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時(shí)間：2023-03-21 17:16:09
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高頻保護(hù)是以輸電線(xiàn)載波通道作為通信通道的線(xiàn)路縱聯(lián)保護(hù)。當(dāng)前隨著電網(wǎng)容量的增大、電壓的升高，各類(lèi)電磁干擾現(xiàn)象比較嚴(yán)重。由于輸電線(xiàn)路是高頻通道的一部分，所以高壓的斷路器操作、短路故障和遭受雷擊等引起的電壓，就可能對(duì)高頻收發(fā)訊機(jī)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致高頻保護(hù)誤動(dòng)作。所以，了解各類(lèi)干擾源，采取相應(yīng)的抗干擾措施至關(guān)重要。
一、干擾源
1、高壓隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的操作。這些操作可能在母線(xiàn)或線(xiàn)路上引起含有多種頻率分量的衰減震蕩波，母線(xiàn)(或電氣設(shè)備間的連線(xiàn))相當(dāng)于天線(xiàn)，將暫態(tài)電磁場(chǎng)的能量向周?chē)臻g輻射，同時(shí)通過(guò)連接在母線(xiàn)或線(xiàn)路上的測(cè)量設(shè)備直接耦合至二次回路。斷路器操作產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般為0.1～80mhz，每串電磁干擾波的持續(xù)時(shí)間為10μs～10ms。
由理論分析和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律：①暫態(tài)電磁場(chǎng)的幅值隨電壓等級(jí)的增高而增高，主導(dǎo)頻率隨電壓等級(jí)增高而降低。②與隔離開(kāi)關(guān)操作相比，斷路器操作所引起暫態(tài)電磁場(chǎng)的幅值小，主導(dǎo)頻率高、脈沖總數(shù)少。③快速隔離開(kāi)關(guān)比慢速隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的暫態(tài)重復(fù)頻率低、持續(xù)時(shí)間短。慢速隔離開(kāi)關(guān)一次操作中可能產(chǎn)生上萬(wàn)個(gè)脈沖，而快速隔離開(kāi)關(guān)只產(chǎn)生幾十個(gè)脈沖。
2、雷擊線(xiàn)路、構(gòu)架和控制樓。直接雷擊到戶(hù)外線(xiàn)路或構(gòu)架，會(huì)有大電流流入接地網(wǎng)，二次電纜的屏蔽層在不同的接地點(diǎn)接地時(shí)，就會(huì)因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過(guò)屏蔽層的暫態(tài)電流，從而在二次電纜的心線(xiàn)中感應(yīng)出干擾電壓，線(xiàn)路感應(yīng)的過(guò)電壓也會(huì)通過(guò)測(cè)量設(shè)備引入二次回路。由雷擊變電所在二次回路中產(chǎn)生的干擾電壓可高達(dá)30kv，其頻率可達(dá)幾兆赫。
3、短路故障。短路故障與雷擊構(gòu)架一樣會(huì)引起地網(wǎng)電位的升高，從而在二次電纜中引起干擾電壓。變電所內(nèi)高壓母線(xiàn)單相接地時(shí)，在二次電纜心線(xiàn)上產(chǎn)生的干擾電壓可以從幾十伏到近萬(wàn)伏，暫態(tài)干擾電壓的頻率約千赫到幾百千赫。
4、靠近高壓線(xiàn)路受其工頻電磁場(chǎng)作用。這對(duì)于電子束類(lèi)的顯示設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾是十分明顯的。在戶(hù)外變電所中，高壓線(xiàn)路或匯流排會(huì)產(chǎn)生工頻電磁場(chǎng)。一般而言，電壓等級(jí)越高，產(chǎn)生的電場(chǎng)也越大，但磁場(chǎng)相反減小。
5、局部放電產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射，可能在電子設(shè)備的線(xiàn)路中引起電磁干擾。
6、二次回路中的開(kāi)關(guān)操作。由于感性負(fù)載的存在，在二次回路的信號(hào)電源端口以及控制端口產(chǎn)生快速瞬變的脈沖干擾。由于電磁電器的大量使用，在二次回路自身工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生中等頻率的振蕩暫態(tài)電壓。
二、抗干擾措施
1、通道入口處加裝串聯(lián)電容。高頻閉鎖式保護(hù)的原理是線(xiàn)路本側(cè)收到對(duì)側(cè)信號(hào)且對(duì)側(cè)停信時(shí)，由“收訊輸出”給出保護(hù)動(dòng)作的一對(duì)接點(diǎn)信號(hào)，該過(guò)程中高頻信號(hào)存在大約5ms的間斷，此間斷將作為出口動(dòng)作的判據(jù)。在廣州白云供電局所屬的某220kv線(xiàn)路曾發(fā)生過(guò)區(qū)外故障時(shí)，由于干擾產(chǎn)生間斷導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作的事故，為防止類(lèi)似情況的發(fā)生，應(yīng)在通道入口處電纜心線(xiàn)內(nèi)串接0.1μf電容，可有效地起到抗間斷作用，取消ybx系列收發(fā)訊機(jī)線(xiàn)路濾波器輸出中的放電管。
2、裝置可靠接地。由于變電所的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電位差，當(dāng)較大的接地電流注入接地網(wǎng)時(shí)，各點(diǎn)之間可能有較大的電位差，如果同一個(gè)連接的回路在變電所的不同點(diǎn)同時(shí)接地，地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路，造成不應(yīng)有的分流。在有些情況下，還可能將其在一次系統(tǒng)并不存在的地電壓引入繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)回路中，或者因分流引起保護(hù)裝置在故障過(guò)程中拒動(dòng)或者誤動(dòng)，所以對(duì)于微機(jī)保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，保護(hù)屏必須要求可靠接地，而高頻保護(hù)也應(yīng)按部頒要求加裝接地銅排或銅絞線(xiàn)（線(xiàn)徑不小于100mm2），以保證裝置在故障情況下的可靠判斷。
3、限制過(guò)電壓對(duì)裝置的影響。為防止雷擊時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓，可在通道入口處并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙?，由于電容具有兩端電壓不能突變的性質(zhì)，當(dāng)靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)，首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過(guò)程的進(jìn)行，副邊電壓才會(huì)慢慢升起來(lái)，由于靜電感應(yīng)過(guò)電壓一般出現(xiàn)的時(shí)間都很短，并聯(lián)電容兩端電壓（即副邊電壓）還沒(méi)有升到足夠高時(shí)，過(guò)電壓已消失，這樣就能大大限制地電壓對(duì)高頻收發(fā)訊機(jī)的侵害。
繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,其正常工作與否將對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成重大影響,如何提高繼電保護(hù)裝置的可靠性也就成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重要課題。因此，有必要對(duì)電力系統(tǒng)"狀態(tài)檢修"進(jìn)行梳理和分析，以期對(duì)今后的工作有所助益。
一、狀態(tài)檢修定義
狀態(tài)檢修，也叫預(yù)知性維修，顧名思義就是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞來(lái)確定是否對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)而進(jìn)行的預(yù)防性作業(yè)。狀態(tài)檢修的目標(biāo)是減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間，提高設(shè)備可靠性和可用系數(shù)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低運(yùn)行檢修費(fèi)用，改善設(shè)備運(yùn)行性能，提高經(jīng)濟(jì)效益。
二、繼電保護(hù)裝置的"狀態(tài)"識(shí)別
1.重視設(shè)備初始狀態(tài)的全面了解
設(shè)備的初始狀態(tài)如何，對(duì)其今后的安全運(yùn)行有著決定性的影響。設(shè)備良好的初始狀態(tài)是減少設(shè)備檢修維護(hù)工作量的關(guān)鍵，也是狀態(tài)檢修工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修首先要做好設(shè)備的基礎(chǔ)管理工作。需要特別關(guān)注的有兩個(gè)方面的工作，一方面是保證設(shè)備在初始時(shí)是處于健康的狀態(tài)，不應(yīng)在投入運(yùn)行前具有先天性的不足。另一方面，在設(shè)備運(yùn)行之前，對(duì)設(shè)備就應(yīng)有比較清晰的了解，掌握盡可能多的''''指紋''''信息。包括設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)、型式試驗(yàn)及特殊試驗(yàn)數(shù)據(jù)、出廠(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、各部件的出廠(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)和施工記錄等信息。
2.注重設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析
