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继电保护技术的现况及其发展
电力系统在生产过程中，常伴随着各种故障，常常发生故障时常常会导致很严重的后果。如：电力系统电流大幅度增长，电气设备未能正常工作。或故障处有很大的漏电电压，形成的电弧烧毁了电气设备。还可能破坏发电机的并列运行的稳定性，造成电力系统回落甚至使整个系统丧失稳定而解列击溃。所以说，怎么避免故障的发生对整个电力系统就显的特别重要。为此，须要通过防治车祸或缩小事故范围来提升系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续的供电的继电保护装置就成为了电力系统中的重要一环。
继电保护装置是电力系统的重要组成部份。对保证电力系统的安全经济运行，避免车祸发生和扩大起着关键性的决定作用。因为电力系统的特殊性，电气故障的发生是不可防止的。一旦发生局部电网和设备车祸，而得不到有效控制，都会导致对电网稳定的破坏和大面积停水车祸。现代化大电网对继电保护的依赖性更强，对其动作正确率的要求更高。
一、继电保护技术的发展
继电保护技术与当代新兴科学技术相比，继电保护技术早已是相当古老了，但是电力系统继电保护作为一门综合性科学又总是饱含青春活力，处于蓬勃发展中。之所以说这么，是由于它是一门理论和实践并重的科学技术，又与电力系统的发展息息相关。电力系统在急速发展的同时，也对继电保护装置不断提出新的要求。电子技术、计算机技术与通讯技术的快速发展又为继电保护技术不断地注入了新的活力。继电保护技术以电力系统的须要作为发展的泉源，同时又不断地汲取相关的科学技术中出现的新成就作为发展的手段。电力系统继电保护技术的发展过程充分地说明了这一点。到如今，继电保护技术早已经过了机电式、半导体式、微机式等三个阶段的发展。
1、机电式
18世纪末人类已开始借助继电器避免在发生漏电时受损设备，构建了过电压保护原理。19世纪初，随着电力系统的发展，熔断器被广泛应用于电力系统的保护。这个时期被觉得是熔断器保护技术发展的开端。1905～19O8年研发出电压差动保护，自1910年起开始采用方向性电压保护，于19世纪20年代初生产出距离保护，在30年代初已出现了快速动作的高频保护。由此可见，从继电保护的基本原理上看，到本世纪20年代末现今普遍应用的继电保护原理基本上都已完善。
2、半导体式
20世50年代后，随着晶体管的发展，出现了晶体管保护装置。这些保护装置容积小，动作速率快，无机械转动部份，经过20余年的研究与实践，晶体管式保护装置的抗干扰问题从理论和实际都得到了满意的解决。
在20世纪70年代，晶体管保护被大量采用。到了20世纪80年代后期，静态继电保护装置由晶体管式向集成电路式过渡，成为静态继电保护的主要方式
3、微机式
20世纪60年代末，科学家提出了大型计算机实现继电保护的构想，但因为价钱高昂，难于实际采用。但随着微处理器技术的快速发展和价位的大幅增长，在20世纪70年代后期，便出现了性能比较健全的微机保护样机并投入运行。20世纪80年代微机保护在硬件和软件技术方面已趋成熟，步入90年代，微机保护已在大量应用，主运算器由8位机，16位机发展到目前的32位机;数据转换与处理元件由A/D转换器，压频转换器(VFC)，发展到数字讯号处理器(DSP)。这些由计算机技术构成的继电保护称为数字式继电保护，俗称微机保护。
二、继电保护技术的发展趋势
电力系统的急速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通讯技术的急速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。未来继电保护的发展趋势是向计算机化，网路化及保护、控制、测量、数据通讯一体化智能化发展。
1、计算机化
随着计算机硬件技术的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。从早期的8位单CPU结构问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大规模结构。不仅具备保护的基本功能外，还具有大容量故障信息和数据的常年储存空间，快速的数据处理功能，强悍的通讯能力，与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网路资源的能力，中级语言编程等。这样就促使微机保护装置具有相当于一台PC的功能。在微机保护发展早期，曾构想过用一台大型计算机弄成继电保护装置。因为当时大型机体积大、成本高、可靠性差，这一构想没能实现。如今，同微机保护装置大小相像的工控机的功能、速断、存储容量都大大超过当初的大型机，因而，用成套工控机弄成继电保护的时机早已成熟，这将是微机保护的发展方向之一。
2、网络化
计算机网路作为信息和数据通讯工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通讯手段。到目前为止，不仅差动保护和纵联差动保护外继电保护图看不懂，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于摘除故障器件，缩小事故影响范围。这主要是因为缺少强有力的通讯手段。美国已经提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全手动装置。因而保护的作用不只限于摘除故障器件和限制车祸影响范围(这是首要任务)，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每位保护单元都能共享全系统运行和故障的数据，各个保护单元与重合闸装置在剖析这种信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。其实，实现这些系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置
用计算机网路联接上去，借以实现微机保护装置的网路化。这在当前的技术条件下是完全可能的。
3、保护、控制、测量、数据通讯一体化
