西南交大毕业论文电力系统继电保护技术的现状和发展及对策思考

西南交大毕业论文电力系统继电保护技术的现状和发展及对策思考内容摘要：

护装置用计算机网络连接起来 ,即实现微机保护装置的网络化。 现在微机保护的网络化已经开始实施 ,但是 它还处于起步阶段 ,要实现我国微机保护的全面网络化 ,还需要广大继保人员的不懈努力。 (三 )使用人工智能 (AI)、自适应控制算法等先进手段。 人工智能技术 (如专家系统、人工神经网络 ANN 等 )被广泛地应用于求解非线性问题 ,较之于传统方法有着不可替代的优势。 众所周知 ,电力系统继电保护是一种普遍的离散控制 ,分布于系统的各个环节中 ,而对系统状态 (正常或事故 )进行判断 ,即状态评估 ,是实现保护正确动作的关键。 由于 AI 的逻辑思维和快速处理能力 ,AI 已成为在线状态评估的重要工具 ,越来越多地应用于电力系统的多个方面中 ,特别 是继电保护方面 ,其在控制、管理及规划等领域中发挥着重要作用。 自适应继电保护的概念始于20 世纪 80 年代 ,它被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 ,其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。 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 ,因此 ,如今在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护和自动重合闸等领域有着广泛的 应用。 继电保护发展的关键 从技术方面看，长期以来，继电保护的选择性、速动性、灵敏性和可靠性一直是继电保护设计 制造、应用的指导思想。 满足了这 “ 四性 ” ，人们往往会乐观地认为继电保护已经发展到了一个不可逾越的水平。 其实任何技术都不可能是终 结性的，微机保护和电力系统自动化技术也不例外。 最近几年国内的微机保护技术没有太多的突破，很大程度上与 “ 我们的功能足够用户使用 ” 这样的思想有关。 继电保护及自动化技术还有没有发展的余地 ?我们来看一下一下 AREVA 公司的一些最新技术。 （ 一 ） AREVA 在微机保护装置的硬件 方面的一项技术革新是，在其 MiCOM 系列微机保护装置的开关量输入回路中采用了最新的数字光耦技术。 该项技术与传统的模拟光耦相比，由于采用了间隙导通技术，大大减少了装置发热，提高了抗干扰性，已在英国申请了专利。 （ 二 ） 分布式母差保护的主单元和分布的测量单元之间采用光纤连接，从而大大减小了电缆的长度，是未来母差保护的发展趋势， ABB、 SIEMENS， AREVA 都向市场推出了各自的产品，全世界很多客户也已经接受了这项先进的技术。 (三 )距离保护的特点是快速， AREVA 的 MiCOM 系列中的 P443 快速距 离保护将距离保护的动作速度提高到极至，一段的动作时间最快为 14ms，最慢为 19ms。 P443 有望成为最快的微机距离保护。 与此同时， AREVA 也在探索今后 10 年微机保护的发展趋势。 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，这些技术，今天很多用户会觉得 “ 不可靠 ”。 但20 年前，客户也是这样评价微机保护的。 无论如何，网络 技术是一个发展趋势，在微机保护上也不例外。 第 4 章 继电保护的未来发展 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。 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，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，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 (Cache)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. 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，确保系统的安全稳定运行。 显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。 这在当前的技术条件下是完全可能的。 对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。 继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。 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。 对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。 天津大学 1993年针对未来三峡水电站 500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理［ 6］，初步研制成功了这种装置。 其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个 (与被保护母线的回路数相同 )母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的 电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。 在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。 这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。 因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。 由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。 3. 保护、控制、测量 、数据通信一体化 在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。 它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。 因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故。