要實(shí)行狀態(tài)檢修,必須要有能描述設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。也就是說(shuō),要有大量的有效信息用于分析與決策。設(shè)備部件在載荷和環(huán)境條件下產(chǎn)生的磨損、腐蝕、應(yīng)力、蠕變、疲勞和老化等原因，最后失效造成設(shè)備損壞而停止運(yùn)行。這些損壞是逐漸發(fā)展的，一般是有一定規(guī)律的，在不同狀態(tài)下，有的是物理量的變化，有的是化學(xué)量的變化，有的是電氣參數(shù)的變化，另外，還有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、啟停次數(shù)、負(fù)荷的變化、越限數(shù)據(jù)與時(shí)間、環(huán)境條件等。因此要加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置歷史運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析。
3.應(yīng)用新的技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)
開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修工作，大量地采用新技術(shù)是必然的。在目前在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)還不夠成熟得足以滿(mǎn)足狀態(tài)檢修需要的情況下，只有在線(xiàn)數(shù)據(jù)與離線(xiàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)行多因素地綜合分析評(píng)價(jià)，才有可能得到更準(zhǔn)確、可信的結(jié)論。此外，還可以充分利用成熟的離線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置和技術(shù)，如紅外熱成像技術(shù)、變壓器繞組變形測(cè)試等，對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，以便分析設(shè)備的狀態(tài)，保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全。
三、開(kāi)展繼電保護(hù)狀態(tài)檢修應(yīng)注意的問(wèn)題
1.要嚴(yán)格遵循狀態(tài)檢修的原則
實(shí)施狀態(tài)檢修應(yīng)當(dāng)依據(jù)以下原則：一是保證設(shè)備的安全運(yùn)行。在實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修的過(guò)程中，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行為首要原則，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析，科學(xué)、合理地調(diào)整檢修間隔、檢修項(xiàng)目，同時(shí)制定相應(yīng)的管理制度。二是總體規(guī)劃，分步實(shí)施，先行試點(diǎn)，逐步推進(jìn)。實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修是對(duì)現(xiàn)行檢修管理體制的改革，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而我國(guó)又尚處于探索階段，因此，實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修既要有長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)、總體構(gòu)想，又要扎實(shí)穩(wěn)妥、分步實(shí)施，在試點(diǎn)取得一定成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，逐步推廣。三是充分運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)手段，適當(dāng)配置監(jiān)測(cè)設(shè)備。
2.重視狀態(tài)檢修的技術(shù)管理要求
狀態(tài)檢修需要科學(xué)的管理來(lái)支撐。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中通常是處于靜態(tài)的,但在電力系統(tǒng)中，需要了解的恰巧是繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)故障時(shí)是否能快速準(zhǔn)確地動(dòng)作，即要把握繼電保護(hù)裝置動(dòng)態(tài)的"狀態(tài)"。因此，根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)裝置靜態(tài)特性的認(rèn)識(shí)，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行判斷顯然是不合適的。因此，通過(guò)模擬繼電保護(hù)裝置在電力事故和異常情況下感受的參數(shù)，使繼電保護(hù)裝置啟動(dòng)和動(dòng)作，檢查繼電保護(hù)裝置應(yīng)具有的邏輯功能和動(dòng)作特性，從而了解和把握繼電保護(hù)裝置狀況，這種繼電保護(hù)裝置的檢驗(yàn)，對(duì)于電力系統(tǒng)是很有必要的和必須的。
3.開(kāi)展繼電保護(hù)裝置的定期檢驗(yàn)
實(shí)行狀態(tài)檢驗(yàn)以后，為了確保繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的安全運(yùn)行，要加強(qiáng)定期測(cè)試，所有集成、微機(jī)和晶體管保護(hù)要每半年進(jìn)行一次定期測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目包括：微機(jī)保護(hù)要打印采樣報(bào)告、定值報(bào)告、零漂值，并要對(duì)報(bào)告進(jìn)行綜合分析，做出結(jié)論；晶體管保護(hù)要測(cè)試電源和邏輯工作點(diǎn)電位，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要找出原因，及時(shí)處理。
4.高素質(zhì)檢修人員的培養(yǎng)
高素質(zhì)檢修人員是狀態(tài)檢修能否取得成功的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的檢修模式中,運(yùn)行人員是不參與檢修工作的。狀態(tài)檢修要求運(yùn)行人員與檢修有更多聯(lián)系,因?yàn)檫\(yùn)行人員對(duì)設(shè)備的狀態(tài)變化非常了解,他們直接參與檢修決策和檢修工作對(duì)提高檢修效率和質(zhì)量有積極意義。其優(yōu)點(diǎn)是可以加強(qiáng)運(yùn)行部門(mén)的責(zé)任感;取消不必要的環(huán)節(jié),節(jié)約管理費(fèi)用;迅速采取檢修措施,消除設(shè)備缺陷。
綜上所述，狀態(tài)檢修是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況而適時(shí)進(jìn)行的預(yù)知性檢修，"應(yīng)修必修"是狀態(tài)檢修的精髓。狀態(tài)檢修既不是出了問(wèn)題才檢修，也不是想什么時(shí)候檢修才檢修。實(shí)行狀態(tài)檢修仍然要貫徹"預(yù)防為主"的方針，通過(guò)適時(shí)檢修，提高保護(hù)裝置運(yùn)行的安全可靠性，提高繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率。因此，實(shí)行"狀態(tài)檢修"的單位一定要把電力設(shè)備的"狀態(tài)"搞清楚，對(duì)設(shè)備"狀態(tài)"把握不準(zhǔn)時(shí)，一定要慎用"狀態(tài)檢修"。
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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)［1］，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(chǎng)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(kāi)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(chǎng)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500kV線(xiàn)路上［2］，結(jié)束了500kV線(xiàn)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(kāi)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［3］，天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠(chǎng)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(xiàn)路上運(yùn)行。
我國(guó)從70年代末即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究［4］，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(xiàn)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［5］，揭開(kāi)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(kāi)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(xiàn)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(chǎng)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(chǎng)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線(xiàn)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(kāi)始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線(xiàn)路保護(hù)，1988年即開(kāi)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(xiàn)、地址總線(xiàn)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)。
