-
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电力系统继电保护技术现状与发展
1
、电力系统
继电保护
技术现状
电力系统的飞速发展对
继电保护
不断提出新
的要求，
电子技术、
计算机技术与
通信技术的飞速发展又
为
继电保护
技术的发展不断地注入了新的活力，因此，
继电
保护
技术
得天独厚，在
40
余年的时间里完成了发展的
4
个历史阶段。
建国后，
我国
继电保护
学科、
继电保护
设计、
继电器制造工 业和
继电保护
技术队伍
从无到有，
在大约
10
年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。
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<
/p>
行技术
［
1
］
，
< p>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。
因而在
60
年代中我国已建成了
继电保护
研究、设计、制造、运行和教学的完整体
系。这是机电式
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。其中天津大学与
南京电力自动化设备厂
合作
研究的
500kV
晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管
高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝
500 kV
线路上［
2
］，结束了
500kV
线路保
护完全依靠从国外进口的时代。
在此期间，
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。在
这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重
要作用
［
3
］
，
天津大学与 南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补
偿式方向高频保护也在多条
220kV
和
500kV
线路上运行。
< /p>
我国从
70
年代末即已开始了计算机
继电保护
的研究
［
4
］
，
高等院校和科研院
所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北
电力学院、西安交通大学、
天津大学、
上海交通大学、
重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同
原理、不同型式的<
/p>
微机保护装置
。
1984
年原华北电力学院研制的输 电线路微机
保
护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应 用［
5
］，揭开了我国
继电保护
发展史
上新的一页，
为微机保护的推广开辟了道路。
在主 设备保护方面，
东南大学和华
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中理
工大学研制的发电机失磁保护、
发电机保 护和发电机
?
变压器组保护也相继
于
19 89
、
1994
年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研 制的微机线路
保
护装置也于
1991< /p>
年通过鉴定。
天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的
微机相电压补偿式方向高频保护，
西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序
< br>故障
分量方向高频保护也相继于
1993
、
1996
年通过鉴定。至此，不同原理、不
同机型的微
机线路和主设备保护各具特色，
为电力系统提供了一批新一代性能优
< p>
良、功能齐全、工作可靠的
继电保护
装置。随着微
机保护装置的研究，在微机保护
软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从
90
年代开始我国
继电保护
技
术
已进入了微机保护的时代。
2
、
继电保护
的未来发展
< p>
继电保护
技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量
和
数据通信一体化发展。
2.1
计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展，
微机保 护硬件也在不断发展。
原华北电力学院
研制的微机线路保护硬件已经历了
3
个发展阶段：
从
8
位单
CPU
结
构的微机保
护问世，不
到
5
年时间就发展到多
CPU
结构，后又发展到总 线不出模块的大模
块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保
护
也是
从
8
位
CPU
，发展到以工控机核心部分为基础的
32
位微机保护 。
南京电力自动化研究院
一开始就研制了
16
位
CPU
为基础的微机线路保护，
已得到大面积推广，目前也在研究
32
位保护硬件系统。东南大学研制的微机主< /p>
设
备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开 始即研制以
16
位多
CPU
为基础的微机 线路保护，
1988
年即开始研究以
32
位数字信 号处理器
（
DSP
）
为
基础的保护、
控制、
测量一体化微机装置，
目前已与珠海晋电自动 化设备公司
合作研制成一种功能齐全的
32
位大模块，< /p>
一个模块就是一个小型计算
机。
采用
32
位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受
A/D
转换器分辨率的限制，超过
16
位时在转换速度和成本方面都是难以接受 的；更重要的是
32
位微机
芯片具
有很高的集成度，
很高的工作频率和计算速度，
很大的寻址空间，
丰富的指令系
统和较多的输入输出口。
CPU
的寄存器、数据总线、地址总线都是
32
位
的，
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具有存储器管理功能、
存储器保护功能和任务转换功能，
并将高速缓存
（
Ca che
）
和浮点数部件都集成在
CPU
内 。
电力系统
对微机保护的要求不断提高，除了保护的基 本功能外，还应具有大
容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大
的通信能力，
与其
它保护、
控制装置和 调度联网以共享全系统数据、
信息和网络资源的能力，
高级语言编程等。
这就要求微机保护装置具有相当于一台
PC
机的功能。在计算
机保护发
展初期，曾设想过用一台小型计算机作成
继电保护
装置。由于当时小型
机体积大、成本高、可靠性差，这
个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大
小相似的工控
< p>机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用
成套工控机作成
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
大学已研制成用同
微机保 护装置
结构完全相同的一种工控机加以改造作成的
继
电保护
装置。这种装置的优点有：
（
1
）具有
486PC
机的全部功能，能满足对当前
和未来
微机保护的
各种功能要求。
（
2
）
尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，
工艺精良、防震、防过热、防
电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，
成本可接受。（
3
）
采用
STD
总线或
PC
总线，硬件模块化，对于不同的保护
可任意选用不同模块，配置灵活
、容易扩展。
继电保护
装置的微机化、计算机
化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满
足
电力系统
要求，
如何进一步提高
继电保护
的可靠性，
如何取得更大的经济效益和
社会效益，尚须进行具体深入的研究。
2.2
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，
使人类生
产和社会生活的面貌发生了根本变化。
它深刻影响着各个工业领域，
也 为各个工
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
< br>装置都只能反应保护安装处的电气量。
继电保护
的作用也
只限于切除故
障元
件，缩小事故影响范围。这主要是由 于缺乏强有力的数据通信手段。国外
早已提出过系统保护的概念，
这在当 时主要指安全自动装置。
因
继电保护
的作用不<
/p>
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，确
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