繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1 概述

電力系統(tǒng)的安全可靠運行直接關(guān)系各行各業(yè)的生產(chǎn)、千家萬戶的生活甚至于人們的生命安全。因此電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)提出了更高的要求。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，歷經(jīng)了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型的發(fā)展過程。至今，不同形式的保護(hù)還在電力系統(tǒng)中廣泛存在并發(fā)揮作用。對于微機(jī)型繼電保護(hù)裝置由于其性能的優(yōu)越運行可靠，越來越得到用戶的認(rèn)可從而在配電系統(tǒng)中大量使用。繼電保護(hù)技術(shù)在配網(wǎng)中得到很大的發(fā)展，并且超越原有的行業(yè)范圍，走向多功能智能化，而傳統(tǒng)意義上的獨立的繼電保護(hù)裝置正在消失。今后的發(fā)展方向是高智能化的綜合自動化。

總之，不管發(fā)展速度如何，未來的電力保護(hù)必定是組裝靈活、功能完善、維護(hù)簡單、人機(jī)界面友好的高度智能化的綜合自動化保護(hù)。隨著市場、標(biāo)準(zhǔn)的逐步規(guī)范，隨著更多的廠家加入這一技術(shù)領(lǐng)域，電力保護(hù)也必將會以更快的速度向前邁進(jìn)。

90年代初，隨著變電站綜合自動化的推廣和應(yīng)用，使得面向變電站綜合自動化的應(yīng)用成為當(dāng)時新型數(shù)字式保護(hù)設(shè)計的主流，這也為拓展更深層次意義上的面向?qū)ο蠹疵嫦虮槐Ｗo(hù)對象的設(shè)計思想打下了良好的基礎(chǔ)。面向?qū)ο蟮?strong>保護(hù)系統(tǒng)因而具有分散布置、模塊化、系列化、多功能化等特點，并確保其系統(tǒng)的開放性、靈活性與兼容性。

2 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計、繼電器制造工業(yè)，在建國后其發(fā)展歷經(jīng)了4個歷史階段，50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運行技術(shù)，因而在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計、制造、運行和教學(xué)的完整體系。為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時代。

我國從70年代末即已開始了計算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所相繼研制了不同原理、不同形式的微機(jī)保護(hù)裝置。并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。

微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的普遍特點可歸納為：維護(hù)調(diào)試方便，具有自動檢測功能;可靠性高，具有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力可實現(xiàn)常規(guī)模擬保護(hù)很難做到的自動糾錯，即自動識別和排除干擾，防止出于干擾而造成的誤動作，并具有自診斷能力，可自動檢測出保護(hù)裝置本身硬件系統(tǒng)的異常部分，配合多重化設(shè)計可有效地防止拒動;保護(hù)裝置自身的經(jīng)濟(jì)性;可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于獲得附加功能;保護(hù)裝置本身的靈活性大，可靈活地適應(yīng)于電力系統(tǒng)運行方式的變化：保護(hù)裝置的性能得到很好地改善，具有較高的運算和大容量的存儲能力等等。這些特點在很大程度上反映了保護(hù)軟件設(shè)計的重要性、靈活性特征。但在實踐中，數(shù)字保護(hù)的元件和保護(hù)邏輯大多預(yù)先由保護(hù)生產(chǎn)廠商設(shè)置，這給工程人員的實用化分析和判別帶來較多不便。于是國內(nèi)外保護(hù)界均有意將以用戶應(yīng)用作為微機(jī)保護(hù)的軟件設(shè)計中的重要部分而加以充分考慮，用戶可配置的保護(hù)或“透明化設(shè)計”。這樣一來，一方面，在保護(hù)軟件方面，新型保護(hù)軟件的設(shè)計強(qiáng)調(diào)保護(hù)系統(tǒng)多重原理的實現(xiàn)以及保護(hù)數(shù)據(jù)處理流程的透明性(即在一定條件下，配合相應(yīng)的保護(hù)測試軟件，繼電保護(hù)對于用戶是開放的)。另一方面，保護(hù)將具有多功能特性，增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能、用戶界面的友好等等。新型數(shù)字保護(hù)應(yīng)用智能型保護(hù)原理(如小波分析原理等)，以高級語言編程為主體構(gòu)架，采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件標(biāo)準(zhǔn)化、可編程并具有繼承件，避免在不同編程語言環(huán)境下重復(fù)開發(fā)，減少開發(fā)工作量，提高開發(fā)效率，便于維護(hù);而將匯編語言編程作為輔助編程手段，完成對系統(tǒng)初始化和底層硬件的實時操作，以提高系統(tǒng)的運行效率。