電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的。現(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿(mǎn)足對(duì)當(dāng)前和未來(lái)微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過(guò)熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。(3)采用STD總線(xiàn)或PC總線(xiàn)，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。
繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿(mǎn)足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。\
2.2網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類(lèi)生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù))，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。
對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。
對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對(duì)未來(lái)三峽水電站500kV超高壓多回路母線(xiàn)提出了一種分布式母線(xiàn)保護(hù)的原理［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線(xiàn)保護(hù)分散成若干個(gè)(與被保護(hù)母線(xiàn)的回路數(shù)相同)母線(xiàn)保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證明是母線(xiàn)內(nèi)部故障則只跳開(kāi)本回路斷路器，將故障的母線(xiàn)隔離。在母線(xiàn)區(qū)外故障時(shí)，各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線(xiàn)保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線(xiàn)保護(hù)原理有較高的可靠性。因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí)，只能錯(cuò)誤地跳開(kāi)本回路，不會(huì)造成使母線(xiàn)整個(gè)被切除的惡性事故，這對(duì)于象三峽電站具有超高壓母線(xiàn)的系統(tǒng)樞紐非常重要。
由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2.3保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化
在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。
目前，為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線(xiàn)路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段，將來(lái)必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面作為測(cè)量量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化問(wèn)題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個(gè)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開(kāi)始［7］。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線(xiàn)性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線(xiàn)兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線(xiàn)性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果［8］?？梢灶A(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。
3結(jié)束語(yǔ)
建國(guó)以來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)代。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為：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，這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開(kāi)辟了活動(dòng)的廣闊天地。
作者單位：天津市電力學(xué)會(huì)(天津300072)
參考文獻(xiàn)
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5楊奇遜.微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ).北京：水利電力出版社，1988
6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBus
1繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
1.1信息數(shù)據(jù)源的分布
二次系統(tǒng)所具備的信息來(lái)源可大致分為3部分：
a)由變電站微機(jī)保護(hù)裝置經(jīng)RTU發(fā)送至調(diào)度端的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)；
b)繼電保護(hù)管理端(生技部門(mén)和繼電保護(hù)班組)所存放的設(shè)備管理資料、各類(lèi)試驗(yàn)記錄和運(yùn)行制度等；
c)其他系統(tǒng)中需要了解繼電保護(hù)數(shù)據(jù)或可以提供繼電保護(hù)有關(guān)數(shù)據(jù)和參考資料的數(shù)據(jù)源接口。
1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
怎樣有效地將信息數(shù)據(jù)源聯(lián)系起來(lái)，而對(duì)于各級(jí)用戶(hù)都能予以充分利用呢?我們可以考慮以調(diào)度監(jiān)控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源為中心，建立圖1系統(tǒng)。
通過(guò)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)集成各類(lèi)數(shù)據(jù)源，使用方法庫(kù)來(lái)支持各個(gè)不同等級(jí)客戶(hù)的分別應(yīng)用，利用網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)施數(shù)據(jù)交換，并且開(kāi)放MIS的數(shù)據(jù)接口，基本實(shí)現(xiàn)對(duì)二次保護(hù)數(shù)據(jù)資源的充分利用。
1.3系統(tǒng)方法與功能
1.3.1數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和方法庫(kù)
a)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是比傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)更高一級(jí)的數(shù)據(jù)組織形式，它不僅支持海量數(shù)據(jù)的處理，而且對(duì)于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、應(yīng)用程序接口、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等方面都具有更強(qiáng)的性能。
b)方法庫(kù)是封裝了一系列分析處理方法的規(guī)則庫(kù)，也是應(yīng)用程序軟件功能的集中表現(xiàn)，可通過(guò)設(shè)置各用戶(hù)權(quán)限來(lái)限制其對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的查詢(xún)和讀、寫(xiě)操作，維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，同時(shí)也限定了客戶(hù)的應(yīng)用范圍。
1.3.2軟件應(yīng)用功能
a)“三遙”數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理：各類(lèi)二次信息的查詢(xún)，和以前定檢、定試記錄的比較，動(dòng)作時(shí)間和次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，故障、事故等報(bào)警事件的指示和響應(yīng)等。
b)二次設(shè)備試驗(yàn)的記錄管理、定試預(yù)告、定值單管理、材料管理等。主要由繼電保護(hù)班組人員填寫(xiě)，其他部門(mén)共享查詢(xún)。
c)二次設(shè)備圖形管理系統(tǒng)具備GIS功能，支持圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)相連，直接在圖形上查詢(xún)參數(shù)。
d)二次設(shè)備事故、缺陷記錄分析，各保護(hù)裝置運(yùn)行狀況分析。主要是繼電保護(hù)技術(shù)專(zhuān)責(zé)完成，其他部門(mén)共享查詢(xún)。
e)設(shè)立一次設(shè)備參數(shù)接口。如電流、電壓、功率因素和高壓設(shè)備試驗(yàn)記錄等，配合一次主接線(xiàn)圖查詢(xún)，可作為二次系統(tǒng)的輔助分析數(shù)據(jù)來(lái)源。
f)可使用電子函件和新聞公告板方便各部門(mén)間的信息交流。