在实现继电保护的计算机化和网路化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网路上的一个智能终端。它可以从网路上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护器件的任何信息和数据传送给网路控制中心或任一终端。为此继电保护图看不懂，每位微机保护装置不但可完成继电保护功能，并且在无故障正常运行情况下还可完成检测、控制、数据通讯功能，借以实现保护、测量、数据通讯一体化。
目前，为了检测、保护和控制的须要，室内变电厂的所有设备，如变压器、线路等的二次电流、电流都必须用控制线缆引到主控室。所埋设的大量控制线缆不但须要大量投资，并且使二次回路十分复杂。若将上述的保护、控制、测量、数据通讯一体化的计算机装置就地安装在室内变电厂的被保护设备旁，将被保护设备的电流、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网路送到主控室，则可减免大量的控制线缆。假如用光纤作为网路的传输介质，还可减免电磁干扰。现今光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，今后必定在电力系统中得到广泛应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应置于距OTA和OTV近来的地方，亦称应置于被保护设备的附近。OTA和OTV的光电讯号输入到此一体化装置中并转换成联通号后，一方面用作保护的估算判定，另一方面
作为检测量，通过网路送主控室。从主控室通过网路可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。
近些年来，人工智能技术如神经网路、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各领域的应用，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网路是一种非线性映射的方式，好多无法列举等式或无法求解的复杂的非线性问题，应用神经网路方式后则可迎刃而解。如在输电缆线路两旁系统电势角度摆开情况下，发生过渡内阻的漏电就是一个非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判定，进而导致误动或拒动。假如用神经网路方式，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各类情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其他如遗传算法、进化规划算法等也都有其独到的求解复杂问题的能力。将这种人工智能方式适当结合可使求解速率更快。
如今，继电保护的作用不只限于摘除故障器件和限制车祸影响范围,还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每位保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在剖析这种信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网路化。这样,继电保护装置就能得到的系统故障信息愈多,对故障性质、故障位置的判定和故障距离的测量愈确切,大大增强保护性能和可靠性。
步入20世纪90年代以来,人工智能技术如神经网路、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网路(ANN)和模糊控制理论逐渐应用于电力系统继电保护中,为继电保护的发展注入了活力。人工神经网路(ANN)具有分布式储存信息、并行处理、自组织、自学习等特征,其应用研究发展极其迅速,目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近些年来,电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网路(ANN)来实现故障类型的判断、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。如在输电缆线两边系统电势角度摆开情况下发生经过渡内阻的漏电就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判断,因而导致误动或拒动;假如用神经网路方式,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各类情况,则在发生任何故障时都可正确判断。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独到的求解复杂问题的能力。将这种人工智能方式适当结合可使求解速率更快。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方式无法解决的问题。
自适应控制技术在继电保护中的应用自适应继电保护的概念源于20世纪80年代,它可定义为能按照电力系统运行方法和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各类变化,进一步改善保护的性能。这些新型保护原理的出现导致了人们的极大关注和兴趣,是微机保护具有生命力和不断发展的重要内容。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提升经济效益等优点,在输电缆线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。针对电力系统频度变化的影响、单相接地漏电时过渡内阻的影响、电力系统振荡的影响以及故障发展问题,采用自适应控制技术,因而增强保护的性能。对自适应保护原理的研究早已过很长的时间,也取得了一定的成果,但要真正实现保护对系统运行方法和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网路化,能够做到这一点。由此可见，继电保护技术终将奔向手动化、智能化、网络化的方向发展。
随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命,发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了繁重的任务,也开辟了活动的宽广天地。
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