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继电保护发展史及其应用方面（共5篇）第一篇：继电保护发展史及其应用方面试论我国电力系统继电保护技术的应用现状与发展趋势电力系统继电保护技术对电力维护起着至关重要的作用。
随着科学技术的发展，计算机控制技术亦成功运用到电力系统继电保护中，为继电保护技术注入了新的活力，继电保护技术向着计算机化、网络化、一体化、智能化方向进一步的发展。
电力系统包含发电、输电、变电、配电等多个环节，地域分布广，系统结构复杂庞大，其中任何一点发生的故障，往往都会在瞬间影响和波及全系统，引起连锁反应，造成大面积停电，可能直接造成设备损坏，人身伤亡和破坏电力系统安全稳定运行。
电力系统继电保护技术是在上述背景下应运产生的，它是当电网或电力设备发生故障，或出现影响安全运行的异常情况时，能够自动切除故障设备和消除异常情况的技术与装备，其特点是动作速度快，其性质是非调节性的。
一、电力系统继电保护技术的应用现状1．起步较晚发展迅速电力系统继电保护技术主要研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，国内的研究开始于2O世纪70年代后期，起步较晚，但发展迅速。
在我国电力系统继电保护技术发展的过程中，1984 年以保护电脑的样机试运行后，通过鉴定和大规模生产。
目前，线路保护产品已形成并得到广泛应用。
微机保护取得多年的实际操作，依靠优良的先进技术和极为良好的原则性，则进程已经超越了进口保护。
从 20世纪 8O 年代及以上的 220kV 高压电力系统，以保护使用进口，到现在的基本国内 220kV 系统的继电保护，反映了国内继电保护设备和具有明显优势。
2．微机继电不断发展随着电力系统的不断发展，继电保护电力技术系统发展迅猛。
在继电保护领域，成熟的微机继电保护技术的发展是最重大的进展。
国内外学者经过长期研究和实践，证实了电力系统继电保护的重要作用。
在电力系统继电保护技术飞速发展过程中，微机继电取得了新的成就。
微机保护是电力继电保护的发展方向，它具有自我测试功能，逻辑的强大处理能力，数值计算能力和记忆能力，其高可靠性、高选择性、高灵敏度，明显优于传统的电磁继电器和晶体管。
微型机继电保护原理第一章 绪论一. 计算机继电保护的发展概况用计算机构成继电保护装置的设想始于60年代中期，70年代，计算机保护的研究工作主要是作理论探索（特别是算法研究、数据适配、数字滤波）及在实验室作样机试验。
限于当时计算机硬件的制造水平以及昂贵的价格，早期的研究工作是以小型计算机为基础的。
人们企图用一台小型计算机实现多种保护功能或保护多个电气设备，这就使得计算机保护的可靠性难以保证，一旦该计算机出现了故障，所有的被保护设备都将失去保护。
到了70年代末期，出现了一批功能强足够强的微型计算机，价格也大幅度降低，这时无论在技术上，还是在经济上，已具备一台微型计算机来完成一个电气设备保护功能的条件。
有时为了提高可靠性，还设置多重化的硬件，用几台微机互为备用地构成一个电气设备的保护装置。
到70年代后期，国外已有少数样机在电力系统中试运行，微机保护逐渐进入实用阶段。
国内计算机保护方面的研究工作起步较晚（始于70年代后半期），但进展很快，1984年上半年，华北电力学院研制的第一套距离保护样机投入试运行，年底在华中理工大学召开了我国第一次计算机继电保护学术会议，推动了我国微机保护的开发运用进入一个新的阶段。
经过20多年的研究、应用、推广与实践，现在新投入使用的高中压等级继电保护设备几乎均为微机保护产品，继电保护领域的研究部门和制造部门和制造厂家已经完全转向进行微机保护的研究与制造。
将微机保护和网络通信技术结合后，变电站自动化系统、配网自动化系统也已经在全国电力系统中得到了广泛的应用，将保护、测量、控制、录波、监视、通信、调节、报表和防误操作等多种功能融为一体，进一步提高了电力系统的安全性和经济运行水平，也为变电站实现无人或少人值班创造了条件。
预计在未来的几年内，微机保护将朝着更可靠、更简便、更灵活和网络化、智能化、动作过程透明化的方向展开，并可以方便地与电子式互感器、光学互感器实现连接。
要跳出传统“继电器”的概念，充分利用计算机的计算速度、数据处理能力、通信能力以及硬件集成度不断提高等各方面的优势，结合模糊理论、自适应原理、行波原理、小波变化等方法，设计出性能更优良、维护工作量更少的微机保护装置。
继电保护基本原理及发展史继电保护的作用：系统发生短路时可能产生的后果1 、通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； 2 、短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短使用寿命； 3 、电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量； 4 、破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至瓦解整个系统。
继电保护的概念：当系统一旦发生故障时，保证系统能有选择性的、快速的切除故障的装置，称为继电保护装置；原来实现此功能的装置是由继电器组合来实现的，故称为继电保护装置，而目前继电器已被电子元件及计算机替代，但仍沿用此名称。
在电力部门常用继电保护一词泛指机电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护的基本任务：1 、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；2 、反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作于发信号、减负荷或跳闸。
继电保护的四性及相互关系：一、继电保护的4个基本要求：1 、选择性：即保护装动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少，让无故障部分仍能继续安全运行。
1）图片2）d1 、d2 、d3短路的切除范围。
3）考虑拒动的可能：远后备、近后备。
2 、速动性：快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。
3 、灵敏性：指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反映能力。
在保护范围内，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐的正确反映。
灵敏系数：检验保护装置所保护的范围发生故障时，继电保护装置的反映能力。