1.3.3軟件開(kāi)發(fā)工具
采用Microsoft(微軟)公司系列工具軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在實(shí)用性和兼容性上都可以體現(xiàn)應(yīng)用的先進(jìn)性及廣泛性。
1.3.4系統(tǒng)建立模式
隨著Internet的廣泛應(yīng)用，信息資源的利用已成為企業(yè)發(fā)展的巨大動(dòng)力。我們?cè)诮ㄔO(shè)繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)時(shí)，也必須充分考慮這一點(diǎn)，要向大的外部空間提供可用的信息數(shù)據(jù)，也要從外部世界汲取各種綜合信息，故考慮采用intranet模式。
2系統(tǒng)特點(diǎn)
2.1實(shí)用性強(qiáng)
針對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中的實(shí)際問(wèn)題，解決了二次部分各類(lèi)數(shù)據(jù)源的共享和使用，特別對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)工作人員，可以更有效地進(jìn)行系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，提高保護(hù)運(yùn)行水平。
2.2可靠性高
易于維護(hù)和升級(jí)。由于采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和方法庫(kù)。整個(gè)信息管理系統(tǒng)運(yùn)行可靠性不再分散于各級(jí)用戶(hù)之間，而集中于網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，任一客戶(hù)工作站的突然損壞，也不影響整個(gè)系統(tǒng)其他部分的工作性能，而且恢復(fù)非常簡(jiǎn)單。對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)人員而言，升級(jí)換代只限于方法庫(kù)的改變，快捷方便。
2.3開(kāi)放性和先進(jìn)性
1繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
1.1信息數(shù)據(jù)源的分布
二次系統(tǒng)所具備的信息來(lái)源可大致分為3部分：
a)由變電站微機(jī)保護(hù)裝置經(jīng)RTU發(fā)送至調(diào)度端的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)；
b)繼電保護(hù)管理端(生技部門(mén)和繼電保護(hù)班組)所存放的設(shè)備管理資料、各類(lèi)試驗(yàn)記錄和運(yùn)行制度等；
c)其他系統(tǒng)中需要了解繼電保護(hù)數(shù)據(jù)或可以提供繼電保護(hù)有關(guān)數(shù)據(jù)和參考資料的數(shù)據(jù)源接口。
1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
怎樣有效地將信息數(shù)據(jù)源聯(lián)系起來(lái)，而對(duì)于各級(jí)用戶(hù)都能予以充分利用呢?我們可以考慮以調(diào)度監(jiān)控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源為中心，建立圖1系統(tǒng)。
通過(guò)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)集成各類(lèi)數(shù)據(jù)源，使用方法庫(kù)來(lái)支持各個(gè)不同等級(jí)客戶(hù)的分別應(yīng)用，利用網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)施數(shù)據(jù)交換，并且開(kāi)放MIS的數(shù)據(jù)接口，基本實(shí)現(xiàn)對(duì)二次保護(hù)數(shù)據(jù)資源的充分利用。
1.3系統(tǒng)方法與功能
1.3.1數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和方法庫(kù)
a)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是比傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)更高一級(jí)的數(shù)據(jù)組織形式，它不僅支持海量數(shù)據(jù)的處理，而且對(duì)于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、應(yīng)用程序接口、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等方面都具有更強(qiáng)的性能。
b)方法庫(kù)是封裝了一系列分析處理方法的規(guī)則庫(kù)，也是應(yīng)用程序軟件功能的集中表現(xiàn)，可通過(guò)設(shè)置各用戶(hù)權(quán)限來(lái)限制其對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的查詢(xún)和讀、寫(xiě)操作，維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，同時(shí)也限定了客戶(hù)的應(yīng)用范圍。
1.3.2軟件應(yīng)用功能
a)“三遙”數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理：各類(lèi)二次信息的查詢(xún)，和以前定檢、定試記錄的比較，動(dòng)作時(shí)間和次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，故障、事故等報(bào)警事件的指示和響應(yīng)等。
b)二次設(shè)備試驗(yàn)的記錄管理、定試預(yù)告、定值單管理、材料管理等。主要由繼電保護(hù)班組人員填寫(xiě)，其他部門(mén)共享查詢(xún)。
c)二次設(shè)備圖形管理系統(tǒng)具備GIS功能，支持圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)相連，直接在圖形上查詢(xún)參數(shù)。
d)二次設(shè)備事故、缺陷記錄分析，各保護(hù)裝置運(yùn)行狀況分析。主要是繼電保護(hù)技術(shù)專(zhuān)責(zé)完成，其他部門(mén)共享查詢(xún)。
e)設(shè)立一次設(shè)備參數(shù)接口。如電流、電壓、功率因素和高壓設(shè)備試驗(yàn)記錄等，配合一次主接線(xiàn)圖查詢(xún)，可作為二次系統(tǒng)的輔助分析數(shù)據(jù)來(lái)源。
f)可使用電子函件和新聞公告板方便各部門(mén)間的信息交流。
1.3.3軟件開(kāi)發(fā)工具
繼電保護(hù)裝置的拒動(dòng)和誤動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。但提高其不拒動(dòng)和提高其不誤動(dòng)作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷性質(zhì)的不同，拒動(dòng)和誤動(dòng)所造成的危害往往不同。例如當(dāng)系統(tǒng)中有充足的旋轉(zhuǎn)備用容量，輸電線(xiàn)路很多，各系統(tǒng)之間和電源與負(fù)荷之間聯(lián)系很緊密時(shí)由于繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)變壓器或輸電線(xiàn)路切除而給電力系統(tǒng)造成的影響可能很?。坏绻l(fā)電機(jī)變壓器或輸電線(xiàn)路故障時(shí)繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)作，將會(huì)造成設(shè)備的損壞或系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。在此情況下提高繼電保護(hù)裝置不拒動(dòng)的可靠性比提高其不誤動(dòng)的可靠性更為重要。但在系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用容量很少及各系統(tǒng)之間和負(fù)荷和電源之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作使發(fā)電機(jī)變壓器或輸電線(xiàn)切除時(shí)，將會(huì)引起對(duì)負(fù)荷供電的中斷甚至造成系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，損失是巨大的。而當(dāng)某一保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，其后備保護(hù)仍可以動(dòng)作而切除故障，因此在這種情況下提高繼電保護(hù)裝置不誤動(dòng)的可靠性比提高其不拒動(dòng)的可靠性更為重要。
2保護(hù)裝置評(píng)價(jià)指標(biāo)
2.1繼電保護(hù)裝置屬于可修復(fù)元件，在分析其可靠性時(shí)，應(yīng)該先正確劃分其狀態(tài)，常見(jiàn)的狀態(tài)有：①正常運(yùn)行狀態(tài)。這是保護(hù)裝置的正常狀態(tài)。②檢修狀態(tài)。為使保護(hù)裝置能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行檢修，檢修時(shí)保護(hù)裝置退出運(yùn)行。③正常動(dòng)作狀態(tài)。這是指被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置正確動(dòng)作于跳閘的狀態(tài)。④誤動(dòng)作狀態(tài)。是指保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作時(shí)，它錯(cuò)誤動(dòng)作的狀態(tài)。例如，由于整定錯(cuò)誤，發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，保護(hù)裝置錯(cuò)誤動(dòng)作于跳閘。⑤拒動(dòng)作狀態(tài)。是指保護(hù)裝置應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，它拒絕動(dòng)作的狀態(tài)。例如，由于整定錯(cuò)誤或內(nèi)部機(jī)械故障而導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動(dòng)。⑥故障維修狀態(tài)。保護(hù)裝置發(fā)生故障后對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)所處的狀態(tài)。
