繼電保護技術的發展與應用
1 概述
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/200850.htm電力系統的安全可靠運行直接關系各行各業的生產、千家萬戶的生活甚至于人們的生命安全。因此電力系統對繼電保護提出了更高的要求。電力系統繼電保護技術的發展,歷經了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機型的發展過程。至今,不同形式的保護還在電力系統中廣泛存在并發揮作用。對于微機型繼電保護裝置由于其性能的優越運行可靠,越來越得到用戶的認可從而在配電系統中大量使用。繼電保護技術在配網中得到很大的發展,并且超越原有的行業范圍,走向多功能智能化,而傳統意義上的獨立的繼電保護裝置正在消失。今后的發展方向是高智能化的綜合自動化。
總之,不管發展速度如何,未來的電力保護必定是組裝靈活、功能完善、維護簡單、人機界面友好的高度智能化的綜合自動化保護。隨著市場、標準的逐步規范,隨著更多的廠家加入這一技術領域,電力保護也必將會以更快的速度向前邁進。
90年代初,隨著變電站綜合自動化的推廣和應用,使得面向變電站綜合自動化的應用成為當時新型數字式保護設計的主流,這也為拓展更深層次意義上的面向對象即面向被保護對象的設計思想打下了良好的基礎。面向對象的保護系統因而具有分散布置、模塊化、系列化、多功能化等特點,并確保其系統的開放性、靈活性與兼容性。
2 繼電保護發展現狀
我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業,在建國后其發展歷經了4個歷史階段,50年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術,因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
自50年代末,晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。在此期間,從70年代中,基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。
我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究,高等院校和科研院所相繼研制了不同原理、不同形式的微機保護裝置。并在系統中獲得應用,揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。
微機型繼電保護裝置的普遍特點可歸納為:維護調試方便,具有自動檢測功能;可靠性高,具有極強的綜合分析和判斷能力可實現常規模擬保護很難做到的自動糾錯,即自動識別和排除干擾,防止出于干擾而造成的誤動作,并具有自診斷能力,可自動檢測出保護裝置本身硬件系統的異常部分,配合多重化設計可有效地防止拒動;保護裝置自身的經濟性;可擴展性強,易于獲得附加功能;保護裝置本身的靈活性大,可靈活地適應于電力系統運行方式的變化:保護裝置的性能得到很好地改善,具有較高的運算和大容量的存儲能力等等。這些特點在很大程度上反映了保護軟件設計的重要性、靈活性特征。但在實踐中,數字保護的元件和保護邏輯大多預先由保護生產廠商設置,這給工程人員的實用化分析和判別帶來較多不便。于是國內外保護界均有意將以用戶應用作為微機保護的軟件設計中的重要部分而加以充分考慮,用戶可配置的保護或“透明化設計”。這樣一來,一方面,在保護軟件方面,新型保護軟件的設計強調保護系統多重原理的實現以及保護數據處理流程的透明性(即在一定條件下,配合相應的保護測試軟件,繼電保護對于用戶是開放的)。另一方面,保護將具有多功能特性,增強的網絡功能、用戶界面的友好等等。新型數字保護應用智能型保護原理(如小波分析原理等),以高級語言編程為主體構架,采用實時多任務操作系統,實現軟件標準化、可編程并具有繼承件,避免在不同編程語言環境下重復開發,減少開發工作量,提高開發效率,便于維護;而將匯編語言編程作為輔助編程手段,完成對系統初始化和底層硬件的實時操作,以提高系統的運行效率。
對新型數字保護的構想是在現有微機保護的設計和應用實踐的基礎上提出的,其主要任務是解決現有保護系統中的處理瓶頸環節,完備保護功能。光傳感器、快速數據采集、數字信號處理、計算機通信等技術的應用使未來微機保護系統更具模塊化、更具靈活性、即插即用式、更能滿足用戶要求的整體設計以強大的技術支持。同樣,結合現有國產化條件,為新世紀的電力系統提供各種新型保護也必將成為我們今后為之而不懈努力的動力源泉和方向。
3 綜合測控裝置
出于微機繼電保護在高壓電網推廣成功,其優良的性能、方便的操作和簡單的維護在電力系統中深得人心,而近年來微電子技術的高速發展,高性能、低價值的CPU及外圍器件的出現,加之成熟的制造工藝,就有可能制造出性能優越而價格適宜的用于配電網的繼電保護產品。當然,CPU強大的計算能力在完成繼電保護功能之外,還有較多的能力去處理傳統上由另外一些裝置完成的功能或者去實現過去沒有實現的功能。因此,首先把RTU中的遙信及遙測加入、再后來加入遙控等功能,再把低周減載等功能加入,形成了一個融合保護、測量、控制、通訊等功能在一起的綜合裝置。在這個裝置里,傳統的分界消失了,只剩下功能的組合,而在實際上就保護功能而言,也得到較大的發展。因為有測量的要求,就需加入電壓測量,有了電壓測量值,繼電保護的實現方法就有了更多的發展余地。必然會發展并研究出更適用于配電網的保護方法。
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