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浅谈继电保护的未来发展趋势

总结继电保护技术的未来趋势是计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化。

1、计算机化

随着计算机硬件的快速发展,微机保护硬件也在不断发展。

除了保护的基本功能外,电力系统还应具有大容量故障信息和数据的长期存储空间、快速的数据处理功能、强大的通信能力、与其他保护、控制装置和调度网络共享整个系统数据、信息和网络资源、语言编程等的能力。这就要求微机保护装置相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展的早期阶段,我们设想使用小型计算机作为继电保护装置。由于当时小型机体积大、本钱高、可靠性差,这个设想是不现实的。目前,工业控制机的功能、速度和存储容量与微机保护装置相似,远远超过了当年的小型机器。因此,成套工业控制机进行继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。天津大学开发了一种继电保护装置,其结构与微机保护装置完全相同。

继电器保护装置的微机化和计算机化是不可逆转的发展趋势。但是,如何更好地满足电力系统的要求,如何进一步提高继电器保护的可靠性,如何获得更大的经济和社会效益,还需要进一步研究。

2、网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具,已成为信息时代的技术支柱,从根本上改变了人类生产和社会生活的面貌。它对各行业领域产生了深远的影响,也为各行业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止,除了差动保护和纵联保护外,所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用仅限于切除故障元件,缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强大的数据通信手段。当时国外已经提出了系统保护的概念,主要是指安全自动装置。由于继电保护的作用不仅限于切断故障元件,限制事故影响范围(这是首要任务),还保证了整个系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元共享整个系统的运行和故障信息的数据。在分析这些信息和数据的基础上,各保护单元和重合闸装置协调动作,确保系统的安全稳定运行。显然,实现该系统保护的基本条件是用计算机网络连接整个系统主要设备的保护装置,即实现微机保护装置的网络化。在当前的技术条件下,这是完全可能的。

对于一般的非系统保护,实现计算机网络的保护装置也有很大的好处。继电保护装置能获得的系统故障信息越多,对故障性质、位置和间隔的判断就越正确。对自适应保护原理的研究已经取得了一定的成果,但要真正实现系统运行模式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息。只有实现计算机网络保护,才能实现这一点。

对某些保护装置实现计算机联网,也能提高保护的可靠性。

三、保护、控制、测量、数据通信一体化

保护装置实际上是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的智能终端。它可以从网上获取任何电力系统运行和故障的信息和数据,也可以将其获得的任何信息和数据传输给网络控制中心或任何终端。因此,各微机保护装置不仅可以完成继电保护功能,还可以完成测量、控制和数据通信功能,即实现保护、控制、测量和数据通信的集成。

目前,为了测量、保护和控制室外变电站的所有设备,如变压器、线路等二次电压和电流,必须用控制电缆引入主控室。铺设的大量控制电缆不仅需要大量投资,而且使二次回路非常复杂。但是,如果将上述保护、控制、测量和数据通信集成的计算机设备安装在室外变电站的受保护设备旁边,将受保护设备的电压和电流转换为数字,并通过计算机网络发送到主控室,则可以避免大量的控制电缆。如果使用光纤作为网络的传输介质,也可以避免电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)在研究试验阶段,将来必须应用于电力系统。在采用OTA和OTV保护装置应放置在距离的情况下OTA和OTVzui近处,即应放置在受保护设备周围。OTA和OTV将光信号输入本集成装置并转换为电信号后,一方面用作保护的计算判断;另一方面,作为测量,通过网络送到主控室。被保护设备的操控命令可以通过网络从主控室发送到该集成装置,从而执行断路器的操控。1992年,天津大学提出了保护、控制、测量和通信一体化的问题,并开发了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)一种基于保护、控制、测量、数据通信的集成装置。

4、智能化

近年来,神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等人工智能技术已应用于电力系统的各个领域,继电保护领域的研究已经开始。神经网络是一种非线性映射方法,许多复杂的非线性问题难以列出方程或解决,应用神经网络方法很容易解决。例如,过渡电阻的短路是一个非线性问题,间隔保护难以正确判断故障位置,造成误动或拒绝;如果使用神经网络法,经过大量故障样本练习,只要样本集中充分考虑各种情况,就可以正确判断任何故障。遗传算法、进化规划等其他方面也有其独特的解决复杂问题的能力。适当结合这些人工智能方法,可以更快地解决需求。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的题目。

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