2.2目前常用的評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)有
2.2.1正確動(dòng)作率即一定期限內(nèi)(例如一年)被統(tǒng)計(jì)的繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比。用公式表示為：
正確動(dòng)作率=(正確動(dòng)作次數(shù)，總動(dòng)作次數(shù))×100
用正確動(dòng)作率可以觀測(cè)該繼電保護(hù)系統(tǒng)每年的變化趨勢(shì)，也可以反映不同的繼電保護(hù)系統(tǒng)(如220kv與500kv)之間的對(duì)比情況，從中找出薄弱環(huán)節(jié)。
2.2.2可靠度r(t)是指元件在起始時(shí)刻正常的條件下，在時(shí)間區(qū)間(0，t)不發(fā)生故障的概率。對(duì)于繼電保護(hù)裝置，注意力主要集中在從起始時(shí)刻到首次故障的時(shí)間。
2.2.3可用率a(t)是指元件在起始時(shí)刻正常工作的條件下，時(shí)刻t正常工作的概率。可靠度與可用率的不同在于，可靠度中的定義要求元件在時(shí)間區(qū)間(0，t)連續(xù)的處于正常狀態(tài)，而可用率則無(wú)此要求。
2.2.4故障率是指元件從起始時(shí)刻直到時(shí)刻t完好條件下，在時(shí)刻t以后單位時(shí)間里發(fā)生故障的概率。
2.2.5平均無(wú)故障工作時(shí)間建設(shè)從修復(fù)到首次故障之間的時(shí)間間隔為無(wú)故障工作時(shí)間，則其數(shù)學(xué)期望值為平均無(wú)故障工作時(shí)間。
2.2.6修復(fù)率m(t)是指元件自起始時(shí)刻直到時(shí)刻t故障的條件下，自時(shí)刻t以后每單位時(shí)間里修復(fù)的概率
2.2.7平均修復(fù)時(shí)間mttr平均修復(fù)時(shí)間是修復(fù)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望值。310kv供電系統(tǒng)繼電保護(hù)
10KV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運(yùn)行。
3.110KV供電系統(tǒng)的幾種運(yùn)行狀況
3.1.1供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行這種狀況系指系統(tǒng)中各種設(shè)備或線(xiàn)路均在其額定狀態(tài)下進(jìn)行工作；各種信號(hào)、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)的運(yùn)行狀況；
3.1.2供電系統(tǒng)的故障這種狀況系指某些設(shè)備或線(xiàn)路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并有可能使事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大的運(yùn)行狀況：
3.1.3供電系統(tǒng)的異常運(yùn)行這種狀況系指系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到了破壞，但尚未構(gòu)成故障時(shí)的運(yùn)行狀況。
3.210KV供電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)
3.2.1在供電系統(tǒng)中運(yùn)行正常時(shí)，它應(yīng)能完整地、安全地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，為值班人員提供可靠的運(yùn)行依據(jù)：
3.2.2如供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，它應(yīng)能自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行：
3.2.3當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時(shí)，它應(yīng)能及時(shí)地、準(zhǔn)確地發(fā)出信號(hào)或警報(bào)，通知值班人員盡快做出處理。
3.3幾種常用電流保護(hù)的分析
3.3.1反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短；短路電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，這種保護(hù)就叫做反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)雖外部接線(xiàn)簡(jiǎn)單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動(dòng)作的準(zhǔn)確性、速動(dòng)性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。
3.3.2定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)，時(shí)間是恒定的，時(shí)間是靠時(shí)間繼電器的整定來(lái)獲得的。時(shí)間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護(hù)方式就稱(chēng)為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。
繼電器的構(gòu)成。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)是由電磁式時(shí)間繼電器(作為時(shí)限元件)、電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件)、電磁式信號(hào)繼電器(作為信號(hào)元件)構(gòu)成的。它一般采用直流操作，須設(shè)置直流屏。
定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的基本原理。在10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時(shí)間繼電器和一只信號(hào)繼電器構(gòu)成。保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間只決定于時(shí)間繼電器的預(yù)先整定的時(shí)間，而與被保護(hù)回路的短路電流大小無(wú)關(guān)，所以這種過(guò)電流保護(hù)稱(chēng)為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。
第二階段：到了八十年代，晶體管繼電保護(hù)得到了快速發(fā)展，如由南京自動(dòng)化設(shè)備廠(chǎng)與天津大學(xué)合作研發(fā)的500kV晶體管方向高頻保護(hù)，成功運(yùn)用在葛洲壩500kV線(xiàn)路上，這代表著我國(guó)繼電保護(hù)取得了重大成功。
第三階段：到了九十年代初期，起主導(dǎo)地位的是集成電路保護(hù)的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用。例如：由南京電力自動(dòng)化研究院所研發(fā)的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)，便起到了巨大作用。
第四階段：九十年代初期之后，繼電保護(hù)在我國(guó)呈現(xiàn)了高速的發(fā)展勢(shì)態(tài)。其中的微機(jī)線(xiàn)路保護(hù)裝置，是在一九九一年通過(guò)鑒定的，它是由南京電力自動(dòng)化研究院研制成功的。微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)則是在1993年通過(guò)鑒定的，它是由天津大學(xué)和南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠(chǎng)合作研發(fā)而成的。當(dāng)然，原理不同與機(jī)型不同的微機(jī)線(xiàn)路及主設(shè)備保護(hù)，均有著各自的優(yōu)勢(shì)，它們?yōu)殡娏ο到y(tǒng)提供了性能及質(zhì)量?jī)?yōu)化的繼電保護(hù)裝置。在微機(jī)保護(hù)裝置的致力研究背景下，基于微機(jī)保護(hù)軟件及算法等方面均獲得了較為顯著的理論成果。顯然，自九十年代后，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)所呈現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)是微機(jī)保護(hù)。
2電氣工程智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
在此系統(tǒng)當(dāng)中，將專(zhuān)家系統(tǒng)引進(jìn)電氣CAD當(dāng)中，所使用的語(yǔ)言是編譯型TurboPROLOG語(yǔ)言，同時(shí)還采取了另外兩種語(yǔ)言與交互的方式編制引入電氣ICAD系統(tǒng)，這兩種語(yǔ)言即為：AutoLISP語(yǔ)言和FOR－TRAN77語(yǔ)言。如此一來(lái)，便能夠使各類(lèi)語(yǔ)言本身的優(yōu)勢(shì)得到充分利用，同時(shí)也使程序的編制更加簡(jiǎn)便。在用戶(hù)菜單的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使系統(tǒng)提供的能力得到了有效補(bǔ)充，并將無(wú)功功率補(bǔ)充專(zhuān)家系統(tǒng)，進(jìn)而以嵌入的方式到達(dá)CAD系統(tǒng)當(dāng)中。通過(guò)用戶(hù)菜單，用戶(hù)能夠非常方便地對(duì)自己的工作方式進(jìn)行選擇。該系統(tǒng)具備的顯著的特點(diǎn)包括：簡(jiǎn)潔、直觀且容易被用戶(hù)接受等。還能夠讓用戶(hù)在短時(shí)間之內(nèi)對(duì)操作方法進(jìn)行充分掌握，對(duì)相應(yīng)的子模塊極為便利地使用。另外，還降低了設(shè)計(jì)的成本，使設(shè)計(jì)效率得到有效提高，從而使設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)得到很大程度減輕。
