電力系統繼電保護技術發展論文
對于一般的非系統保護,實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多,則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間,也取得了一定的成果,但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應,必須獲得更多的系統運行和故障信息,只有實現保護的計算機網絡化,才能做到這一點。
對于某些保護裝置實現計算機聯網,也能提高保護的可靠性。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理[6],初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統的集中式母線保護分散成若干個(與被保護母線的回路數相同)母線保護單元,分散裝設在各回路保護屏上,各保護單元用計算機網絡聯接起來,每個保護單元只輸入本回路的電流量,將其轉換成數字量后,通過計算機網絡傳送給其它所有回路的保護單元,各保護單元根據本回路的電流量和從計算機網絡上獲得的其它所有回路的電流量,進行母線差動保護的計算,如果計算結果證明是母線內部故障則只跳開本回路斷路器,將故障的母線隔離。在母線區外故障時,各保護單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保護原理,比傳統的集中式母線保護原理有較高的可靠性。因為如果一個保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時,只能錯誤地跳開本回路,不會造成使母線整個被切除的惡性事故,這對于象三峽電站具有超高壓母線的系統樞紐非常重要。
由上述可知,微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性,這是微機保護發展的必然趨勢。
2.3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情況下還可完成測量、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。
目前,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁,將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后,通過計算機網絡送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質,還可免除電磁干擾。現在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段,將來必然在電力系統中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下,保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后,一方面用作保護的計算判斷;另一方面作為測量量,通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執行斷路器的操作。1992年天津大學提出了保護、控制、測量、通信一體化問題,并研制了以TMS320C25數字信號處理器(DSP)為基礎的一個保護、控制、測量、數據通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來,人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用,在繼電保護領域應用的研究也已開始[7]。神經網絡是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題,應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題,距離保護很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動;如果用神經網絡方法,經過大量故障樣本的訓練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從1996年起進行神經網絡式繼電保護的研究,已取得初步成果[8]。可以預見,人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用,以解決用常規方法難以解決的問題。
3結束語
建國以來,我國電力系統繼電保護技術經歷了4個時代。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步,繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為:計算機化,網絡化,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化,這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務,也開辟了活動的廣闊天地。
作者單位:天津市電力學會(天津300072)
參考文獻
1王梅義.高壓電網繼電保護運行技術.北京:電力工業出版社,1981
2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103,1984(2)
3沈國榮.工頻變化量方向繼電器原理的研究.電力系統自動化,1983(1)
4葛耀中.數字計算機在繼電保護中的應用.繼電器,1978(3)
5楊奇遜.微型機繼電保護基礎.北京:水利電力出版社,1988
6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)
7吳斌,劉沛,陳德樹.繼電保護中的人工智能及其應用.電力系統自動化,1995(4)
8段玉清,賀家李.基于人工神經網絡方法的微機變壓器保護.中國電機工程學報,1998
責任編輯:電力交易小郭
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