電力系統繼電保護和二次回路的現狀與發展趨勢

潘曉丹

摘要：本文針對電力系統繼電保護和二次回路的現狀與發展趨勢進行分析，以期能帶來一定的實用參考價值。

關鍵詞：電力系統;繼電保護;二次回路;現狀;發展趨勢

1 繼電保護與二次回路現狀分析

我國在繼電保護方面起步較晚，但發展迅速。如今，繼電保護體系已基本形成，能夠在繼電保護 方面開展技術研發、工藝設計、產品維護等工作。繼電保護技術加入使用計算機已經成為順應時代發展的表現。我國從20世紀70年代末開始計算機繼電保護的研究，開發出不同原理、機型的微機線路和各有特點的主設備保護技術，保證了電力系統的安全運行。隨著繼電保護設備不斷研制與開 發，繼電保護技術進入了微機時代。當前，神經網絡繼電保護、自適應繼電保護、暫態保護等先進智能保護理論不斷發展，未來繼電保護將會更加集成和智能。而且，計算機技術也較好的應用于二次設備功能的組合與優化，自動控制及監測功能得以很大提升。在智能電網建設與發展中，需要從基礎技術入手，筑牢網架結構的技術根基，才能掌握電網發展的技術主動性，以便在激烈的國內外電力技術領域競爭中獲得優勢。

2 繼電保護的發展趨勢

繼電保護技術朝著智能化、網絡化、裝置運行一體化的方向發展。將遺傳算法、神經網絡等智能 控制算法應用其中，可解決復雜的控制任務。當前新興的人工智能同樣受到傳感器頻寬的制約，仍不能替代傳統的繼電保護，只是在有限的范圍內通過復雜計算來提高故障識別的準確度。

3 二次回路的發展趨勢

在電力系統中，二次回路的發展也經歷了不同階段，在最早期，繼電保護、安全自動以及調度通信等二次回路是獨立運行的，而且控制、信號以及測量等功能也是分開的，這導致了二次回路接線特別復雜，難以達到較高控制效果，且二次回路設備維護較為困難。而隨著變電站自動化發展，各二次回路逐漸發生融合，并對測量、保護、控制、信號等二次回路進行了有效的組合優化，功能更加的集約化，能夠實現變電及輸配電設備的自動控制及保護。在以往的二次回路中，其構成較為復雜，不論是信號、測量、還是控制均需要有專門的二次接線與裝置，而變電站自動化的應用，使得二次信號更加集約，整體構造得以簡化。隨著變電站綜自改造的進行，對其電力二次部分采取的是單元化配置的方式，通常是進行對應連接的，相較于傳統二次接線形式，僅存在有保護及操作控制回路，很大程度簡化了二次接線。而對于站內具有公共性質的二次部分直接進行組合，并在公共屏中進行集中顯示，有效節約了站內設備空間，極大方便二次回路后期維護，具有更高的系統性與可操作性?？傮w上說，相較于傳統二次回路，變電站自動化系統，在二次設備數量上需求更少，也簡化了二次接線，更加的合理高效，并且發展成為一個系統整體，具有更高的控制性能。

4 繼電保護及二次回路新技術

4.1 故障信息與繼電保護技術

繼電保護技術的關鍵在于故障信息的識別，通過采集和分析明顯故障象征來找到故障判據，而故障信息的深度挖掘，能夠為我們提供更加靈敏和可靠的跳閘依據，這也是繼電保護技術發展的基本動力。傳統故障信息的識別主要是工頻量和諧波分量，對于保護所用故障象征判據的獲取已然可借助合理的二次回路設計得以獲取。然而當前故障信息的識別已發展為暫態信息，并且各類基于暫態信息的控制算法獲得實際應用，但暫態分析在實用中對檢測裝置有較高要求，暫態保護也成為今后繼電保護發展新方向。

4.2 信息網絡技術的應用

傳統繼電保護是基于模擬量和數字量的，而隨著信息網絡技術的應用，各類保護及控制裝置能夠按照主設備的分布進行安裝，使其具有全分散的特點，這樣使得繼電保護配置更加的靈活，并且主要有兩類分散模式：一是將保護系統進行單獨設置，而將控制及測量回路進行組合優化;二是將三者全部合一，達到變電站綜合自動化控制效果。信息網絡技術已成為智能電網建設的重要基礎，先進智能保護技術的實現往往也是建立在信息網絡技術上的，所以發展信息網絡技術極為關鍵，甚至影響智能電網建設與發展進程。

4.3 神經網絡算法的應用

隨著電力系統愈加復雜，產生了許多非線性問題，具有較高的分析難度，再加上網架結構日趨復雜，通過采用神經網絡算法，能夠較好地解決大電網下的網絡線損、暫態分析等非線性問題，還能對系統潮流做到有效的預測。在繼電保護發展歷程中，神經網絡的應用起于二十世紀八十年代，其典型特點是運算量較大，要求同時進行大量數據的采集與分析，對其實際應用帶來較大阻礙，需建設極為龐大的網絡通信系統。而現階段，計算機網絡技術更加成熟且高效，電網運行數據計算效率顯著提升，也使得神經網絡算法具備實用化要求，在潮流計算等領域有更多應用，同時也使得繼電保護具備了智能化的特點。

4.4 自適應繼電保護

運行中的電力系統，其運行方式及故障狀態還在持續變化，傳統繼電保護采取的是固定值，難以及時適應電網變化，存在不安全隱患，而自適應保護的提出，正是基于這一問題，能夠更好地適應系統變化，其保護效果得以提升，特別是當前大量分布式電源的接入，使得電網潮流具有很大不確定性，而且電源出力、用戶負荷等也是不斷變化的，自適應保護具有實際應用價值?，F如今，自適應保護基本實現了整定值的在線計算，能夠自主根據電網變化來修改整定值，也減輕了繼電保護維護工作量，有著較高應用價值。

4.5 暫態保護

該保護的關鍵便在于故障暫態信息的提取與分析，能夠實現故障測距、類型判斷等功能，也是新型繼電保護典型代表。在電力信號中，基態與暫態是相對的，但均包含著表征故障的相關信息，只有在有效獲取的基礎上，才能將其用于保護技術。由于許多故障信息隱藏在暫態信號之中，而傳統的基于工頻信號的保護裝置，對于暫態高頻信號是直接濾除的，暫態保護功能的實現主要是依靠高頻檢測裝置來提出高頻暫態成分，然后借助于控制算法來進行分析，從而達到暫態保護的目的。

結束語：

經多年發展，我國在繼電保護領域進展迅速，創建了完善的繼電保護研發、制造、 安裝、運維等體系，大量先進技術得以應用到繼電保護及二次回路中，暫態保護、神經網絡等先進算法已轉化為實際應用，對現代智能電網發展有較大促進作用。

參考文獻

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