機(jī)電一體化繼電器保護(hù)探討

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摘要：只有不斷提高繼電器保護(hù)技術(shù)，才能適應(yīng)快速發(fā)展的電力系統(tǒng)。繼電器保護(hù)技術(shù)的發(fā)展以機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步為基礎(chǔ)，電子、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的日益發(fā)展有效地促進(jìn)了繼電器保護(hù)技術(shù)的提高。本文回顧了機(jī)電一體化的繼電器保護(hù)技術(shù)發(fā)展歷史，并對(duì)它的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；繼電器保護(hù)；計(jì)算機(jī)化；網(wǎng)絡(luò)化；智能化

繼電器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其在電路中可以進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)、電路轉(zhuǎn)換及安全保護(hù)。因此，高度重視繼電器保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用十分重要。

1機(jī)電—體化中繼電器保護(hù)的歷史發(fā)展

電力系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)受到多種因素的影響而發(fā)生短路，電器設(shè)備各種異常現(xiàn)象的出現(xiàn)都能使電力系統(tǒng)停止運(yùn)行，因此做好繼電器保護(hù)是非常重要的。新中國(guó)建立后，我國(guó)開始了繼電器保護(hù)學(xué)科、設(shè)計(jì)、制造工業(yè)及人才隊(duì)伍的建設(shè)，經(jīng)過10年左右的發(fā)展，完成了先進(jìn)國(guó)家大約50年的前進(jìn)歷程。在50年代時(shí)，我國(guó)的相關(guān)技術(shù)人才已經(jīng)能夠徹底掌握運(yùn)用國(guó)外前沿的繼電器保護(hù)技術(shù)，擁有的繼電器保護(hù)人才隊(duì)伍具備高深的理論水平及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)［1］。阿城繼電器廠進(jìn)口并掌握了國(guó)外尖端的繼電器生產(chǎn)技術(shù)，是我國(guó)繼電器制造業(yè)的開端。到了60年代中期，我國(guó)已擁有了繼電器保護(hù)相關(guān)的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用及教學(xué)這樣完整的體系。當(dāng)時(shí)稱得上是機(jī)電式繼電器保護(hù)發(fā)展的黃金時(shí)代，為繼電器保護(hù)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。在50年代底，我國(guó)開始進(jìn)行晶體管繼電保護(hù)的研究，從60年代中期至80年代中期，晶體管繼電保護(hù)發(fā)展良好并得到廣泛應(yīng)用。天津大學(xué)和南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠共同開發(fā)了500kV的晶體管方向高頻保護(hù)，南京電力自動(dòng)化研究院開發(fā)了晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，并且在葛洲壩500kV線路得到應(yīng)用，自此，我國(guó)500kV線路的保護(hù)就不必依靠進(jìn)口了。集成運(yùn)算放大器應(yīng)用到的集成電路保護(hù)于70年代中期進(jìn)行研發(fā)，在80年代底具有了完整的系列，并慢慢代替了晶體管保護(hù)。開發(fā)、制造與應(yīng)用集成電路保護(hù)在90年初開始幾年仍然居主導(dǎo)地位。這其中有代表性的是南京電力自動(dòng)化研究院開發(fā)的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)。天津大學(xué)和南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠共同開發(fā)了在不少220kV及500kV線路廣泛應(yīng)用的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)。計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)在7O年代底進(jìn)行研究，高等院校與科研院所是研究的主力軍。華中理工大學(xué)、華北電力學(xué)院、東南大學(xué)、西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)、天津大學(xué)及南京電力自動(dòng)化研究院等開發(fā)出了各自原理不同、型式不同的微機(jī)保護(hù)裝置。首先通過鑒定的是原華北電力學(xué)院于1984年開發(fā)的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置，并被應(yīng)用于系統(tǒng)，我國(guó)的繼電器保護(hù)由此翻開了新的篇章，也為普及微機(jī)保護(hù)奠定了基礎(chǔ)。1989年、1994年，東南大學(xué)與華中理工大學(xué)開發(fā)的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)及發(fā)電機(jī)－變壓器組保護(hù)先后經(jīng)過鑒定，并應(yīng)用于主設(shè)備的保護(hù)。1991年，南京電力自動(dòng)化研究院開發(fā)的微機(jī)線路保護(hù)裝置得到鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠共同開發(fā)的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)于1993年鑒定成功，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠共同開發(fā)的正序故障分量方向高頻保護(hù)于1996年鑒定成功。機(jī)型各不相同的微機(jī)線路及主設(shè)備保護(hù)所依據(jù)的原理并不一樣，各有優(yōu)勢(shì)，性能都較好，功能也多，安全性高［2］。在進(jìn)行微機(jī)保護(hù)裝置開發(fā)的同時(shí)，也推動(dòng)了微機(jī)保護(hù)軟件與算法等的理論研究。從90年代起，我國(guó)的繼電器保護(hù)技術(shù)開始以微機(jī)保護(hù)為主導(dǎo)。

