繼電保護發展歷程

導讀

繼電保護是隨著電力系統的發展而發展起來的。20世紀初隨著電力系統的發展，繼電器開始廣泛應用於電力系統的保護，這時期是繼電保護技術發展的開端。最早的繼電保護裝置是熔斷器。從20世紀50年代到90年代末，在40餘年的時間裡，繼電保護完成了發展的4個階段，即從電磁式保護裝置到電晶體式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置。

繼電保護是隨著電力系統的發展而發展起來的。20世紀初隨著電力系統的發展，繼電器開始廣泛應用於電力系統的保護，這時期是繼電保護技術發展的開端。最早的繼電保護裝置是熔斷器。從20世紀50年代到90年代末，在40餘年的時間裡，繼電保護完成了發展的4個階段，即從電磁式保護裝置到電晶體式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置。

隨著電子技術、計算機技術、通信技術的飛速發展，人工智慧技術如人工神經網絡、遺傳算法、進化規模、模糊邏輯等相繼在繼電保護領域的研究應用，繼電保護技術向計算機化、網絡化、一體化、智能化方向發展。

19世紀的最後25年裡，作為最早的繼電保護裝置熔斷器已開始應用。電力系統的發展，電網結構日趨複雜，短路容量不斷增大，到20世紀初期產生了作用於斷路器的電磁型繼電保護裝置。雖然在1928年電子器件已開始被應用於保護裝置，但電子型靜態繼電器的大量推廣和生產，只是在50年代電晶體和其他固態元器件迅速發展之後才得以實現。靜態繼電器有較高的靈敏度和動作速度、維護簡單、壽命長、體積小、消耗功率小等優點，但較易受環境溫度和外界幹擾的影響。1965年出現了應用計算機的數字式繼電保護。大規模集成電路技術的飛速發展，微處理機和微型計算機的普遍應用，極大地推動了數字式繼電保護技術的開發，目前微機數字保護正處於日新月異的研究試驗階段，並已有少量裝置正式運行。

研究現狀

隨著電力系統容量日益增大，範圍越來越廣，僅設置系統各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發生全電力系統長期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統全局出發，研究故障元件被相應繼電保護裝置的動作切除後，系統將呈現何種工況，系統失去穩定時將出現何種特徵，如何儘快恢復其正常運行等。系統保護的任務就是當大電力系統正常運行被破壞時，儘可能將其影響範圍限制到最小，負荷停電時間減到最短。此外，機、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產，特別是大機組和大電力系統的相互影響和協調正成為電能安全生產的重大課題。因此，系統的繼電保護和安全自動裝置的配置方案應考慮機、爐等設備的承變能力，機、爐設備的設計製造也應充分考慮電力系統安全經濟運行的實際需要。為了巨型發電機組的安全，不僅應有完善的繼電保護，還應研究、推廣故障預測技術。

發展趨勢

微機保護經過近20年的應用、研究和發展，已經在電力系統中取得了巨大的成功，並積累了豐富的運行經驗，產生了顯著的經濟效益，大大提高了電力系統運行管理水平。近年來，隨著計算機技術的飛速發展以及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用於計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發展，繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。

1、計算機化

隨著計算機硬體的迅猛發展，微機保護硬體也在不斷發展。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當於一臺pc機的功能。繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚需進行具體深入的研究。

2、網絡化

計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為資訊時代的技術支柱，它深刻影響著各個工業領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用主要是切除故障元件，縮小事故影響範圍。因繼電保護的作用不只限於切除故障元件和限制事故影響範圍，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。

3、智能化

隨著智能電網的發展，分布式發電、交互式供電模式對繼電保護提出了更高要求，另一方面通信和信息技術的長足發展，數位化技術及應用在各行各業的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件，智能電網中可利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控，然後把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合，最後對數據進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。另外，對保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關聯的其它設備的運行信息。一方面保證故障的準確實時識別，另一方面保證在沒有或少量人工幹預下，能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發生。

保護、控制、測量、數據通信一體化在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行隋況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。

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