3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)探究
專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及類(lèi)型知識(shí)的描述，表現(xiàn)出了一些明顯的缺陷，主要體現(xiàn)為過(guò)于簡(jiǎn)單化，不能使系統(tǒng)的通用性與擴(kuò)展性得到充分滿(mǎn)足。因此，針對(duì)這方面的不足，提出通用的知識(shí)表示方法便顯得極為重要?；诤暧^層面分析，電氣設(shè)計(jì)屬于一個(gè)正向推理的過(guò)程，使部分初始數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)推理機(jī)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)規(guī)則匹配及沖突的解決，最終得出相應(yīng)的結(jié)論。對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這些初始數(shù)據(jù)便是一次系統(tǒng)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)及參數(shù)對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。對(duì)于一些主設(shè)備的繼點(diǎn)保護(hù)的初步設(shè)計(jì)而言，如變壓器等，所使用的以此系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)參數(shù)種類(lèi)使用關(guān)聯(lián)組元進(jìn)行表達(dá)。其中，關(guān)聯(lián)組員表達(dá)形式為：（對(duì)象名：屬性名＝屬性值），它與孤立對(duì)象屬性概念的描述相適應(yīng)；關(guān)系謂詞表示形式為：（主體對(duì)象名，客體對(duì)象名：謂詞屬性名＝屬性值），在對(duì)事實(shí)等一系列知識(shí)進(jìn)行表示的情況下，不但具備對(duì)象實(shí)體的屬性，而且也具備多個(gè)對(duì)象間所維系的關(guān)系。對(duì)于一個(gè)變壓器保護(hù)系統(tǒng)框架的主要構(gòu)成，主要包括：系統(tǒng)級(jí)、保護(hù)方式級(jí)以及故障類(lèi)型保護(hù)級(jí)等。對(duì)于每一級(jí)的框架，都擁有相似的結(jié)構(gòu)，同時(shí)每一個(gè)框架都?xì)w屬于一個(gè)更高級(jí)的框架。為系統(tǒng)當(dāng)中一個(gè)電流繼電器框架的具體描述過(guò)程。此框架表示的對(duì)象實(shí)體是CR繼電器，系統(tǒng)編號(hào)是56，歸屬46號(hào)低壓過(guò)流保護(hù)方式框架。其中最為簡(jiǎn)單的屬性槽是“相數(shù)＝1”，它的屬性值在設(shè)計(jì)推理中的賦值是由規(guī)則以直接的方式?jīng)Q定的。能在推理過(guò)程中以直接的方式賦值的是“Iset=”，或者，在需計(jì)算的情況下通過(guò)ISETO的調(diào)用對(duì)賦值進(jìn)行計(jì)算，另外還能夠?qū)Χㄖ盗斜鞩list有用戶(hù)進(jìn)行調(diào)出，然而以自行的方式對(duì)賦值進(jìn)行選擇。位于框架槽的是“型號(hào)=DL233/6”，它能夠?qū)唧w繼電器DL233/6進(jìn)行引出。框架所表現(xiàn)出來(lái)的嵌套關(guān)系能夠?qū)φw保護(hù)系統(tǒng)的描述發(fā)揮重要作用。此框架系統(tǒng)形成了具有復(fù)雜特性的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)中的子框架能夠?qū)Ω缚蚣艿牟壑导s定進(jìn)行更改或繼承。如此一來(lái)，不但能夠使表示的信息能夠節(jié)省，從而降低數(shù)據(jù)冗余；而且還能夠非常簡(jiǎn)單地使信息的一致性得到有效維持。
一、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(chǎng)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(kāi)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(chǎng)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500kV線(xiàn)路上，結(jié)束了500kV線(xiàn)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(kāi)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(chǎng)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(xiàn)路上運(yùn)行。
我國(guó)從70年代末即已開(kāi)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(xiàn)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［5］，揭開(kāi)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(kāi)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(xiàn)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(chǎng)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(chǎng)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(xiàn)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(kāi)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。
二、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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線(xiàn)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(kāi)始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線(xiàn)路保護(hù)，1988年即開(kāi)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(xiàn)、地址總線(xiàn)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)。
電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過(guò)用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的。現(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿(mǎn)足對(duì)當(dāng)前和未來(lái)微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過(guò)熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。(3)采用STD總線(xiàn)或PC總線(xiàn)，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。
繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿(mǎn)足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。
2.2網(wǎng)絡(luò)化
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類(lèi)生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù))，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。
對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。
對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對(duì)未來(lái)三峽水電站500kV超高壓多回路母線(xiàn)提出了一種分布式母線(xiàn)保護(hù)的原理，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線(xiàn)保護(hù)分散成若干個(gè)(與被保護(hù)母線(xiàn)的回路數(shù)相同)母線(xiàn)保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)，每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證明是母線(xiàn)內(nèi)部故障則只跳開(kāi)本回路斷路器，將故障的母線(xiàn)隔離。在母線(xiàn)區(qū)外故障時(shí)，各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線(xiàn)保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線(xiàn)保護(hù)原理有較高的可靠性。因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí)，只能錯(cuò)誤地跳開(kāi)本回路，不會(huì)造成使母線(xiàn)整個(gè)被切除的惡性事故，這對(duì)于象三峽電站具有超高壓母線(xiàn)的系統(tǒng)樞紐非常重要。
由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2.3保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化
在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。
