水利系统继电保护的现状及展望

 

　　关键词： 继电保护；现状；发展 

　　中图分类号：TM77文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110026－01 

　　0 引言 

　　江苏省江都引江水利工程管理处是中国南水北调工程东线的起点，是集远距离输水、灌溉、排涝、调水、发电等重大功能于一体的综合性水利工程。是全中国乃至远东地区最大的电力排灌站。整个枢纽工程有4座大型电力抽水机站、5座大型水闸座中型水闸、以及输变电工程等大量的电力设备，电力系统的各项保护设施对于整个工程的安全运转起到了至关重要的作用。而继电保护作为电力系统安全运行中的重要构成部分和核心技术保障，其技术发展历经了最早的熔断器，其后出现的以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，以及最近发展迅速的以远动技术、信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置这几个主要进程，推动继电保护技术向着网络化、智能化的方向飞速发展。 

　　1 继电保护的作用与基本原理 

　　电力系统在运行过程当中，由于受到外界和内部以及误操作等原因，可能引起故障或者不正常的工作状态，而故障和不正常的工作状态都可能引起系统事故。当发生系统故障的时候，应尽快的将故障设备切除，保证无故障设备的正常运行，力求将事故范围缩减至最小。而切除故障的时间又必须是极短的，否则故障就会瞬间影响整个系统，在这个极短的时间内，靠值班人员来切除故障显然是不可能的，这就要靠装在每个电气设备上的具有保护作用的自动装置，即继电保护装置来完成这个任务。所以继电保护装置在电力系统中的主要作用就是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，它是系统安全运行中一个不可缺少的重要组成部分。 

　　继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、功率、频率等）的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分、执行部分。 

　　2 继电保护的历史及现状 

　　继电保护的发展历史是随着电力系统的发展而发展起来的，最初得到广泛运用的是继电保护装置是熔断器，之后随着技术的演进，继电保护装置从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置，20世纪末，随着大规模集成电路技术的飞速发展，微型计算机得到了普及，这一时期，新兴的计算机技术在继电保护上得到了广泛的运用，目前得到最广泛运用的是微机继电保护技术，即微型计算机构成的继电保护部分。目前除在少部分地区电磁式保护技术还在发挥着余热外，微机继电保护技术已经得到了广泛的应用。目前我处的继电保护已经完成了从电磁式继电保护向微机继电保护的改造，微机保护已在排涝抗旱中发挥着巨大的作用。 

　　微机继电保护技术发端于20世纪60年代中后期，随着计算机技术的发展与普及，微机保护得到了越来越广泛的运用。与传统的继电保护技术相比，微机保护技术有着动作正确率高、可视化程度高、便于远程控制等特点，其通过对电力系统信号进行采样，并转换为数字信号，由计算机来对数字信号进行运算、判断并采取相应的动作，通过编程来实现需要的逻辑，并且在需求改变时，只需要改写程序即可实现新的系统要求而无需改变硬件，极大的方便了系统的调试与升级。更重要的是，运用微机保护技术，可以对整个保护系统进行网络化、智能化改造升级。 

　　3 继电保护的发展方向 

　　继电保护技术发展到今天，其设计已涉及计算机技术、通信技术等各领域，并且与各种高新技术相互结合渗透，向着智能化、网络化的方向发展。 

　　3.1 智能化。继电保护的是对电力系统中的故障、异常进行检测、报警、排除的技术，其涵盖了对信息的搜集、决策判断以及采取措施，目前普遍采用的微机保护技术是通过编程使计算机对特定的信号输入采取固定的动作，其决策判断的过程是已编程固化的对已知问题的解决办法，而对其定义之外的故障信号则很可能误动，如果可以实现决策判断的智能化，将大大减少决策失误，提高整个系统的自动化程度。目前基于计算机技术的人工智能技术迅猛发展，可通过智能决策支持系统（IDSS），将人工智能与继电保护的学科知识相结合，运用计算机模拟专家经验，解决继电保护中的决策问题，实现继电保护的智能化。目前国内外在智能决策支持系统方面的研究已取得了一定的成果，但离大规模运用还有一段距离，随着人工智能技术的不断发展，将来在继电保护方面的智能决策系统一定会日臻完善，真正实现保护的完全智能化、自动化。 

　　3.2 网络化。随着科技的不断发展，现代通信技术已经进入了网络化的时代，各种通信网络已经进入了人类社会的方方面面，通信技术的发展成果也在继电保护学科中得到了大量广泛的应用，继电保护系统将不再局限于查找与解除故障，更重要的是要保护整个电力系统的安全运行，继电保护的网络化将使每个保护单元都能了解系统中其他保护单元的运行状态，从而正确的采取保护措施，确保系统的稳定运行。从更广的视角去观察，将整个电力系统中的部件都接入到一个网络中去，在网络中共享数据，由网络对各个部件进行监视、操作，实现对整个系统的远程控制。新一代的物联网技术的兴起，极大的扩展了原有的互联网的概念，将原有继电保护技术进行物联网改造，使系统中各部分的通信，用户与系统的通信提升到了一个新的高度，并且运用先进3G通信技术，将联入物联网的系统与手持智能设备相连，使得对整个系统的监视、控制更加实时、简单，将极大的方便继电保护人员的工作。将继电保护网络与其他专业网络相连，例如智能决策网络等，也将扩展整个系统的功能，提升系统的健壮性。通过网络化的改造，将使得继电保护的性能与可靠性得到大幅度提升。 

　　3.3 测控保一体化。在微机继电保护装置的保护下，值班人员可以真正的实现远程控制。微机保护可以将测量、保护和通信数据直观的反映在计算机中，使值班人员可以在控制室中就可以对设备进行远动操作。这种情况下的继电保护，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。这样所有的数据都可以反应在一台计算机上，直观方便，大大减少了人员开支，提高了保护的效率。 

　　4 结束语 

　　水利是国民经济的命脉，与人民生活息息相关，南水北调工程更是利国利民，作为南水北调东线的源头、大型的电力排灌站，电力系统的各项保护设施对于整个工程的安全运转起到了至关重要的作用，而继电保护作为电力系统安全运行中的重要构成部分和核心技术保障，更是发挥着不可或缺的作用。继电保护技术发展至今，随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术将面临着进一步发展的趋势，将会变成一个多学科、多领域的研究范畴。而将各种先进技术运用到继电保护技术中去，是继电保护技术不断得以发展的重要因素，当前是一个科学技术不断发展的时代，作为一个在水利事业中从事继电保护的工作者，只有不断的开拓与研究新的领域，才能推动继电保护技术的不断发展进步。