科学发展 撵 麟 电力微机继电保护系统的发展研究 江占才 （河南省内乡县农机推广站４７４３５０） 摘要：本文回顾了电力系统继电保护装置的发展过程，并提出了微机型继电保护的未来发展趋势。 关键词：电力微机系统发展研究 继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，电力系统对运行安 全性与可靠性的要求不断提高促进了继电保护技术的不断进步与创新， 两者密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护，时至今日仍广 泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，继电保护装置已 成为电力系统的重要组成部分，它在保证系统安全、稳定和经济运行等方 面起着非常重要的作用。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机 的容量不断增大，结线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电 流都不断增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，出现了作用 于专门的断流装置的过电流继电器。 继电器所难以匹敌的。计算机技术的进步，更高性能、更高精度的数字外 围器件的采用，一直是微机继电保护不断发展的强大动力，微机保护的 发展从硬件上看大体可分为三个阶段： ①以单ＣＰＵ的８位微处理器构成的微机保护装置。 ②以多个８位单片机组成的多微机系统。 ⑨以ｌ６位单片机组成的多微机系统。 由于我国继电保护工作者的努力，２００１年我国２２０ｋＶ以上电网的继 电保护动作的正确动率达到了９９．１３％，元件保护的正确动作率达到了 ９Ｏ．３％。微机继电保护的主要特点是充分利用了计算机技术上的两个优 势：高速的运算能力和完备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路 和成熟的数据采集，改善和提高继电保护的动作特征和性能，正确动作 率高。可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方 便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。工艺结构 条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装置体积小，减少 了盘位数量：功耗低。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波 动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可 用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。使用灵活方 便，人机界面越来越友好，同时还可以进行远方监控。 微机保护经过近２Ｏ年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得 了巨大的成功，其未来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测 本世纪初可认为是继电保护技术发展的开端，第一代机电型感应式 过流继电器（１９０１年）在电力系统应用以来，继电保护已经经历了一个世 纪的发展。在最初的二十多年里差动保护（１９０８年）、电流方向保护（１９１０ 年）、距离保护（１９２３年）、高频保护（１９２７年），这些保护原理都是通过测 量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发 展和完善，其基本原理并没有变，继电保护装置是保证电力系统安全运 行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动 力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求，为 达到这个目标，继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段，继 电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式 等不同的发展阶段。 １９６７年澳大利亚新南威尔士大学的Ｌ．ＥＭ０ｒｒｉｏｓｎ预测了输电线路计 算机控制的前景。１９６９年美国西屋公司与ＧＥ公司合作研制成功一套输电 线路的计算机保护装置。这是世界上第一套比较完整的用于现场的计算 机保护装置，它具备了计算机保护的基本组成部分。在整个７０年代，专家 学者围绕算法理论作了大量的工作，为计算机继电保护的发展奠定了基 础，出现了单片微型计算机，微处理器和单片机的出现使计算机应用电 力系统继电保护更加成为现实。１９７９年，国际电子电气工程师学会教育 委员会织了一次世界性的计算机继电保护研修班，对２０世纪７Ｏ年代以来 量和数据通信一体化发展。 （１）微机继电保护的计算机化 计算机硬件技术的飞速发展，使得微机继电保护的硬件技术不断发 展更新。从其发展阶段来说，已从８位的单ＣＰＵ发展到了多ＣＰＵ及至总线 不出模块的大模块结构（原华北电力学院研制），还有就是以工控机为核 心的３２位微机保护（华中理工大学研制）。 微机继电保护计算机化主要是指系统除基本的保护功能外，还可以 提供大容量故障信息及数据信息长期保存的功能，除此之外，为了应对 电力系统要求的不断提高，还具有强大的通信能力以及与其它保护、控 制装置兼容以共享数据信息的联网功能，实际上已经具备了一台微型计 算机的所有功能。用成套工控机做成继电保护装置，其功能、速度、存储 的计算机保护研究成果进行了总结和交流。通过８０年代的努力，计算机 保护的算法己比较完善和成熟，￣ｌＪ２０世纪８Ｏ年代中期计算机保护在电力 系统中获了广泛的应用。 我国的继电保护技术是在吸收消化进而掌握了国外先进技术的基础 之上形成的，并在此基础上建立了我国自己的继电器制造业。集成电路 保护在８Ｏ年代末逐渐取代晶体管技术，并形成完整系列，￣ｒ］９０年代初集 成电路保护一直处于市场的主导地位，直到微机继电保护技术的出现。 １９８４年我国第一套微机距离保护样机在试运行后通过鉴定并批量生产， ４月，华北电力大学研究的以ＭＣ６８０９ＣＰ构成的ＭＤＰ—ｌ型微机线路保护 装置在河北马头电厂投入运行，这是我国研究成功第一套微机线路保护 装置。１９９０年第＿－代微机线路保护装置正式投入运行。目前，高压线路、 低压网络、各种主电气设备都有相应的微机保护装置在系统中运行，特 别是线路保护已形成系列产品，并得到广泛应用。我国在２０００年２２０ｋＶ及 以上系统的微机保护率为４３．９９％，线路微机保护占８６％，￣ｔ］２００３年底， ２２０ｋＶ以上系统的微机保护已占￣ｔＪ７０．２９％，线路的微机化率达到９７．６％。 实际运行中，微机保护的正确动作率要明显高于其他保护，一般比平均 正常动作率高０．２～Ｏ＿３个百分点。国产微机保护经过多年的实际运行，依 靠先进的原理和技术及良好的工艺己全面超越进口保护。从８Ｏ年代 容量足以应对电力系统日益提高的功能要求，这将是微机保护的发展方 向之一。 （２）微机继电保护的网络化 计算机网络作为数据传输及信息传递的有效途径已经深刻的影响到 了社会的方方面面，在工业领域亦然，其强有力的通信手段为实现系统 保护提供了一种可行的技术方案。通过计算机网络技术来实现电力系统 各单元微机保护装置的网络化，将会使得继电保护的作用不止局限于切 除故障元件，缩小事故影响范围，还将能够保证全系统的安全稳定运行， 系统各单元的保护装置都能够共享全系统的运行和故障数据，可大大提 高系统的保护性能和可靠性，这是微机继电保护发展的必然趋势。 （３）保护、控制、测量、数据通信一体化 做为一台集计算机化、网络化功能为一体的微机继电保护装置，其 实际已经是一台具备高性能，多功能的网络终端，即能实际数据信息的 获取，也实现数据的远距离传输 因此，在实现保护功能的同时，在无故 障状态下，这台智能终端将可以担负更多的任务，即实现电力系统的保 护、控制、测量及数据通信功能一体化。实现这些功能的一体化，将大大 降低电力系统为测量、保护及控制需求而投入的大量资金，也可避免电 ２２０ＫＶ及以上电压等级的电力系统全部采用进口保护，到现在２２０ＫＶ系 统继电保护基本国产化，反映了继电保护技术在国产继电保护设备的明 显优势。 力二次回路的复杂化。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁 干扰。● 微机继电保护技术的成熟与发展，具各自检功能，逻辑处理能力、数 值计算能力和记忆能力，数字通信能力，这一切都是电磁继电器、晶体管 黔３６