目前，為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線(xiàn)路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段，將來(lái)必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面作為測(cè)量量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化問(wèn)題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個(gè)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。
2.4智能化
近年來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開(kāi)始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線(xiàn)性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線(xiàn)兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一非線(xiàn)性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果?？梢灶A(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。
三、結(jié)束語(yǔ)
前言
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，微機(jī)型保護(hù)和故障錄波裝置在系統(tǒng)中所占的比例日益加大，錄取系統(tǒng)故障信息的能力也日益加強(qiáng)。為了充分發(fā)揮微機(jī)型裝置的優(yōu)良性能，山西省從97年開(kāi)始，在經(jīng)過(guò)充分調(diào)研及可行性研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模及其實(shí)現(xiàn)方式，確定了系統(tǒng)的技術(shù)方案，并于2000年6月建成系統(tǒng)并投入運(yùn)行。目前，該系統(tǒng)連接了山西電網(wǎng)十個(gè)220KV變電站的微機(jī)型保護(hù)和故障錄波裝置。
繼電保護(hù)故障信息分析處理系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后將完整的保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告和錄波報(bào)告迅速傳送到省調(diào)及相關(guān)繼電保護(hù)部門(mén)，使所有關(guān)心故障狀況的人員（尤其是調(diào)度人員）能及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)的故障情況，提高事故的分析處理水平。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)人員在日常運(yùn)行中對(duì)全網(wǎng)微機(jī)型保護(hù)和錄波裝置運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大大提高了系統(tǒng)保護(hù)裝置的健康運(yùn)行水平。
1系統(tǒng)組成
山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)組成如圖一所示。
1.1變電站端
在變電站端設(shè)置專(zhuān)門(mén)的子站系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的硬件單獨(dú)組屏，盡量不影響原有保護(hù)和錄波裝置的獨(dú)立運(yùn)行性能。管理屏通過(guò)Modem與調(diào)度端中心站連接，通過(guò)工控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。工控機(jī)經(jīng)由插在IPC中的多功能MOXA卡將RS-232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485/422信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行串行口擴(kuò)展，經(jīng)雙絞線(xiàn)連接到站內(nèi)微機(jī)保護(hù)和故障錄波設(shè)備。管理屏裝設(shè)一臺(tái)GPS授時(shí)裝置，為了盡量減少對(duì)運(yùn)行裝置的影響，GPS僅采用了“軟對(duì)時(shí)”方式，即GPS只校正工控機(jī)的時(shí)鐘，工控機(jī)再通過(guò)串口為所連接的裝置對(duì)時(shí)。非微機(jī)保護(hù)裝置及其它監(jiān)控信號(hào)以開(kāi)關(guān)量的方式接入變電站管理屏。
工控機(jī)以各連接設(shè)備的通訊協(xié)議接收數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，錄波器數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為ANSI/IEEEc37，111-1991COMTRADE格式，保護(hù)報(bào)告轉(zhuǎn)成文本文件，以TCP/IP協(xié)議與調(diào)度端中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
1.2中心站端
中心站設(shè)一臺(tái)通訊主機(jī)和一臺(tái)數(shù)據(jù)管理服務(wù)器。通訊主機(jī)通過(guò)MODEM經(jīng)專(zhuān)用微波話(huà)路與變電站管理屏連接，系統(tǒng)發(fā)生故障后可同時(shí)接收相關(guān)變電站上傳的信息，經(jīng)分析處理后將最終數(shù)據(jù)存入管理服務(wù)器。服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)所有變電站的信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)初步分析，并經(jīng)維護(hù)人員歸納、總結(jié)后通過(guò)Internet，每個(gè)終端可以共享服務(wù)器提供的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)及資源,實(shí)現(xiàn)整個(gè)局域網(wǎng)對(duì)最新故障數(shù)據(jù)的共享。同時(shí)，調(diào)度員可以瀏覽管理服務(wù)器上原始的故障數(shù)據(jù)及波形信息。通訊主機(jī)與服務(wù)器之間遵循TCP/IP（FTP）協(xié)議。
2系統(tǒng)功能
2.1故障信息的及時(shí)、準(zhǔn)確處理功能
變電站管理機(jī)能自動(dòng)完成對(duì)本站所連接的保護(hù)和錄波裝置的正常查詢(xún)、動(dòng)作報(bào)告和自檢報(bào)告的自動(dòng)搜集和分析處理，當(dāng)分析到有保護(hù)跳閘報(bào)告時(shí)能自動(dòng)撥號(hào)將報(bào)告上傳至中心站，并在管理機(jī)上以醒目的方式就地顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有連接裝置動(dòng)作信息的自動(dòng)管理，提高了故障處理的自動(dòng)化水平。
管理屏的GPS裝置可以精確地同步各裝置的時(shí)鐘，極大地提高了系統(tǒng)故障分析的準(zhǔn)確性，消除了因時(shí)鐘的影響而造成事故分析不便的隱患。
通過(guò)遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，繼電保護(hù)各級(jí)管理部門(mén)在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)、準(zhǔn)確取得有關(guān)數(shù)據(jù)而無(wú)須趕到現(xiàn)場(chǎng)，縮短了處理故障的時(shí)間。
中心站后臺(tái)軟件具有完善的分析工具對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如故障測(cè)距、波形分析、矢量計(jì)算、諧波分析等。故障測(cè)距提供了多種算法，為故障點(diǎn)的查找?guī)?lái)很大方便。雙端測(cè)距算法的實(shí)現(xiàn)，大大提高了故障測(cè)距的精確度，這也正是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最有效、實(shí)用的故障處理功能。
2.2運(yùn)行設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控、維護(hù)功能
變電站定時(shí)對(duì)連接裝置進(jìn)行巡檢，一旦裝置有自檢異常報(bào)告，自動(dòng)收集并保存，同時(shí)可以就地顯示或聲響等方式提醒運(yùn)行人員。管理機(jī)每天自動(dòng)調(diào)取一次各裝置定值，也可由中心站遠(yuǎn)方操作隨時(shí)調(diào)取裝置定值。可自動(dòng)記錄接入變電站管理屏的開(kāi)關(guān)變位情況并給出漢化的變位信息和有關(guān)提示。
在中心站可以遠(yuǎn)方調(diào)取各連接裝置的實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)及波形、裝置自檢報(bào)告、開(kāi)關(guān)變位狀況、當(dāng)時(shí)定值等，監(jiān)視裝置的運(yùn)行狀況。對(duì)錄波裝置，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方啟動(dòng)錄波的功能。
2.3故障信息的管理、統(tǒng)計(jì)功能
中心站服務(wù)器管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于Browser/Server模式，采用滿(mǎn)足國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理功能。接入本系統(tǒng)的所有裝置的動(dòng)作信息、自檢信息及錄波數(shù)據(jù)都記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以方便地進(jìn)行不同條件的查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)，如按照單位、廠(chǎng)站、線(xiàn)路名、開(kāi)關(guān)號(hào)、保護(hù)及錄波裝置型號(hào)等，同時(shí)，要求該軟件具備查詢(xún)或統(tǒng)計(jì)后相應(yīng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存、備份、刪除等功能。
