电力系统继电保护新技术的发展研究
中图分类号：TM77 文献标识码：A
近些年，信息技术的发展为很多行业提供了迅速发展的机会，电力系统继电保护技术乘上了这一趟快车，结合自身特点，将信息技术应用到自己的运行中去，很大程度上改善了我国电力系统继电保护的技术现状，奠定了电力行业发展的新基础，大大提高了继电保护效果，确保了电力运行的稳定性和安全性。
1 电力系统继电保护新技术
1.1 信息技术
信息技术在电力系统继电保护中的应用主要表现在两个方面：
一是数字信号处理技术。尤其是DSP技术，数字信处理技术随之信息技术的发展不断成熟，应用在电力系统继电保护设备中，影响深远；
二是小波变换技术。小波变换是指划分一个信号为不同的位置和尺度的小波总和，小波变换为震荡波形，持续周期较短，最多为几周，波形形式多样，也可能有新小波或者小波函数产生。小波变化的优势是时频局部化分析性能较好，可将信号或者图像中一些小细节精确分析出来。
1.2 自适应控制技术
自适应控制技术是指根据电力系统自身运行方式，结合现有的故障状态，通过实施定值改变来保护电力系统性能或者特性的一种新型继电保护技术。图1是自适应控制模型。自适应控制技术的应用能够根据电力系统发生的变化实施有针对性的保护措施，大大改善了保护性能和电力系统运行状态，使电力系统运行更具经济性和安全性。自适应控制技术还能够削弱电力系统出现的振荡、故障发展、系统频率变化以及在单相接地短路时出现的过渡电阻等对电力系统产生的影响。自适应控制技术在输电线路自动重合闸、距离保护、发电机保护以及变压器保护等方面，应用前景良好。
1.3 人工神经网络技术
人工神经网络技术是人工智能技术的一种，通过模仿人的脑细胞结构和功能、脑神经结构以及思维方式等增强这项技术的智能程度，具备较为复杂的动力学特性，可并行处理出现的问题。人工神经网络技术具备记忆、学习以及联想等功能，适应力、自组织能力较强，可以分类识别收集上来的故障样本，在电力系统继电保护中的应用主要体现在非线性优化、人工智能、自动控制以及信息处理等方面。
1.4 模糊理论
模糊理论在电力系统继电保护中的应用主要表现在四个方面：
一是区分出现的多模振荡是同步振荡还是失步振荡；
二是可对一些复杂系统的失步震荡进行区分，在此基础上解列系统，确保更加稳定、可靠的解列；
三是提取特征的依据是小波理论，区分变压器励磁故障与涌流的依据是模糊集法，即在提取变压器励磁涌流间断角特征时，以小波变极大值符号特征为依据，这种识别故障的方式提供给了研究新变压器保护的人员新的且较为先进的指导思路；
四是收集整理振动中所存在的无功功率和阻抗中电抗分量之间的关系，确定好振荡中不对称故障的选相，在正确选相的基础上，电力系统就能借助距离保护系统及时切除振荡中存在的这种不对称故障。
1.5 可编程控制器
可编程控制器可以看作是一种体系结构较为特殊的计算机，应用在工业生产中可以通过编程语言完成便捷的控制工作。电力系统继电保护操作较为复杂，需要定期改变操作任务，实现复杂的逻辑关系的处理，应用可编程控制器可以使处理电力系统中复杂的问题变得简单易行，通过过重编程软件代替原先的各分立元件接线。此外，还可通过用可编程控制器内所定义的各辅助继电器将以往的机械触点继电器代替掉的方式，实现减少占地面积的目的，完成更为复杂的逻辑关系的处理，减轻工作人员的工作压力，提高工作效率，确保工作质量。
1.6 新型互感器
互感器在电力系统中的应用的目的在于实现电力运行的自动化，近年来，光电流互感器与光电压互感器在电力系统中的应用推动了电力系统继电保护技术的深入发展。这种新型互感器优势明显，具有完全将高压与弱电绝缘、隔离的特点，还能够通过应用光纤来实现无电磁干扰影响的数据测量和信号传递，与相对较宽的频带响应，能使各种保护技术的性能得到改善，使继电保护应用的条件与方式得到改善，经其应用范围拓宽。
1.7 广域保护
