电力系统继电保护新技术的发展与分析

科技信息２００８年第１４期

ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ科

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１．继电保护发展历程

电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期，机电式继电保 护、晶体管继电保护、基于集成运算放大器的集成电路保护，到了２０

世纪９０年代，继电保护技术进入了微机保护时代，微机保护有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力，它不仅具有传统保护和自动装置的功能，而且还能发展到故障测距、故障录波等功能。微机保护经过２０多年的发展，已经取得巨大的成功并积累了丰富的运行经验。随着计算机技术的飞速发展以及计算机在继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得

更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展。 ２．继电保护新技术

许多新技术都不断应用到继电保护的领域，例如ＩＴ技术的应用， 实现了保护、控制、测量、数据通信一体化；应用人工神经网络，可以解决复杂的非线性化问题；应用光电互感器解决电流互感器的饱和问题；应用可编程控制器（ＰＬＣ）代替传统的机械触点继电器等等。

２．１信息网络技术在继电保护中的应用 当代继电保护技术的发展，正在从传统的模拟式、

数字式探索着进入信息技术领域。在变电站综合自动化方面，保护的配置比较灵活。

如果变电站综合自动化采用传统模式，也就是远方终端装置（ＲＴＵ）加

上当地监控系统，保护装置的信息可以通过遥信输入回路进入ＲＴＵ，

也可以通过串行口与ＲＴＵ按照约定的通信规约进行信息传递。如果变电站综合自动化采用全分散式，也就是按一次主设备为安装单位，

将保护、控制等单元分散，就地安装在主设备旁。具体实施又分为两种模式：保护相对独立，控制和测量合一，如ＳＩＥＭＥＮＳ的ＬＳＡ６７８系统；

保护、控制和测量合一，如ＣＳＣ－２０００。 ２．２可编程控制器在继电保护中的应用

可编程控制器（ＰＬＣ）可以视为具有特殊体系结构的工业计算机，

更适应于控制要求的编程语言。在由继电器组成的控制系统里，要把各个分立元件用导线连接起来，这对于实现复杂的逻辑关系以及需要定期改变操作任务来说显然是不适宜的。而使用ＰＬＣ就可以解决上述问题，通过软件编程的方式来代替实际的各个分立元件之间的接线。为了减少占地面积，还可以用ＰＬＣ内部已定义的各种辅助继电器来取代传统的机械触点继电器。

２．３智能化

进入２０世纪９０年代以来，人工智能技术如神经网络、 遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，电力系统

保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。人工神经网络

（ＡＮＮ）具有分布式存储信息、

并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近年来，电力系统继电保护领域内出现了用人

工神经网络（ＡＮＮ）来实现故障类型的判别、 故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。

２．４自适应控制技术在继电保护中的应用

自适应继电保护的概念可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种

变化，进一步改善保护的性能。

自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器

保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。 ２．５变电所综合自动化技术综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则，改变了常规保护装置不能与调度（控制）中心通信的缺陷，给变电所自动化赋予了更新的含义和内容，代表了变电所自动化技术发展的

一种潮流。随着科学技术的发展，功能更全、

智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统，必将在中国电网建设中不断涌

现，把电网的安全、

稳定和经济运行提高到一个新的水平。２．６广域保护广域保护为如何在全国联网的趋势下配置合理的保护防线提供了解决方案。广域保护可定义为：依赖电力系统多点的信息，对故障进行快速、可靠、精准的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，这种同时实现继电保护和自动控制功能的系统称为广域保护系统。目前广域保护系统可以分为两类：一类

是利用广域信息，主要完成安全监视、控制、稳定边界计算、状态估计等功能，其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现；另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。２．７新型互感器的应用引起继电保护应用的另一个根本性的革命可能是光电流互感器（ＯＴＡ）、光电压互感器（ＯＴＶ）以及基于该种互感器的保护在电力系统中的应用。国外已制造出ＯＴＡ，ＯＴＶ，并在现场运行。其与传统的ＴＡ，

ＴＶ相比有其明显的优点：实现了高压和弱电的完全绝缘隔离，

用光纤传递测量量无电磁干扰影响，无ＣＴ饱和问题，频率响应宽。这些特点

将使各种保护的技术性能得以改善并彻底改变保护的应用条件和应用方式。２．８微机保护设计新思想微机保护新算法是微机保护不断发展的重要原因，模糊控制原理、

自适应原理、综合优化原理已在微机保护中获得了良好的应用效果。

华北电力大学四方研究所提出了网络化通用硬件平台和层次结构软件平台的设计思想，并对网络应用的关键问题进行了深入研究和大量试验，证实了网络应用的高可靠性，还对变电站自动化中微机保护

网络通信功能、

智能化状态检测新特点以及全自动化测试提出了新想法和实现方式。３．总结

随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电 保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势

为计算机化、网络化，保护、

控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，为电力工业的快速发展提供了更可靠、稳定、完善的保护。继电保护必将随着各种技术的进步和发展呈现更新的特征，也将获得更广泛的应用。【

参考文献】［１］吴斌．刘沛．陈德树．继电保护中的人工智能及其应用电力系统自动化．１９９５（４）１．

［２］葛耀中．自适应继电保护及其前景展望．电力系统自动化．１９９７．２１（９）：４２－４６１．［３］杨奇逊．变电站综合自动化技术发展趋势．电力系统自动化．１９９５．１９（１０）７－９１．

［责任编辑：田瑞鑫］

电力系统继电保护新技术的发展与分析 刘柏林吕漫丽

（东北电力大学吉林１３２０１２）

【

摘要】回顾了继电保护的发展历程，对自适应控制技术、人工神经网络、变电所综合自动化技术等继电保护新技术进行了分析，并介绍了继电保护设计的新思想。

【关键词】电力系统；继电保护【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｎｉｔｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｓｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈａｔｉｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

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