对于过量保护装置，灵敏系数的含义：Klm=保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值 / 保护装置的动作参数故障参数的计算值根据实际情况合理地采用最不利于保护动作的系统运行方式和故障类型来选定。
继电保护的发展历程继电保护是电力系统中的一项重要技术，它的出现和发展意味着电力系统的安全和稳定性得到了提升。
下面将为您介绍一下继电保护的发展历程。
继电保护的起源可以追溯到19世纪中叶，当时电力系统的规模开始扩大，电力传输线路的长度越来越长。
然而，由于当时的供电系统较为简单，缺乏有效的线路和设备保护措施，电力系统频繁地出现故障和事故。
为了解决这个问题，人们开始研究和发展继电保护技术。
20世纪初，继电保护开始进入工业化生产阶段。
当时的继电保护装置主要是基于电磁原理的，采用了电磁继电器作为核心元件。
这种继电保护装置可以实现对电力系统各个部分的保护，比如对线路和变压器的过流保护、对发电机的过压保护等。
虽然这种继电保护装置在当时起到了一定的作用，但其功能有限，调节和控制能力较弱。
随着电力系统的不断发展，越来越多的高压电力设备被引入到系统中。
这些设备的故障频率也逐渐增加，传统的继电保护装置已经无法满足对电力系统的保护要求。
于是，在20世纪30年代出现了静态继电保护装置。
这种装置采用了晶体管和电子器件作为核心元件，能够更加精确地检测和分析电力系统的故障情况，并对其进行保护。
到了20世纪60年代，数字技术的发展为继电保护的进一步改进提供了支持。
数字继电保护装置的出现，使得继电保护的精确性和可靠性得到了大幅度提升。
数字继电保护装置采用了微处理器和计算机技术，可以实现高精度的故障检测和定位，并且可以进行远程监控和控制。
这种装置具有自适应和自愈合能力，能够及时做出反应并采取正确的措施，使故障对电力系统的影响最小化。
另外，随着信息技术的飞速发展，继电保护技术也在不断创新。
现代继电保护装置不仅具备传统的保护功能，还具备大数据分析和云计算能力，可以实现对电力系统的全面监测和管理。
比如，通过利用智能电网和物联网技术，继电保护装置可以与其他电力设备进行互联，实现智能故障诊断和预测，提前采取措施，避免故障的发生。
总之，继电保护的发展经历了从电磁原理到静态装置，再到数字化和智能化的过程。
微机继电保护发展的历史、现状及其趋势2008-01-10 16:28:51中国能源信息网我要评论核心提示：电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。
1 微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。
它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。
1微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。
它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国的一些学者的倡导下开始进行研究的。
60年代中期，有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技术要求，因此没有在保护方面取得实际应用，但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。
计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。
价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电保护的研究出现了高潮。
在70年代后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。
80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。
90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。
我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。
经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。
我国对计算机继电保护的研究过程中，高等院校和科研院所起着先导的作用。
从70年代开始，华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。
1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。
在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机－变压器组保护也相继于1989年、1994年通过鉴定，投入运行。
南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。
天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。
至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。
因此到了90年代，我国继电保护进入了微机时代。
随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中［1～3］。
2微机保护的主要特点研究和实践证明，与传统的继电保护相比较，微机保护有许多优点［4］，其主要特点如下：a）改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高。
主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明。
b）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。
c）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。
d）可靠性容易提高。
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。
e）使用灵活方便，人机界面越来越友好。
其维护调试也更方便，从而缩短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。
f）可以进行远方监控。