广域保护是指通过收集整理电力系统所产生的多点信息，对产生的故障实现精确可靠的切除，避免故障可能对系统产生的影响，以分析得出的结果为依据采取相应的解决或控制措施。广域保护系统拥有较好的继电保护功能，其构成部分包括电网安全稳定检测和控制主站、相量测量、通信线路、资料分析站、安全稳定控制装置、厂站安全稳定监控子站及网络服务器等。当前的电力系统继电保护的广域保护系统包括两种：
一是应用广域信息对电力运行状态进行估计和安全监视，计算稳定边界，实现最终的控制。侧重于应用广域信息，提高安全性能；
二是应用广域信息实现继电保护的控制。
1.8 综合自动化技术
在继电保护中应用综合自动化技术，能够实现资源的集成、共享与远程控制，将远方终端单元与微机保护装置作为控制的核心，可在计算机系统中纳入变电所的计费、控制、测量以及信号等回路，和以往所用的保护屏相比能够节约变电所设备投资和占地面积，并能够强化系统二次运行的稳定性与可靠性。综合自动化技术相较于传统的变电所二次系统而言具有较多优势，主要表现在以下三个方面：
（1）微机化的设备控制、监视与操作
综合自动化技术最大的特点就是实现了各个子系统的信号数字化与系统功能软件化等，体现了电力系统的微机化特征。将常规变电所中的模拟式设备、机电式设备等一并摒除，提高了二次系统电气性能的可靠性。监视与操作的微机化的实现，促进了人机联系，使人机联系更为密切，可实现变电所监视与控制的智能化。 （2）智能化的运行管理
故障录波、自动报警、事故判断和处理、电压调节等是常规的综合自动化技术的自动化功能，它还具备较为先进的功能，如在线自诊断功能，是指将获得的信息向控制中心传输，更加主动的进行运行管理。
（3）光缆化与网络化的通信局域
综合自动化技术随着光纤通信技术与局域网络技术的广泛应用，其自身性能也不断改善，其中抗电磁干扰性能得到了提升。当前电力系统继电保护对通信局域提出了光缆化与网络化的要求，能使继电保护的实时性得到保证，同时，通信局域的光缆化和网络化能够提高数据的传输速度，更加灵活的实现系统组态，实现了电缆的简化，为施工提供了便利。
2 电力系统继电保护新技术的发展趋势
电力系统继电保护新技术的未来发展趋势表现在两个方面：
一是网络化趋势的不断推进。电力系统继电保护装置可看成是一种集多种功能于一体的计算机设备，通过从网上获取并收整理电力系统运行、故障等方面的信息了解电力运行状况，并将接收到的被保护元件的相关数据输送至网络控制中心。电力系统的继电保护装置向着更自动化的测量、获得和控制信息的方向发展，因此，必须有配套的网络信息技术辅助其发展。当前我国的继电保护信息系统自动化设备的发展已经相对成熟，在分析故障、计算数据、搜集保护信息、信息的网络化传输等方面均有一定经验。但是，需要在专业的技术层面继续深入研究网络化在继电保护装置的应用，当不管怎样，网络化是电力系统继电保护新技术的未来发展趋势；
二是人工智能将越来越多的在继电保护装置中发挥重要作用。目前已经应用到继电保护技术中去的有人工神经网络技术和模糊理论等。用人工神经网络技术解决无法用方程式解决的非线性问题，因其具有自组织、分布式存储的特点，在判断故障类型、测定故障距离、保护主设备等方面应用广泛。神经网络技术可以通过分析大量故障样本正确判断故障类型，模糊理论、遗传算法等其他人工智能技术也拥有各自独特的求解能力，求解速度较快。正因为人工智能技术的独特优势，在为了的电力系统继电保护技术的发展中，将呈现出应用越来越深入和广泛的趋势。
结语
电力系统继电保护新技术的发展依托于社会经济的快速发展和信息技术的广泛应用，越来越多的新技术的出现促进了电力系统功能的改善，奠定了电力企业健康持续发展的良好根基，大大扩展了电力系统的运行范围，减轻了电力工作者的劳动负担。今后电力系统继电保护技术一定会向着更智能化更网络化的趋势发展，并将不断推进电力系统继电保护新技术的产生和应用。
