继电保护的技术及趋势分析

导语：继电保护的技术及趋势分析一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

一、电力系统继电保护概述

1.电力系统继电保护的基本原理

为了完成对电力系统相关装置的安全保护任务，电力系统的继电保护装置通过借助正确区分的保护元件来检测被保护的装置是否处于正常的工作状态。也就是说，继电保护装置一般是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来对被保护的装置进行保护的。其中，用于继电保护状态判别的故障量随所处电力系统的周围条件而异，也随被保护对象的不同而不同。当前应用最为广泛的故障量是工频电气量。工频电气量指的是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其他量，如功率、相序量、阻抗等，从而构成电流保护、电压保护、阻抗保护、频率保护等。

2.电力系统继电保护装置的作用

电力系统的日常运行中较常见的故障主要有断线、短路、接地、负荷过载以及振荡等。上述故障如果处理不及时或处理不当往往会引发大范围的电力系统事故，从而导致电力系统的全部或部分的正常运行状态遭到破坏，导致电能质量破坏和设备损坏，损失非常巨大。一般对上述故障的有效处理措施就是采取相关有效措施迅速地将正常运行的系统与故障部分隔离，从而将故障造成的影响和损失尽量减少。为保证电力系统的安全稳定运行，有效避免事故的扩大。通常，依靠人的判断和处理是来不及的，在系统发生故障时务须由相关的继电保护装置完成电力系统故障的安全保护。

3.电力系统继电保护装置的任务

一般而言，电力系统继电保护装置的任务有：一是值班管理人员可以通过继电保护装置及时掌握处于不正常运行状态的电气元件的反应，以便能够及时处理，从而有效避免相关电气设备的损坏以及安全事故的发生；二是继电保护装置自身能够迅速地将电力系统中的故障元件有选择地进行切除，从而确保其他无故障原件的正常运行。

二、电力系统继电保护新技术的应用

1.数字化技术的应用

随着社会经济的不断发展和科学技术的革新，数字化技术在电力系统继电保护领域的应用越来越广，数字化变电站的建设已经成为电网建设的主流。数字化变电站是指变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化。数字化继电保护装置原理是利用电子互感器采集数据，数据在互感器内通过光纤利用光数字信号将数据传到低压端，在MU（合并单元）处理后得出符合标准的数字量输出。其涵盖了变电站的全部范围，比如一次设备的互感器、断路器、变压器，二次设备中的保护、控制、通信，以及软件开发、系统建模、数据应用等。数字化技术的应用：一是智能化继电保护测试仪。随着智能化变电站的投入和普及，数字化测试设备在电力用户和制造厂中的需求呈上升趋势。二是全数字化变电站的动态仿真系统。智能电网推广的重要举措就是建设具有数字化、信息化、自动化、互动化特点的数字化变电站，然而目前大多数变电站无法有效检测继电保护二次设备的性能，只有全数字化变电站才能实现设备检查和监测功能。

2.超高压输电技术的应用

随着我国电力系统的不断发展，电网的电压等级不断提高，对高电压技术和绝缘技术提出了新的更高的要求。由于计算机继电保护及通讯技术的发展和应用，超高压继电保护系统的运行水平也逐渐提高，目前世界上很多国家都已经建成超高压输电线路。超高压输电是指使用超高电压等级输送电能。超高压直流输电具有九大优势：输送容量大；送电距离远；输送功率可以控制和调节；不受系统稳定极限的限制；可以充分利用线路走廊资源；可保持输送功率或减少输送功率的损失；可以根据系统的要求作出反应，提高电力系统暂态稳定水平；进行系统的交流电压调节与控制；可以迅速进行功率交换。目前超高压输电技术越来越普及，美、俄、加、日等国已率先研究和采用了超高压输电技术。目前国外运行的超高压系统最高电压为765kV，俄、日正试验1150～1500kV特高压输电；我国于1972年首先应用了330kV输电，1981年首次建成500kV输电线路，目前西北电网升压至750kV的工程也正在进行。

3.直流输电技术的应用

直流输电是指将发电厂发出的交流电经过整流器变换成直流电以后输送到受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电，送到受端交流电网。目前直流输电技术主要应用在六个方面：远距离大功率输电；联系不同频率或相同频率而非同步运行的交流系统；作网络互联和区域系统之间的联络线；用做海底电缆跨越海峡送电；用做地下电缆向用电密度高的大城市供电；在交、直流输电线的并列运行中调节控制电力系统的运行。目前我国的直流输电工程有四个。一是舟山直流输电工程，为我国直流输电工程的发展提供了建设和运行经验。二是葛洲坝—上海直流输电工程，形成了我国第一个大电网联合系统，把葛洲坝的电能源源不断输送到上海。三是天生桥—广州直流输电工程，送电量为1800MW。四是龙泉—政平直流输电工程，送电量为3000MW，是三峡电池向华东地区输电的重点工程。

三、电力系统继电保护技术的发展趋势

1.继电保护智能化

随着科学技术的发展，近年来由于信息技术和电子技术的发展，智能电网建设不断推进，人工智能技术在电力系统各个领域都得到了应用。继电保护领域的一些工作也变得智能化，主要表现在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化几个方面。智能电网、电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的应用极大改变着传统的电力系统。继电保护向智能化方向发展也是不可逆转的趋势。

2.继电保护数字化

随着社会经济的不断发展，数字化变电站的建设成为电网建设的主流。一方面，数字化变电站可以减少自动化设备数量和设备的检修次数和时间，提高系统的可靠性和设备的使用率。另一方面，数字化变电站可以减少占地面积和投资成本，还可以实现资源信息的共享。数字化技术是需要不断发展和完善的技术。它的研究和应用是一个持续、渐进的发展过程，相信在不久的将来它一定会成为继电保护的主流技术。

3.继电保护输电技术的突破

随着电力电子技术的发展、直流输电技术日益成熟，多种新的发电方式所产生的电能都要以直流方式输送，比如磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。另外，超高压输电可以增加输送容量和传输距离，降低单位功率电力传输的工程造价，减少线路损耗，节省线路走廊占地面积，具有显著的综合经济效益和社会效益。

四、结语

电力系统继电保护技术作为当今国内外研究的一个前沿方向和热点课题，随着计算机网络通信技术以及电子技术的不断发展，继电保护技术将会不断得到进步和发展，其应用也将会更为广泛，这势必会更好地促进电力系统继电保护技术的新发展和新变革。

本文作者：李亚民工作单位：贵州送变电工程公司