浅谈电力系统继电保护的发展历程与前景

许佳佳 陈洪才

摘 要：本文陈述了中国电力系统继电保护技术的发展历程，指出继电保护的最终发展方向是人工智能化。

关键词：电力系统；继电保护；历程；前景

因为电力系统的快速发展，对继电保护技术方面提出了许多新的要求，计算机控制管理技术、远程通信技术、电子应用技术的迅猛发展，使得继电保护技术持续涌现出新的活力。

1 继电保护技术的演变和发展的历史

1.1 阶段一

我国在上世纪中期就已组建了完整的体系，对继电保护技术的教学、设计、研究、制造和运行进行尝试。这个时期是中国机电型继电保护技术的繁荣时代，为中国继电保护技术的蓬勃发展打下了牢固的基础。

1.2 阶段二

中国的科技人员从上个世纪50年代末期，就开始对晶体管型继电保护技术进行探讨和研究。我国自行研制的产品已经使用到葛洲坝500kV输电线路上，终结了这类线路保护设施全部依赖由外国引进的历史。

1.3 阶段三

我国在上个世纪的70年代，就进行了在集成运算放大器的基础上开发继电器保护的工作。有关科研单位研发了一种新的技术，这种技术就是集成电路控制的相电压补偿方式的方向高频保护，它被应用于500 千伏以及220千伏的多条输电线路上。

1.4 阶段四

科学研究单位和部分高级院校在研制计算机继电保护技术当中起到了带头的作用。由国内自主研发的正序故障分量、微机相电压补偿式方向高频保护通过审核，从那以后，不同型号、不同理论基础的计算机或是一些重要设施的安全保护，形式各异不尽相同。在这种技术条件下生产出的性能优良、功能齐的继电保护设备，为电力系统的安全提供了可靠保障。在微机保护设备的研发中，微机算法以及微机的保护软件等技术，也获得了许多的理论研究成果。我国在上个世纪末的时候继电保护技术就已经步入了采用微机继电保护的时代。

2 继电保护将来的发展方向

2.1 计算机化

伴随计算机硬件设施的高速发展，微机保护方面的硬件也获得持续发展，电力系统在微机保护方面的需求也在持续提升，不仅有保护的基础性功能，还有足够的空间用来存储大量的故障信息和数据，可以快速的进行数据处理，并且通讯能力更加强大。它可以与别的控制设备或保护设备联网，用以共享全部系统数据的信息和网络资源，可以进行高级语言编程等。这些就需要微机保护设备的功能几乎要和PC 机一样。在刚开始研发计算机保护设备的时候，曾经想使用小型计算机当作继电保护设备，但是因为那时候的小型机体形较大、制作的成本高、可靠性较差，当时的设想有点不切实际。目前，和微机保护设备差不多大小的工控机，其在存储容量、速度和功能方面都极大的超越了曾经的小型机，所以，现在可以使用成套工控机来作为继电保护，这种技术将会成为微机保护的一个发展方向。

2.2 网络化

到目前为止，除去采用纵联保护方式和差动保护的方式，其它全部采用了继电保护设备，但是其功能只是用于监控安装位置的电气状态，保护作用也仅仅是用在切断问题部件方面，以此减小故障牵涉的范围，有这样的局限性是因为缺少强大的数据通迅。

外国研究人员曾经提过系统保护的理念，在當时主要考虑采用自动的安全设备。由于采用继电保护，不仅仅是用来断开问题部件以及控制故障涉及范围，同时需要确保全部系统可以稳定的、安全的运行。这样就需要各个被保护部分都可以分享全部系统运行数据以及故障状态信息的数据，所有的保护单元与重合闸设备根据这些信息和数据协调工作，系统安全的运行得到了保障。明显看出，用电脑网络把全部系统的主要保护设备连接到一起，是实现系统性保护的基础，这就是采用网络化的微机保护装置。对于现在的技术条件是绝对可以实现的。

如果是进行非系统性的保护，采用保护设备的联网管理同样具有好处。系统当中继电保护设备可以获得的事故信息愈多，对事故的性质和故障点位置的判断和检测就愈准确。自适应保护原理已经被研究了很长时间了，也确实获得了部分的成果，但是想要做到保护自适应有效的用于系统的工作模式和故障状态，一定要得到大量的系统工作信息和故障信息，唯有用网络化为前提保护的计算机，才可以实现这一点。对于一些保护设备实行电脑联网，也可以提升保护功能的可靠性。

2.3 数据通信一体化、测量、保护和控制

在网络化和计算机化的前提下达成的继电保护，保护设备其实就是功能多、性能高的计算机，是全部电力系统在计算机控制网络上的智能控制点，该设备能够经网络得到有关电力系统的故障和运行的所有数据和信息，还可以将它保护的部件的所有数据以及信息输送给整个网络的控制中心或是任何的智能控制点，所以，微机保护设备不仅仅能够执行继电保护能力，并且在正常工作的情形下还可进行数据通信、控制、测量等工作，也就是达到了保护、控制、测量、数据通信一体化。

2.4 人工智能化

现在，在电力系统多个领域都使用了人工智能的技术，主要包括神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等，而这些技术在继电保护领域中的研制工作早已开始了。

神经网络主要是采用了一个非线性映射的办法，许多不能够列出方程式，或是复杂的不容易解答的非线性问题，采用了神经网络的办法就可以轻松解决了。比如在输电线两边系统电势角度摆开的情形当中，出现流经过渡电阻造成的短路现象就是一个非线性的故障，想要使用距离保护装置判断故障位置不太容易，这样容易导致错误动作或是不动作，假如使用神经网络的判断方法，由于提前进行了海量故障测试的训练，如果样本采集时候充分考虑了整体系统上可能发生的各种情况，那么出现了任意一种问题时保护装置都能够进行正确的判断。

3 结论

国家的经济发展必须有电力系统在后面支持，由于经济发展迅速，对电力系统也提出了更高的要求，所以电力系统在其安全性方面一定要获得有效的保护。经过分析继电保护的四个发展历程，确定了电力系统的继电保护技术将来会向计算机化、网络化和智能化的方向发展，因此，对于进行继电保护研发的人员来说即是机遇和也是挑战。

参考文献：

[1] 郭志伟.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].山东工业技术，2015（02）.

[2] 糜德凯.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].科技创新导报，2012（29） .

[3] 姜凡.电力系统继电保护技术的现状与发展趋势[J].科技创业家，2014（06）.