2機(jī)電一體化的繼電器保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化的繼電器保護(hù)技術(shù)必定會(huì)伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，朝更加先進(jìn)的方向不斷更新。2．1計(jì)算機(jī)化。計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展非常快，微機(jī)保護(hù)硬件同樣也持續(xù)進(jìn)步。電力系統(tǒng)要求微機(jī)保護(hù)技術(shù)必須越來越先進(jìn)，除了基本的保護(hù)作用之外，還要能夠長(zhǎng)期存放大容量的故障信息及數(shù)據(jù)，能夠高速處理數(shù)據(jù)，通信功能較強(qiáng)，能夠和另外的保護(hù)、控制裝置與調(diào)度進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)來互通系統(tǒng)數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)資源，能夠進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的編程，因此，微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)該實(shí)現(xiàn)PC機(jī)的功能。計(jì)算機(jī)保護(hù)的起始階段，即使小型計(jì)算機(jī)，成本也比較高，并且體積較大，可靠性不大，所以無法轉(zhuǎn)為繼電保護(hù)裝置。而現(xiàn)今，與微機(jī)保護(hù)裝置體積一樣的工控機(jī)在功能、速度及容量等方面都非常先進(jìn)，故而，繼電保護(hù)裝置就能以成套工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這會(huì)成為未來微機(jī)保護(hù)的一種趨勢(shì)。天津大學(xué)開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)與微機(jī)保護(hù)裝置一樣的工控機(jī)作為繼電保護(hù)器，優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：功能與PC機(jī)一樣，可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的性能；體積與構(gòu)造類似于微機(jī)保護(hù)裝置，有精良的工藝，能夠強(qiáng)大地防震、防過熱及防電磁干擾，在比較惡劣的環(huán)境里也能工作；使用的是STD總線，也可以是PC總線，有模塊化的硬件，可方便地選擇不同的模塊進(jìn)行各種保護(hù)，配置比較靈活，擴(kuò)展也方便。微機(jī)化與計(jì)算機(jī)化是繼電保護(hù)器發(fā)展的必然趨勢(shì)，然而必須注意使之與電力系統(tǒng)的要求更加適應(yīng)，能夠更加可靠的進(jìn)行繼電保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益的最大化［3］。2．2網(wǎng)絡(luò)化。在信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)承載著信息與數(shù)據(jù)通信的重要作用，有效地促進(jìn)了人類生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)步，給人們的生活提供了便利，同時(shí)，也為工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域帶來了改變，成為工業(yè)領(lǐng)域普遍的通信方式。差動(dòng)保護(hù)及縱聯(lián)保護(hù)除外，全部的繼電保護(hù)裝置只局限于對(duì)保護(hù)安裝處的電氣量做出反應(yīng)，其功用也是對(duì)發(fā)生故障的元件進(jìn)行切除，減小事故波及的范圍，此種情況的原因主要在于沒有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信方式。其它國(guó)家很早就出現(xiàn)了系統(tǒng)保護(hù)的提法，這主要是針對(duì)安全自動(dòng)裝置而言。繼電保護(hù)的首要作用是對(duì)故障元件進(jìn)行切除使事故限定于較小的范圍，但還必須能夠保障系統(tǒng)進(jìn)行安全穩(wěn)定的運(yùn)行。所有的保護(hù)單元對(duì)全系統(tǒng)運(yùn)行及故障的信息都應(yīng)可以共享，并且通過對(duì)信息數(shù)據(jù)的處理，能夠與重合閘裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)，以此為系統(tǒng)安全及穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)的前提是微機(jī)保護(hù)裝置需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，也就是應(yīng)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把全系統(tǒng)所有主要設(shè)備的保護(hù)裝置連接在一起。