對新型數(shù)字保護(hù)的構(gòu)想是在現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)的設(shè)計和應(yīng)用實踐的基礎(chǔ)上提出的，其主要任務(wù)是解決現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)中的處理瓶頸環(huán)節(jié)，完備保護(hù)功能。光傳感器、快速數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號處理、計算機(jī)通信等技術(shù)的應(yīng)用使未來微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)更具模塊化、更具靈活性、即插即用式、更能滿足用戶要求的整體設(shè)計以強(qiáng)大的技術(shù)支持。同樣，結(jié)合現(xiàn)有國產(chǎn)化條件，為新世紀(jì)的電力系統(tǒng)提供各種新型保護(hù)也必將成為我們今后為之而不懈努力的動力源泉和方向。

3 綜合測控裝置

出于微機(jī)繼電保護(hù)在高壓電網(wǎng)推廣成功，其優(yōu)良的性能、方便的操作和簡單的維護(hù)在電力系統(tǒng)中深得人心，而近年來微電子技術(shù)的高速發(fā)展，高性能、低價值的CPU及外圍器件的出現(xiàn)，加之成熟的制造工藝，就有可能制造出性能優(yōu)越而價格適宜的用于配電網(wǎng)的繼電保護(hù)產(chǎn)品。當(dāng)然，CPU強(qiáng)大的計算能力在完成繼電保護(hù)功能之外，還有較多的能力去處理傳統(tǒng)上由另外一些裝置完成的功能或者去實現(xiàn)過去沒有實現(xiàn)的功能。因此，首先把RTU中的遙信及遙測加入、再后來加入遙控等功能，再把低周減載等功能加入，形成了一個融合保護(hù)、測量、控制、通訊等功能在一起的綜合裝置。在這個裝置里，傳統(tǒng)的分界消失了，只剩下功能的組合，而在實際上就保護(hù)功能而言，也得到較大的發(fā)展。因為有測量的要求，就需加入電壓測量，有了電壓測量值，繼電保護(hù)的實現(xiàn)方法就有了更多的發(fā)展余地。必然會發(fā)展并研究出更適用于配電網(wǎng)的保護(hù)方法。

有了這樣的綜合裝置，人們完全有理由要求就地安裝以節(jié)省電纜，簡化控制室，甚至實現(xiàn)無人值班、遠(yuǎn)方操作等要求，以最終達(dá)到節(jié)約場地，節(jié)約資金、節(jié)約人力的目的。這種要求反過來也對裝置的制造提出了很高的要求。例如，裝置要適應(yīng)較寬的溫度范圍，耐受較強(qiáng)的電磁幅射和干擾水平，要求裝置有更強(qiáng)的自檢和互檢能力。由于用戶的這些要求，裝置制造商在器件選用、印刷板設(shè)計、EMC技術(shù)機(jī)箱結(jié)構(gòu)工藝等下了很多的工夫，逐步滿足了現(xiàn)場的需要。因此在新建的變電站中，中低壓開關(guān)設(shè)備采用就地安裝的掛柜式裝置，配用現(xiàn)場總線構(gòu)成自動化系統(tǒng)已成為一個潮流。

3.1柱上開關(guān)及配電開關(guān)智能化

除上述變電站中采用就地安裝的綜合測控裝置外，原來為手動操作的柱上開關(guān)及配電開關(guān)，由于微機(jī)保護(hù)裝置的介入，出現(xiàn)了全新的變化。在很長一段時間里，中壓配網(wǎng)中采用自動設(shè)備很少，有可能是可供選擇的設(shè)備不多，也可能是需求不足。但是隨著用戶對用電可靠性要求的提高，對配網(wǎng)設(shè)備的自動化也提出了較高的要求。目前已有開發(fā)并使用的兩大類裝置一類是FTU(現(xiàn)場遠(yuǎn)方終端)和柱上開關(guān)分離，各自獨立工作，完成自身功能。另一類是將FTU(現(xiàn)場遠(yuǎn)方終端)與柱上開關(guān)組合在一起，成為一個設(shè)備，一個機(jī)電一體化的設(shè)備，實現(xiàn)保護(hù)、測量、控制、通訊、開合等功能的智能化組合。由于使用這些智能化設(shè)備，加上良好的通訊功能與集控裝置相連接，可以完成許多在以前無法完成或者要有很多裝置才能完成的任務(wù)。當(dāng)然FTU實際上是一個集合保護(hù)、測量、控制、通訊的微機(jī)型裝置，也同樣需要提高功能、擴(kuò)大功能、發(fā)展改進(jìn)，滿足配電網(wǎng)中的各種功能要求，實現(xiàn)配電網(wǎng)的自動化。

