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淺析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

  
評(píng)論: 更新日期:2010年02月03日

【摘? 要】 回顧了我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程,概述了微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的成就,提出了未來(lái)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是:計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。

【關(guān)鍵詞】 繼電保護(hù) 現(xiàn)狀 發(fā)展

1 繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

  電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚,在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。
  建國(guó)后,我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有,在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代,我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù),建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍,對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù),建立了我國(guó)自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代,為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)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(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù),運(yùn)行于葛洲壩500 kV線路上,結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。
  在此期間,從70年代中,基于集成運(yùn)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(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用,天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運(yùn)行。
  我國(guó)從70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究,高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定,并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用,揭開了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè),為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面,東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)?變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過(guò)鑒定,投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù),西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過(guò)鑒定。至此,不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色,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(shuō)從90年代開始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

2 繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展

  繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

2.1 計(jì)算機(jī)化
  隨著計(jì)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。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段:從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問(wèn)世,不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu),后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu),性能大大提高,得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU,發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。
  南京電力自動(dòng)化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù),已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù),1988年即開始研究以32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測(cè)量一體化微機(jī)裝置,目前已與珠海晉電自動(dòng)化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊,一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度,因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制,超過(guò)16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度,很高的工作頻率和計(jì)算速度,很大的尋址空間,豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的,具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能,并將高速緩存(Cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。

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