電力系統繼電保護技術(shù)現狀與發(fā)展

回顧了我國電力系統繼電保護技術(shù)發(fā)展的過(guò)程，概述了微機繼電保護技術(shù)的成就，提出了未來(lái)繼電保護技術(shù)發(fā)展的趨勢是：計算機化，網(wǎng)絡(luò )化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化。

1　繼電保護發(fā)展現狀

電力系統的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術(shù)得天獨厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。

建國后，我國繼電保護學(xué)科、繼電保護設計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護技術(shù)隊伍從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國家半個(gè)世紀走過(guò)的道路。50 年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng )造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護設備性能和運行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護技術(shù)隊伍，對全國繼電保護技術(shù)隊伍的建立和成長(cháng)起了指導作用。阿城繼電器廠(chǎng)引進(jìn)消化了當時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。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(xué)的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時(shí)代，為我國繼電保護技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎。

自50年代末，晶體管繼電保護已在開(kāi)始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設備廠(chǎng)合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護，運行于葛洲壩500 kV線(xiàn)路上，結束了500kV線(xiàn)路保護完全依靠從國外進(jìn)口的時(shí)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(kāi)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(chǎn)、應用仍處于主導地位，這是集成電路保護時(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用，天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設備廠(chǎng)合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線(xiàn)路上運行。

我國從70年代末即已開(kāi)始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著(zhù)先導的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線(xiàn)路微機保護裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統中獲得應用，揭開(kāi)了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機保護的推廣開(kāi)辟了道路。在主設備保護方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機?變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過(guò)鑒定，投入運行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機線(xiàn)路保護裝置也于 1991年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設備廠(chǎng)合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠(chǎng)合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過(guò)鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線(xiàn)路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著(zhù)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?？梢哉f(shuō)從90年代開(kāi)始我國繼電保護技術(shù)已進(jìn)入了微機保護的時(shí)代。

2　繼電保護的未來(lái)發(fā)展

繼電保護技術(shù)未來(lái)趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡(luò )化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發(fā)展。

2.1　計算機化

隨著(zhù)計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機線(xiàn)路保護硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：從8位單CPU結構的微機保護問(wèn)世，不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結構，后又發(fā)展到總線(xiàn)不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。華中理工大學(xué)研制的微機保護也是從8位 CPU，發(fā)展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。

南京電力自動(dòng)化研究院一開(kāi)始就研制了16位CPU為基礎的微機線(xiàn)路保護，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護硬件系統。東南大學(xué)研制的微機主設備保護的硬件也經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開(kāi)始即研制以16位多CPU為基礎的微機線(xiàn)路保護，1988年即開(kāi)始研究以32位數字信號處理器(DSP)為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置，目前已與珠海晉電自動(dòng)化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計算機。采用32位微機芯片并非只著(zhù)眼于精度，因為精度受A/D轉換器分辨率的限制，超過(guò)16位時(shí)在轉換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數據總線(xiàn)、地址總線(xiàn)都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務(wù)轉換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點(diǎn)數部件都集成在CPU內。