且达到了不可取代的地步。

2 对继电保护发展的展望

继电保护装置经过几十年天翻地覆的变换，经历了结构由繁到简、由分散到集中的过程。现如今，光电互感技术、计算机网络技术和自动化变电站技术这三大技术群的迅速发展使得变电站又开始进入数字化变电站时代。

数字化变电站最大的特点就是分成了过程层、间隔层和站控层三层设备。三层设备的重新划分使控制、数据通信、测量等原来由微机保护完成的任务也重新划分给了其他层的设备。比如过程层中的智能断路器、电子互感器和合并单元共同完成控制、模拟量及信号量的采集任务，而这些任务都是由原来的微机保护独自完成的。

这种继电保护任务的分层处理使得现在的继电保护只保存了数据计算、逻辑处理等非常少的任务，也必然会导致包括运行维护以及功能配置等方面的影响。笔者认为，未来的继电保护将会出现以下变化。

2.1 硬件向模块化发展

过去的微机保护是一个整体装置，它的各个功能都集成在了几块互相交互的模块上，包括数据采集和计算以及信号逻辑处理的CPU模块、出口模块、电源模块、电流电压互换的CT/PT交流模块。设计制作继电保护装置时，针对不同的保护装置和原件，其设计出的设备的采集交流量和跳合闸出口的数据和性能都也各不相同，这样的话就没法做到硬件的模块化处理。而新式的变电站将功能分为三层，过程层负责交流采集功能，智能操作箱负责跳合闸的功能。这样的话，保护装置的模块就缩减为电源模块和CPU模块，这两个模块一般情况下都是标准化处理。因此，全站的保护设备就可以进行硬件的模块化处理，这样不但减少了工作人员的工作量，也使设计方便，节省了成本。

2.2 软件向元件化发展

目前继电器的保护原理和技术基本已经成熟，而且保护功能一般情况下也不会进行革命性的更改，所以，我们可以利用某种高级语言，将这些程序封装在标准的控制元件当中，再将这些元件针对不同的保护性质和功能嵌入到相应的位置。对于未来不会修改的功能可以做成完全封闭的元件，而对于将来可能进行修改的，可以开放元件的进出口进行修改和完善。为了避免使用和操作的过程中出现麻烦，可以将元件按照某项标准进行合理划分。这样不但有利于元件厂商推出新产品，而且增强了继电保护装置的适应性，同事避免了由于设计者的不同设计思路导致产品的不合适。

2.3 保护功能向网络化发展

随着网络信息共享的发展，可以利用计算机网络的时效性和共享性将过程层所采集的数据共享到整个系统的所有设备上，让所有工作人员都可以随时查阅。这样不但极大地提高了继电保护装置的时效性和工作效率，而且通过信息的全站共享，可以将多台机器的保护功能集成在一台超级计算机上一同实现，同时也有利于优化变电站的自动化、元件化和模块发的发展。全站的网络共享是变电站整体工作效率提高的基础，只有网络共享、数字化进一步深入发展和广泛应用，将计算机网络和数据处理的效果达到最大化，才能最终实现整个变电站数据的统一化、智能化、共享化处理，变电站的保护功能网络化必然会发展到新的天地。

2.4 装置功能向集成化发展

现阶段，随着处理器逻辑运算速度的快速发展、需要处理的继电保护现场情况也是越来越繁杂、又要考虑到成本的节省问题，集成化的继电保护装置逐渐受到人们的关注。比如一个110/10 kV的变电站，我们可以将整个变电站的变压器设计成由10 kV的出线、110 kV的进线和变压器在内的三台间隔层的保护单位组成的系统，这样这三台保护单元就可以对整个变电站进行继电保护，而不再像以往那样浪费人力物力。当然这其中也需要对不同的精度和算法进行相应的调整。装置功能向集成化发展不但可以通过压缩变电站的设备大大的节省成本，而且在维修时只需要维修或者更换损坏的部件，备份时都只需要对这三台设备的设置进行备份即可，不再需要在乎其他方面，也极大的缩减了劳动量，提高劳动效率。

3 结语

继电保护产品不断推陈出新，新的数字化变电站的推广也使得微机继电保护技术进入了新的发展阶段。经过该文对继电保护设备模块化、网络化、元件化、集成化的讨论，可以看出我国未来新式继电保护技术和设备必然会走出新的一步。

参考文献

[1] 黄海悦，缪欣，权宪军.基于元件化和可编程逻辑构建的继电保护平台[J].继电器，2006，34（14）：14.

[2] 孙建波，廖永红，权宪军，等.继电保护的现状与思考[J].电力系统保护与控制，2010，38（12）：77-79.