继电保护技术的演进与发展

电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展和不断适应电力系统发展要求而发展的。电子技术、计算机技术与通信技术的快速发展为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。最早的继电保护装置是熔断器,而且是作为最重要电气元件的保护,这种保护时至今日仍被广泛应用于低压线路和用电设备上。熔断器的特点是集保护装置与断电装置于一体,简单可靠,但是它的动作精度差,配合难度大,断流能力有限,恢复供电麻烦。随着电力系统的发展,用电设备的功率、发电机的容量不断增大,电力系统的接线不断复杂化,电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大,单靠熔断器保护已不能很好地满足有选择地、快速地、灵敏地切除故障的要求。19世纪90年代出现了装在断路器上以一次电流动作并直接作用于断路器跳闸的电磁型过电流继电器,并利用它构成过电流保护。

20世纪初,随着电力系统供电容量的增加和供电范围的扩大,电压等级的提高,以互感器二次值动作的继电器开始广泛应用于电力系统继电保护中,这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。1908年出现了比较被保护元件两端电流大小和相位的差动保护。随着各发电厂之间并列运行和双回路供电线路、环行电网的出现,1910年方向性电流保护开始得到应用,1920年出现了距离保护装置。随着电力系统的载波通信技术的发展,在1927年前后,出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比较输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。到20世纪50年代,微波中继通信开始应用于电力系统,从而出现了利用微波传送和比较输电线路两端故障电气量的微波保护。从20世纪50年代就有人提出了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想,经过20余年的研究,20世纪70年代终于诞生了行波保护装置。显然,随着光纤通信卫星在电力系统中的大量采用,利用光纤通道的继电保护也必将得到广泛地应用。

20世纪60年代末,随着电子计算机技术的应用和发展,有人提出用小型计算机实现继电保护的设想。由于当时小型计算机的价格昂贵,同时也无法满足快速继电保护的技术要求,因此这个设想不能实现。但许多国家由此开始了对计算机用于继电保护问题的研究(我国从70年代末开始了计算机继电保护的研究),为后来微型计算机继电保护的发展奠定了理论基础。随着微处理器技术的迅速发展及其价格急剧下降,在20世纪70年代后半期,出现了比较完善的微型计算机保护样机,并投入到电力系统中试运行。在20世纪80年代微型计算机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟,并已在一些国家推广应用。从20世纪90年代开始,我国继电保护技术已进入了微型计算机保护的时代。微型计算机保护具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力,有存储记忆功能,因而可用来实现任何性能完善且复杂的保护原理。微型计算机保护可连续不断地对本身的工作情况进行自检,其工作可靠性很高。此外,微型计算机保护可用同一个硬件实现不同的保护功能,这使继电保护装置的制造大为简化,也容易实现继电保护装置的标准化,微型计算机保护除了保护功能外,还有故障录波、故障测距、事故顺序记录和调度计算机交换信息等辅助功能,这对简化继电保护的调试、事故分析和事故后的处理等都有重大意义。可以说微型计算机保护代表着电力系统继电保护技术的未来,继电保护技术正朝着计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。(www.xing528.com)

由于电力电子技术、计算机技术、网络技术及保护算法的不断发展,微机保护已经得到了普遍采用,尤其是近年来测量、控制及保护技术的融和,新建的变电所和发电厂其二次系统一般都安装了综合自动化系统。在对老变电所和发电厂的改造过程中,遇到保护设备的更新,无一例外地都采用了微机保护装置。因此,随着模拟式机电型保护装置退出和二次设备的不断更新,电力系统继电保护装置的微机化已基本形成。

继电保护技术与其他技术不同的是,新技术不能完全取代老技术。电力系统中运行的继电保护装置可以说是模拟式的和数字式的都有并存。