2．3保護(hù)、控制、測(cè)量及數(shù)據(jù)通信一體化。繼電器保護(hù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)化及網(wǎng)絡(luò)化之后，保護(hù)裝置已經(jīng)相當(dāng)于一臺(tái)性能好、功能全的計(jì)算機(jī)，作為電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)智能終端，電力系統(tǒng)工作及故障的相關(guān)信息數(shù)據(jù)都能被它在網(wǎng)上輕易獲取，在取得被保護(hù)元件的任何相關(guān)信息數(shù)據(jù)后，它也可傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)控制中心與任何一個(gè)終端。微機(jī)保護(hù)裝置不只具有繼電保護(hù)的功能，同時(shí)，在正常工作時(shí)也能夠進(jìn)行測(cè)量、控制及數(shù)據(jù)通信，也就是達(dá)到保護(hù)、控制、測(cè)量及數(shù)據(jù)通信一體化［4］。2．4智能化。電力系統(tǒng)的不同領(lǐng)域目前都較多地應(yīng)用了人工智能技術(shù)，像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃及模糊邏輯等，繼電保護(hù)方面對(duì)人工智能技術(shù)的應(yīng)用也進(jìn)行了研發(fā)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采取非線性映射方法，可有效解決不易列出方程式的非線性問題，也能處理難以求解的復(fù)雜非線性問題。在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度進(jìn)行擺開的時(shí)候，經(jīng)過渡電阻產(chǎn)生短路，對(duì)于這樣的非線性問題，距離保護(hù)因不能進(jìn)行故障位置識(shí)別，會(huì)引發(fā)誤動(dòng)或拒動(dòng)，而如果采取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在進(jìn)行很多故障樣本訓(xùn)練后，只要樣本對(duì)不同狀況考慮得比較全面，那么就能識(shí)別任何故障。遺傳算法與進(jìn)化規(guī)劃等也各有分析復(fù)雜問題的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合運(yùn)用人工智能方法更可加快求解速度。1996年，天津大學(xué)就已開始對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)展開了研發(fā)。繼電保護(hù)領(lǐng)域在未來的發(fā)展中，必定會(huì)高度重視人工智能技術(shù)的應(yīng)用，充分發(fā)揮其處理疑難問題的優(yōu)勢(shì)。

3結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)也突飛猛進(jìn)，機(jī)電一體化控制的繼電器保護(hù)技術(shù)必須加快技術(shù)進(jìn)步與更新。計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量及數(shù)據(jù)通信一體化及智能化是繼電器保護(hù)技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。繼電保護(hù)工作者應(yīng)發(fā)揮聰明才智，加大研發(fā)力度，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

［1］揭春仔，鄭人川．論電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用及發(fā)展趨勢(shì)［J］．工程技術(shù)研究，2017（7）：90－91．

［2］趙芳誼．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展的未來趨勢(shì)［J］．白城師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（8）：74－76＋82．

［3］鐘華，朱民茂．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的發(fā)展與分析［J］．科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（32）：145－146．

［4］曹美．電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中繼電保護(hù)的安全技術(shù)分析［J］．南方農(nóng)機(jī)，2017，48（18）：90．

作者:陳振成 單位:廣西壯族自治區(qū)技工教育研究室