我國電力系統繼電保護技術發展方向和前景
發布時間:2012-08-17 09:00:00
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回顧了電力系統繼電保護技術的發展過程,對我國繼電保護技術的現狀進行了分析和討論,概述了微機繼電保護技術的成就,指出其與傳統的繼電保護相比所具有的優點。展望了未來繼電保護技術的發展方向和前景。
我國電力系統
繼電保護技術的發展現狀繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展的,它與電力系統對運行可靠性要求的不斷提高密切相關。熔斷器就是最初出現的簡單過電流保護,時至今日仍廣泛應用于低壓線路和用電設備。由于電力系統的發展,用電設備的功率、發電機的容量不斷增大,發電廠、變電站和供電網的結線不斷復雜化,電力系統中正常工作電流和短路電流都不斷增大,熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求,于是出現了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。本世紀初隨著電力系統的發展,繼電器才開始廣泛應用于電力系統的保護。這個時期可認為是繼電保護技術發展的開端。
自本世紀初第一代機電型感應式過流繼電器(1901年)在電力系統應用以來,繼電保護已經經歷了一個世紀的發展。在最初的二十多年里,各種新的繼電保護原理相繼出現,如差動保護(1908年)、電流方向保護(1910年)、距離保護(1923年)、高頻保護(1927年),這些保護原理都是通過測量故障發生后的穩態工頻量來檢測故障的。盡管以后的研究工作不斷發展和完善了電力系統的保護,但是這些保護的基本原理并沒有變,至今仍然在電力系統繼電保護領域中起主導作用。
繼電保護裝置是保證電力系統安全運行的重要設備。滿足電力系統安全運行的要求是繼電保護發展的基本動力。快速性、靈敏性、選擇性和可靠性是對繼電保護的四項基本要求。為達到這個目標,繼電保護專業技術人員借助各種先進科學技術手段作出不懈的努力。經過近百年的發展,在繼電保護原理完善的同時,構成繼電保護裝置的元件、材料等也發生了巨大的變革。繼電保護裝置經歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機式等不同的發展階段。
50年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術,建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍,對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術,建立了我國自己的繼電器制造業。因而60年代是我國機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
自50年代末,晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發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已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。
國內微機保護的研究開始于70年代末期,起步較晚,但發展很快。1984年我國第一套微機距離保護樣機在試運行后通過鑒定并批量生產,以后每年都有新產品問世;1990年第二代微機線路保護裝置正式投入運行。目前,高壓線路、低壓網絡、各種主電氣設備都有相應的微機保護裝置在系統中運行,特別是線路保護已形成系列產品,并得到廣泛應用。我國在2000年220kV及以上系統的微機保護率為43.99%,線路微機保護占86%,到2003年底,220kV以上系統的微機保護已占到70.29%,線路的微機化率達到97.6%。實際運行中,微機保護的正確動作率要明顯高于其他保護,一般比平均正常動作率高0.2~0.3個百分點。國產微機保護經過多年的實際運行,依靠先進的原理和技術及良好的工藝已全面超越進口保護。從80年代220KV及以上電壓等級的電力系統全部采用進口保護,到現在220KV系統繼電保護基本國產化,反映了繼電保護技術在我國的長足發展和國產繼電保護設備的明顯優勢。
微機繼電保護技術的成熟與發展是近三十年來繼電保護領域最顯著的進展。經過長期的研究和實踐,現在人們已普遍認可了微機保護在電網中無可替代的優勢。微機保護具有自檢功能,有強大的邏輯處理能力、數值計算能力和記憶能力,并且具備很強的數字通信能力,這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計算機技術的進步,更高性能、更高精度的數字外圍器件的采用,一直是微機繼電保護不斷發展的強大動力。