3.2戶外型測控裝置的發(fā)展

除了上述FTU等裝于戶外的測控裝置外，在電壓等級較高的配電設(shè)備中也逐漸采用戶外型裝置或是就地安裝的裝置。采用戶外型的目的是為了簡化主控制室，減少電纜連結(jié)。在戶外開關(guān)附近，采用就地安裝的結(jié)構(gòu)，例如雙層屏敝的金屬箱體，里邊安裝保護(hù)測控設(shè)備，也可能是獨立的，也可能是綜合的，通過通訊線(光纖)同主控室聯(lián)絡(luò)、交換信息，接收命令。由于就地安裝，CT的負(fù)擔(dān)減輕，控制電纜縮短，間隔在視野上更清晰，因而操作也更可靠。由于這些優(yōu)點，這樣一種方案會逐步發(fā)展，特別在新建站中會有較大的發(fā)展。

就地就近布置保護(hù)設(shè)備及測量裝置的設(shè)想由來已久、但是由當(dāng)時的技術(shù)條件很難滿足要求，且戶外設(shè)備要耐受較為惡劣的環(huán)境，包括氣象環(huán)境及電磁干擾，化學(xué)腐蝕及其它條件，因此在技術(shù)上難度較大。直到最近幾年，受FTU的啟發(fā)，戶外就地安裝逐漸得到發(fā)展，而適應(yīng)惡劣環(huán)境的各種技術(shù)也相應(yīng)發(fā)展起來，并且正在不斷發(fā)展提高中?？梢灶A(yù)見，就地安裝在電壓較高的系統(tǒng)甚至是很高的系統(tǒng)將成為熱點，而繼電保護(hù)技術(shù)也在這種發(fā)展中得到深化和提高。

綜上所述，配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)正在同別的功能相互滲透，相互融合成一個新型的綜合測控裝置，而繼電保護(hù)的功能在其中得到深化和發(fā)展。配合微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通訊技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，以及適應(yīng)各種環(huán)境的硬件的發(fā)展。配電網(wǎng)中的綜合測控裝置的功能愈來愈強(qiáng)，應(yīng)用范圍愈來愈大，繼電保護(hù)技術(shù)會不斷向智能化方向發(fā)展。

4 繼電保護(hù)的未來發(fā)展

電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級語言編程等。為此繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢是向計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

4.1計算機(jī)化

隨著計算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用和發(fā)展在當(dāng)前條件下已取得豐富的運行經(jīng)驗，在高可靠性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)著良好的性能價格比。但隨著電力系統(tǒng)自身體系的日益成熟與完善、計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及用戶對微機(jī)保護(hù)裝置綜合性能要求的進(jìn)一步提高，現(xiàn)有微機(jī)保護(hù)尚存在一定的差距?；谶@一因素，一種新型數(shù)字保護(hù)的構(gòu)想模式，力求為新型微機(jī)保護(hù)的實踐開辟道路。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。

單片化、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)如何實現(xiàn)高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換是所有數(shù)字式保護(hù)所要解決的首要環(huán)節(jié)，國內(nèi)第一代微機(jī)保護(hù)即采用了當(dāng)時較普遍的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實觀A/D轉(zhuǎn)換，這種處理系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)體現(xiàn)在以單一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片所構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理能力上;第一代保護(hù)中完成不同保護(hù)原理的分CPU均采用其專用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靈活性較差;第二代微機(jī)保護(hù)采用VFC構(gòu)成其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，既有效地解決了上述問題(用光電隔離實現(xiàn)信號隔離、脈沖計數(shù)實現(xiàn)多CPU數(shù)據(jù)共享)，又避免了多CPU系統(tǒng)中所經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)雜的總線操作。但與A/D轉(zhuǎn)換相比，在某些應(yīng)用場合。VFC式模數(shù)轉(zhuǎn)換器較后者遜色，例如就高速高精度的數(shù)據(jù)采集而言，對應(yīng)于模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的提高，VFC式模數(shù)轉(zhuǎn)換器是以增大積分面積，延長轉(zhuǎn)換時間為代價的(其分辨率受系統(tǒng)采樣率的影響)?，F(xiàn)代電子技術(shù)的成就足以促成現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換部分的更新，更為重要的是，保護(hù)系統(tǒng)的性能也將因此而有所改觀(便于實現(xiàn)多種保護(hù)原理及保護(hù)多功能化)。單片化、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器與專用光纖網(wǎng)絡(luò)相配合的方式，即由專用單片智能型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成高精度、高速數(shù)據(jù)采集及處理的任務(wù)，利用光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步處理及高速傳輸、多CPU間的數(shù)據(jù)共享以及信號流程間所需的隔離等，從而綜合地解決了上述問題。