微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。
3继电保护新技术继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展［5］。
随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。
3．1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始于20世纪80年代，它可定义为能根据电力系统运行方式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种变化，进一步改善保护的性能。
这种新型保护原理的出现引起了人们的极大关注和兴趣［6］。
自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、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。
针对电力系统频率变化的影响、单相接地短路时过渡电阻的影响、电力系统振荡的影响以及故障发展问题，文献［7］提出了自适应对策，从理论和实践两方面探讨了实现自适应式微机距离保护的可行性。
文献［8］对自适应原理在输电线路继电保护的应用作了全面的分类描述，使自适应继电保护的原理得到了进一步的发展和完善。
文献［9］研究了将自适应继电保护的原理应用于距离保护中，根据系统运行工况的变化，调整距离保护的动作特性，从而提高了距离保护的性能。
3．2人工神经网络在继电保护中的应用进入20世纪90年代以来，人工智能技术如神经网络、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［10］。
专家系统、人工神经网络（ANN）和模糊控制理论逐步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。
基于生物神经系统的人工神经网络具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，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。
近几年来，电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。
文献［11］提出用CPN（counter－propagation network）模型对交直流混合输电系统的故障类型进行识别；EMTDC（electro－magnetic transientsincluding DC）仿真计算结果表明，CPN模型能可靠地进行故障类型的判别，并依据判别结果对直流控制器的参数进行调整，从而优化交直流混合输电系统的动态运行特性。
文献［12］提出了一种基于人工神经网络的电力系统故障诊断系统，该故障诊断系统利用电力系统中继电器和断路器的状态信息来进行故障范围的估计。
这一系统可应用于电力系统控制中心，辅助调度员对故障范围进行判别，及时地采取措施对故障进行处理，以保证电力系统供电的安全性、经济性。
文献［13］研究了用人工神经网络原理来实现高压输电线路的方向保护，提出用BP模型作为方向保护的方向判别元件。
研究结果表明，该方向判别元件能准确、快速地判别出故障的方向。
文献［14］阐述了基于神经网络的继电保护系统的优越性；论证了由单层感知器网络或TH网络可以实现最小二乘算法，这两种网络都可以在极短的时间（数纳秒或几百纳秒）内完成全部运算；给出了电流继电器、圆特性以及四边型特性阻抗继电器的神经网络模型，并证明了三种模型都具有很强的自适应性。
文献［15］介绍了一种基于人工神经网络的智能型自适应继电保护原理，利用了比传统保护多得多的信息量。
它比传统保护能区分更多的故障类型，提高了继电保护的适用范围，从原理上解决了经高阻抗的短路故障保护问题。
文献［16］提出一种利用人工神经网络实现自适应电流保护的方法。
该方法充分利用了人工神经网络所具有的强大的自适应能力、学习能力和模式识别能力，实现对电力系统中的各种故障情况的识别，解决电流保护中的灵敏度补偿和故障方向识别问题，使电流保护对正方向各种故障都有足够的保护范围，而对反方向的各种故障实行闭锁，从而实现电流保护的自适应。
3．3变电所综合自动化技术现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。
高压、超高压变电站正面临着一场技术创新［17］。
继电保护和综合自动化的紧密结合已成为可能，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。
以远方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。
随着微机性能价格比的不断提高，现代通信技术的迅速发展，以及标准化规约的陆续推出，变电站综合自动化成了热门话题。
目前，用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，虽然已实现了微机数字化，但几乎都是功能单一的独立装置，各个装置缺乏整体协调和功能的调优，且功能交叉，输入信息不能共享，接线复杂，从整体上降低了可靠性，同时不能充分利用微机数据处理的强大功能和速度，经济上也是一种浪费。
现在广泛应用的变电站自动化系统为常规自动化系统，它应用自动控制技术、计算机数据采集和处理技术、通信技术，代替人工对变电站进行正常运行的监视、操作、电压无功控制、量测记录和统计分析、故障运行的监视、报警和事件顺序记录与运行操作，大多不涉及继电保护、紧急控制、故障录波、RTU、维修状态信息处理等功能，功能相对比较简单。
竞争的电力市场将促进新的自动化技术的开发和应用，在经济效益的驱动下，变电站将向集成自动化方向发展。
根据变电站自动化集成的程度，可将未来的自动化系统分为协调型自动化和集成型自动化。
协调型自动化仍然保留间隔内各自独立的控制、保护等装置，各自采集数据并执行相应的输出功能，通过统一的通信网络与站级相连，在站级建立一个统一的计算机系统，进行各个功能的协调。
而集成型自动化既在间隔级，又在站级对各个功能进行优化组合，是现代控制技术、计算机技术和通信技术在变电站自动化系统的综合应用。
所谓集成型自动化系统是将间隔的控制、保护、故障录波、事件记录和运行支持系统的数据处理等功能集成在一个统一的多功能数字装置内，间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信用少量的光纤总线实现，取消传统的硬线连接［18］。
总之，微机保护必将随着各种技术的进步和发展呈现更新的特征，也将获得更广泛的应用。
