继电保护新技术的发展与分析

陈继尧

摘 要：电力系统继电保护技术在近几十年来有了很大的发展，这受益于新时期电子技术和信息科学技术的飞速发展。随着工业向信息化、智能化方向发展，电子、通信、自动化等方面都有了很大的发展和进步，这些技术的进步催生了继电器保护技术方面的一些新的技术应用。继电器保护技术也在朝向数字化、智能化方向发展。文章着重介绍了继电保护技术在自动化领域内发挥的重要作用。对其原理进行阐释，同时介绍了在继电保护领域出现的新的技术特点，最后简要介绍继电保护技术的发展趋势。

关键词：继电保护；自动化；新技术；发展趋势

1 电力系统继电保护概述

1.1 电力系统继电保护的基本原理

电力系统继电保护设备简单的说就是将设备线圈或感应装置装配在电气回路中，当回路元件发生故障时设备的开关装置跳闸，切断回路从而实现对系统的保护。从继电保护装置的工作原理可以知道，为了实现对电气系统更好的保护，对被保护系统检测的元件十分重要，继电器是通过检测元件来判定系统是否处于正常的工作状态从而发出信号对系统进行保护的。检测装置检测的物理量在故障前后会发生变化，继电器通过这个特性来判定系统是否发生故障。由于电气系统应用的环境条件千差万别，被保护的对象也是各不相同，因此继电保护装置进行判别故障的故障量也有很多种。目前在应用比较多的故障量时工频电气量。工频电气量指在工业频率（一般为50Hz）下电气系统运转中的母线电流、母线电压以及根据这两个数据计算出来的功劳、阻抗等数据。根据这些参数即可设计成相应的电流保护、电压保护、阻抗保护、频率保护继电保护装置。

1.2 电力系统继电保护装置的作用

电气系统在运行过程中会发生一些常见的故障，如短路、断路、过载等，这些故障都必须在第一时间进行故障排除，不然轻则毁坏线路、伤害元器件，重则引起整个系统的故障甚至造成大的事故。造成重大的财产损失，危及工作人员的安全。为了尽可能减小故障导致的损失，一般的做法是对大的系统分割成段，在某一部位发生故障时迅速将其与其他未发生故障部分分隔开，从而减小故障损失。通常如果人为的处理故障，在接受到故障报警后采取拉闸措施往往达不到及时性的要求，而且人在遇到紧急时刻往往可能做出一些错误的动作导致损失扩大。这时候就需要采用继电保护装置，对电力系统进行更可靠的保护。

1.3 电力系统继电保护装置的任务

继电保护设施主要有两方面的任务：（1）继电保护装置通过报警来提醒岗位工故障点，提醒工人对故障点进行处理检修。对运转不正常的电气元件或设备进行更换，以使系统能够健康平稳的运行。（2）继电保护装置利用自身的开关等，在故障发生时对电气回路进行切断，防止更大损失的发生。保证其他正常的电气回路及设备依然能够正常的运行。

2 电力系统继电保护新技术的应用

2.1 数字化技术的应用

过去的继电保护装置基本上从全程的信号采集到故障处理等全部由模拟电路组成，随着技术的进步，数字电路和智能电路逐渐投入到生产实际中。电力系统领域的数字化也在逐渐深入，目前电网建设中的数字化变电站已经是一个发展的主流。其核心的技术就是实现了变电站从参数的采集到传输到信号处理到主控室的输出全部是数字化的。数字化相较于过去模拟设备的好处有很多，主要是信号更加精确，抗干扰性更强，同时速度也更快设备更加简单轻便而且较为经济。而数字化的继电保护装置则是在电子互感器采集电气参数的基础上，将采集到的电压信号通过光电转换转化为光信号，通过光纤将采集到的信号传输到低压控制端，最后经过MU（Merging Unit，合并单元）对一次互感器传输过来的电气量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给间隔层设备使用的装置。

概括来说，数字技术在电力系统的应用主要可以分为硬件和软件两方面。在硬件上正如上文所说，数字化的设备正在迅速代替模拟设备在电力系统的输送电和用电等环节发挥越来越重要的作用。在软件上，数字化的设备更加支持建立一整套数字电站的动态模拟检测程序，使得变电站的控制更加集约、高效，极大的节约了人力和财力。同时数字化的变电站使得变电站二次设备的继电保护成为可能，从这个方面说数字设备更具有无可比拟的优势。

2.2 超高压输电技术的应用

超高压输电是指使用超高电压等级输送电能。超高压直流输电具有九大优势：输送容量大；送电距离远；输送功率可以控制和调节；不受系统稳定极限的限制；可以充分利用线路走廊资源；可保持输送功率或减少输送功率的损失；可以根据系统的要求作出反应，提高电力系统暂态稳定水平；进行系统的交流电压调节与控制；可以迅速进行功率交换。

2.3 直流输电技术的应用

由于电厂发出的电一般为交流电，将交流电进行整流，成为直流电后进行电力传输，到达受电地点后，再对直流电进行逆变成为交流电后接入用电方交流电网。直流输电技术主要的应用场合是如下几个方面：长途大功率输送电；在频率不同的两个电网或者在两个同频率不同步运行的电网间输送电；对于交直流并行的输电系统进行调控。

3 电力系统继电保护技术的发展趋势

3.1 继电保护智能化

伴随着自动化技术的不断发展，电力系统的发展也在向智能化方向迈进。单片机、数字信号处理器等数字处理芯片也在电网建设中发挥很大的作用，继电保护方面也在走向智能化。数字化技术的应用使得电力系统的控制变得更加简单高效，过去体积大、精度差的模拟控制设备逐渐被淘汰，智能化已经成为一种无法阻挡的发展潮流。

3.2 继电保护数字化

正如上文所叙述的那样，数字化电站的建设也需要继电保护装置的数字化。采用数字化继电装置的优点主要有：一是数字化的设备结构简单，集成电路的可靠性很高，做好防尘防静电的工作后，基本不需要人力维护。同时数字设备的信号传输基本不发生错误，只有在模数转换过程才会有误差但现在电子技术的发展这种误差极小。二是数字化的设备体积小，装备也更加简单，可以有效的减小变电站的占地面积，产生很好的经济效益和社会效益。因此，数字化继电保护的研究和应用将会一直持续下去，并且对电力系统整体的发展发挥越来越重要的作用。

3.3 继电保护输电技术的突破

随着电力电子技术的发展、直流输电技术日益成熟，多种新的发电方式所产生的电能都要以直流方式输送，比如磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。另外，超高压输电可以增加输送容量和传输距离，降低单位功率电力传输的工程造价，减少线路损耗，节省线路走廊占地面积，具有显著的综合经济效益和社会效益。

4 结束语

通过分析，我们可以看出电力系统继电保护技术作为一个新课题还是很有研究价值的，当然在技术不断发展的情况下，它还有很大的发展前景，尤其是在新课题新技术层出不穷的新时代，所以我们一定要参与好这项技术的发展，见证它不断丰满的未来。

参考文献

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[3]张佳勇.电力系统继电保护自动化分析关于电力系统分析[J].电力系统自动化，2009（13）.