4.2數(shù)據(jù)采集

當(dāng)今，利用光傳感器對電力系統(tǒng)中的電流和電壓進(jìn)行測量已非技術(shù)上的難題。其發(fā)展趨勢是在一個組件上即可將傳統(tǒng)電壓電流互感器的功能結(jié)合在一起，該傳感器組件可在整個有關(guān)的動態(tài)范圍內(nèi)，以高分辨率、高精度和良好的線性度來滿足控制、測量、保護(hù)以及計量工作的需要，如利用光電式電流互感器(OECT)或磁光式電流互感器(MOCT)進(jìn)行電流測量。采用光電式互感器避免了傳統(tǒng)電磁式互感器所帶來的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量準(zhǔn)確度無法滿足(測量與保護(hù)無法兼顧)、安裝檢修不方便等缺點，取而代之的是，光電壓電流傳感器所特有的體積小巧、安裝方便、無電磁感應(yīng)性(抗飽和特性好)、良好的絕緣特性及其優(yōu)良的隔離性能(指對一次大電流、高電壓信號與一次小電流、低電壓信號間的信號隔離)。光CT、PT的使用為簡化電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備的配置，將與一次系統(tǒng)有關(guān)的信息安全、可靠、實時地轉(zhuǎn)變至二次側(cè)的計算機(jī)處理系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的應(yīng)用條件，更便于與計算機(jī)處理系統(tǒng)的接口以及保護(hù)裝置的就地下放，并節(jié)省了大量的電纜及相應(yīng)的敷設(shè)工作。

4.3數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

保護(hù)系統(tǒng)所需的信息一經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理后，整個系統(tǒng)的實現(xiàn)將在很大程度上取決于該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。近年來的應(yīng)用實踐使我們相信多CPU(或數(shù)字信號處理器DSP)的單片化配置將有利于滿足各種保護(hù)的特殊要求。所謂多CPU或DSP的單片化設(shè)置就是利用多個功能強(qiáng)大的CPU(單片模式)通過特定的內(nèi)部聯(lián)接來完成系統(tǒng)的多功能，而其中的每個CPU則被用于實現(xiàn)某一保護(hù)原理或特定的功能。這種保護(hù)系統(tǒng)的配置方式既滿足了系統(tǒng)對抗干擾能力的需求，又充分發(fā)揮了多CPU配置的資源優(yōu)勢，便于采用高級語言編程、用戶使用與維護(hù)以及系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。

4.4網(wǎng)絡(luò)化

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域，也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時主要指安全自動裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù))，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。

對于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實現(xiàn)保護(hù)裝置的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確。對自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現(xiàn)保護(hù)對系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運行和故障信息，只有實現(xiàn)保護(hù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點。

對于某些保護(hù)裝置實現(xiàn)計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)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(hù)的原理，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動保護(hù)的計算，如果計算結(jié)果證明是母線內(nèi)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(qū)外故障時，各保護(hù)單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。因為如果一個保護(hù)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(tǒng)樞紐非常重要。

當(dāng)今電力系統(tǒng)的高速發(fā)展迫切要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)具有更高的安全、優(yōu)質(zhì)、可靠和經(jīng)濟(jì)運行的性能。從電力系統(tǒng)綜合自動化的角度來看，網(wǎng)絡(luò)方面，系統(tǒng)要求其控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)間相互借鑒、相互融合。對控制網(wǎng)絡(luò)而言，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)可以實現(xiàn)完全的分散分布式控制、處理和運行，相當(dāng)于一個智能化的節(jié)點，可就地上送有關(guān)信息而無需考慮其他條件的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，可就地上送有關(guān)信息而無需考慮其他條件的約束。正是這一點，使得我們在進(jìn)行新型數(shù)字保護(hù)的設(shè)計時，將保護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部分(尤其是其中具有高可靠性、高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸)作為系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，使其更具靈活性，具備多種網(wǎng)絡(luò)接口。

4.5信息化管理

伴隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)管理機(jī)制的轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)正不斷地更新?lián)Q代。具有多種功能并能方便集成的各類現(xiàn)有系統(tǒng)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)技術(shù)已完全能夠覆蓋電力行業(yè)管理和營運的多種應(yīng)用。因此，在本系統(tǒng)設(shè)計的初期，考慮到集電網(wǎng)運行和電力營銷于一體的信息化管理系統(tǒng)--按信息的“分層、分類、分布”原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的主導(dǎo)思想，在該保護(hù)系統(tǒng)中采用了更為通用的、支持多種內(nèi)部及外部聯(lián)接的接口，從而保證最大限度地實現(xiàn)保護(hù)及其它相關(guān)信息的有效使用和高度共享。

4.6保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實現(xiàn)繼電保護(hù)的計算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)，是整個電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。

目前，為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)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(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)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(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號后，一方面用作保護(hù)的計算判斷;另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。

4.7智能化

近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜的非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

5 結(jié)束語

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢為：計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活動的廣闊天地。