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1、电力职业技术学院毕业生论文题目微机继电保护研究现状及展望摘 要回顾了电力系统继电保护技术的发展过程，对我国继电保护技术的现状进行了 分析和讨论，概述了微机继电保护技术的成就，指出其与传统的继电保护相比所具有的优点 展望了未来继电保护技术的发展方向和前景。关键词继电保护 运行现状 发展前景Abstrack About our country electric power system protection technology development process, summarizes the relay protection technology management, this pape
2、r puts forward the future relay protection technology management advice . After a brief explanation of the development trend of the relay protection management.Relay protection management目录一、我国电力系统3二、微机继电保护的主要特点 5三、未来继电保护技术的发展前景 5四、结束语 11一、我国电力系统继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它 与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切
3、相关。熔断器就是最初出现的简单 过电流保护，时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展, 用电设备的功率、发电机的容量不断增大，发电厂、变电站和供电网的结线不断 复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大，熔断器已不能满足选 择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世 纪初随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期 可认为是继电保护技术发展的开端。自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器（1901年）在电力系统应用以 来，继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里，各种新的继电 保护原理相继出现，如差动保护（1
4、908年）、电流方向保护（1910年）、距离 保护（1923年）、高频保护（1927年），这些保护原理都是通过测量故障发生 后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统 的保护，但是这些保护的基本原理并没有变，至今仍然在电力系统继电保护领域 中起主导作用。继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行 的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电 保护的四项基本要求。为达到这个目标，继电保护专业技术人员借助各种先进科 学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展，在继电保护原理完善的同时， 构成继电保护装置的元件、材料等也发
5、生了巨大的变革。继电保护装置经历了机 电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电 保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经 验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。 阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继 电器制造业。因而60年代是我国机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护 技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶 体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间
6、，从70年代中，基于集成 运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整 系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍 处于主导地位，这是集成电路保护时代。国内微机保护的研究开始于70年代末期，起步较晚，但发展很快。1984年 我国第一套微机距离保护样机在试运行后通过鉴定并批量生产，以后每年都有新 产品问世；1990年第二代微机线路保护装置正式投入运行。目前，高压线路、 低压网络、各种主电气设备都有相应的微机保护装置在系统中运行，特别是线路 保护已形成系列产品，并得到广泛应用。我国在2000年220kV及以上系统的微 机保护率为43.99%，线
7、路微机保护占86%，到2003年底，220kV以上系统的 微机保护已占到70.29%，线路的微机化率达到97.6%。实际运行中，微机保护 的正确动作率要明显高于其他保护，一般比平均正常动作率高0.20.3个百分 点。国产微机保护经过多年的实际运行，依靠先进的原理和技术及良好的工艺已 全面超越进口保护。从80年代220KV及以上电压等级的电力系统全部采用进口 保护，到现在220KV系统继电保护基本国产化，反映了继电保护技术在我国的长 足发展和国产继电保护设备的明显优势。微机继电保护技术的成熟与发展是近三十年来继电保护领域最显著的进展。 经过长期的研究和实践，现在人们已普遍认可了微机保护在电网中无
8、可替代的优 势。微机保护具有自检功能，有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力， 并且具备很强的数字通信能力，这一切都是电磁继电器、晶体管继电器所难以匹 敌的。计算机技术的进步，更高性能、更高精度的数字外围器件的采用，一直是 微机继电保护不断发展的强大动力。二、微机继电保护的主要特点微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完备 的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集，A/D模数变换、 数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常 规保护，而显示了强大生命力，与传统的继电保护相比，微机保护有许多优点， 其主要特点如下：1）改善和
9、提高继电保护的动作特征和性能，正确动作率高。主要表现在能 得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可 引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控制及人工神 经网络等，其运行正确率很高，已在运行实践中得到证明。2）可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地 附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体 积小，减少了盘位数量；功耗低。4）可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、 使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可
10、用软件方法 检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。5）使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩短 维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。6）可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监 控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。三、未来继电保护技术的发展前景微机保护经过近20年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得了巨大 的成功，并积累了丰富的运行经验，产生了显著的经济效益，大大提高了电力系 统运行管理水平。近年来，随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继 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
11、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，其未 来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。3.1微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机领域，发展速度最快的当属计 算机硬件，按照著名的摩尔定律，芯片上的集成度每隔1824个月翻一番。其 结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加，价格也在迅速降低。微处理机的发展主 要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机与 DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出 现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能, 为实现灵活
12、化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不 断更新，使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的 发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明，网络是模块化分布式系统中相 互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护，大量的传统导线 将被光纤取代，传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常，这是 继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化，将为继电保护的设计和发展带 来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置 真正具有了局部或整体升级的可能。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任 务），还
13、要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统 的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的 基础上协调动作，实现微机保护装置的网络化。这样，继电保护装置能够得到的 系统故障信息愈多，对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，大 大提高保护性能和可靠性。3.2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。专家系统、人工神经网络（ANN）和模 糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注入了活力。人 工神
14、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。例如在输 电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距 离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方 法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任 何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂 问题的能力。将这些人
15、工智能方法适当结合可使求解速度更快。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问题。3.3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始于20世 纪80年代，它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。这种新型保护原理 的出现引起了人们的极大关注和兴趣，是微机保护具有生命力和不断发展的重要 内容。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
16、动重合闸等领域内有着广 泛的应用前景。针对电力系统频率变化的影响、单相接地短路时过渡电阻的影响、 电力系统振荡的影响以及故障发展问题，采用自适应控制技术，从而提高保护的 性能。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要 真正实现保护对系统运行方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，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。3.4变电所综合自动化技术现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变 电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统 集成的技术基础。咼压、超咼压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和 综合自动化的紧密结合，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远 方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计 费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积 和设备投资，提高二次系统