2.4圖形功能
中心站通訊機(jī)可顯示山西電網(wǎng)地理接線(xiàn)圖，通過(guò)點(diǎn)擊地理接線(xiàn)圖中任一變電站可調(diào)出該變電站的主接線(xiàn)圖及保護(hù)、錄波裝置的配置圖，點(diǎn)擊任一裝置即可調(diào)出該裝置的歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，有報(bào)告?zhèn)鞯街行恼緯r(shí)，變電站主接線(xiàn)圖中有明顯標(biāo)志自動(dòng)顯示故障報(bào)告的存在。圖形具有方便的編輯功能，如添加、刪除設(shè)備等。
3使用情況
3.1連接裝置
山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)連接了目前使用較多的微機(jī)型線(xiàn)路保護(hù)和故障錄波裝置及部分變壓器保護(hù)，還接入了部分開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
線(xiàn)路保護(hù)裝置：南自廠(chǎng)生產(chǎn)的WXB-11C/15型保護(hù)和南瑞生產(chǎn)的LFP-900系列保護(hù)
故障錄波裝置：南京銀山公司生產(chǎn)的YS-8A錄波器和電自院遠(yuǎn)動(dòng)室、深圳深寧公司生產(chǎn)的WDS-2B錄波器
變壓器保護(hù)裝置：南自廠(chǎng)生產(chǎn)的WBZ-03、04保護(hù)和南瑞生產(chǎn)的LFP-970系列保護(hù)
開(kāi)關(guān)量信號(hào)：根據(jù)各廠(chǎng)站的需要接入目前無(wú)法監(jiān)測(cè)到的信號(hào)。如各電壓等級(jí)母線(xiàn)接地信號(hào)、裝置直流電源消失信號(hào)等。
裝置的連接過(guò)程中，LFP-900系列保護(hù)和YS-8A錄波器比較容易接入，后臺(tái)接收的信息也與裝置本體差不多，但對(duì)于早期投產(chǎn)的微機(jī)型裝置，如WXB-11線(xiàn)路保護(hù)、WBZ-03/04變壓器保護(hù)及WDS-2B錄波器，如果進(jìn)行組網(wǎng)，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)。WXB-11需升級(jí)為WXB-11C型，WBZ-03/04變壓器保護(hù)，原裝置的運(yùn)行程序沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)功能，需要對(duì)程序進(jìn)行修改，而WDS-2B錄波器需升級(jí)為WDS-2E型。對(duì)于這些裝置的聯(lián)網(wǎng)，需要做的工作很多，但聯(lián)網(wǎng)后調(diào)取的信息非常有限，上傳報(bào)告的內(nèi)容比裝置本體打印的內(nèi)容少得多，運(yùn)行中還存在許多問(wèn)題，如WXB-11C/15保護(hù)，只能調(diào)取兩個(gè)周波的故障波形，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法與變電站管理屏通訊的情況，原因是保護(hù)裝置的打印機(jī)卡紙，卡紙時(shí)保護(hù)串口不進(jìn)行通訊；WBZ-03/04保護(hù)組網(wǎng)后，WBZ-03裝置不能調(diào)取定值，WBZ-04裝置調(diào)取的定值有一項(xiàng)錯(cuò)誤。所以，在建立保護(hù)故障信息系統(tǒng)時(shí)，早期的微機(jī)型裝置是否接入，其必要性有待于進(jìn)一步探討。
3.2系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）保護(hù)及錄波裝置的動(dòng)作、自檢報(bào)告在變電站端經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后，文件體積比較小，傳輸速率較高，同時(shí)，通訊模塊軟件支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，縮短了占用通道時(shí)間，提高了遠(yuǎn)傳成功率。
（2）對(duì)變電站連接的各種裝置的通信軟件采用了模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)不同廠(chǎng)站的設(shè)備通過(guò)連接裝置的設(shè)置完成通訊軟件設(shè)置，而無(wú)需重新編制軟件，當(dāng)變電站擴(kuò)容或設(shè)備變更時(shí)，站端軟件調(diào)整、維護(hù)工作量小，使用方便。
（3）中心站軟件具備靈活、豐富的故障分析功能?？梢燥@示有關(guān)電氣量的曲線(xiàn)和相量，當(dāng)光標(biāo)在曲線(xiàn)上移動(dòng)時(shí)，可實(shí)時(shí)顯示光標(biāo)所在位置各電氣量的有效值、瞬時(shí)值、相角、諧波值等；可對(duì)選定的曲線(xiàn)進(jìn)行疊加、拉伸、壓縮、放大、縮小等顯示。
（4）提供了對(duì)故障線(xiàn)路的多種測(cè)距算法，有單端測(cè)距、雙端測(cè)距、對(duì)側(cè)助增測(cè)距。
3.3存在問(wèn)題商榷
山西電網(wǎng)故障信息分析處理系統(tǒng)于2000年6月投入試運(yùn)行，運(yùn)行期間經(jīng)歷了十多次系統(tǒng)故障，故障報(bào)告基本完整，但時(shí)效性不佳。根據(jù)運(yùn)行情況分析，有一些問(wèn)題值得在建設(shè)信息系統(tǒng)時(shí)引起重視：
1、為了確保電網(wǎng)故障時(shí)故障數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，中心站與變電站之間傳輸通道最好是數(shù)據(jù)網(wǎng)通道。在不具備數(shù)據(jù)網(wǎng)而用微波電話(huà)傳輸時(shí)，要求通訊軟件具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力，否則難以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)故障數(shù)據(jù)的自動(dòng)上傳，中心站向下訪(fǎng)問(wèn)也容易受阻，大大影響了對(duì)電網(wǎng)故障的判斷、處理。
2、變電站端系統(tǒng)連接保護(hù)及錄波設(shè)備后，抗干擾問(wèn)題應(yīng)予以高度重視。保護(hù)和錄波裝置連接的規(guī)約轉(zhuǎn)換盒應(yīng)是有源設(shè)備，以提高其抗干擾能力。從保護(hù)串口到變電站管理屏的整個(gè)回路（包括規(guī)約轉(zhuǎn)換盒、雙絞線(xiàn)、串口轉(zhuǎn)換及擴(kuò)展MOXA卡）的抗干擾能力都應(yīng)滿(mǎn)足抗干擾的要求。
3、故障信息系統(tǒng)建設(shè)時(shí)應(yīng)同時(shí)建立起變電站二次設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)由變電站端系統(tǒng)填寫(xiě)和修改，與變電站主接線(xiàn)圖、二次設(shè)備分布圖的繪制相結(jié)合，一次完成。調(diào)度端中心站可以調(diào)用該數(shù)據(jù)庫(kù)并可實(shí)現(xiàn)所有聯(lián)網(wǎng)變電站二次設(shè)備參數(shù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)等管理功能。
4、變電站管理機(jī)不僅要實(shí)現(xiàn)對(duì)連接設(shè)備的訪(fǎng)問(wèn)，而且要進(jìn)行智能管理。如對(duì)設(shè)備的定值、定值區(qū)號(hào)、開(kāi)入量、連接情況等進(jìn)行監(jiān)視，記錄其變更時(shí)間及變更內(nèi)容，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行相應(yīng)處理。
5、變電站端與保護(hù)和錄波裝置通訊的管理軟件時(shí)序配合上應(yīng)合理，應(yīng)能確保與設(shè)備連接暢通，否則變電站管理屏經(jīng)常出現(xiàn)與設(shè)備連接不上的現(xiàn)象。
6、中心站對(duì)變電站端設(shè)備的訪(fǎng)問(wèn)不能僅通過(guò)一臺(tái)通訊主機(jī)進(jìn)行，MIS網(wǎng)上已被授權(quán)的其它終端應(yīng)能通過(guò)該機(jī)訪(fǎng)問(wèn)變電站設(shè)備。
4結(jié)束語(yǔ)
繼電保護(hù)故障信息分析處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和使用，標(biāo)志著繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)管理水平登上一個(gè)新臺(tái)階，為電力系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確分析、及時(shí)處理提供了重要的依據(jù)和手段。它的建立，為今后繼電保護(hù)動(dòng)作行為進(jìn)行智能化分析和仿真，為保護(hù)專(zhuān)家系統(tǒng)的建立奠定了基礎(chǔ)，必將為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行做出貢獻(xiàn)，為提高各專(zhuān)業(yè)技術(shù)管理的自動(dòng)化水平發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用。
繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的主站由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、全場(chǎng)信息管理系統(tǒng)、全場(chǎng)監(jiān)控信息系統(tǒng)、工作站、電力系統(tǒng)隔離裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等部分組成。主站負(fù)責(zé)對(duì)子站上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，它擁有一個(gè)龐大的歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行功能提供監(jiān)查、運(yùn)算分析、調(diào)控決策及制定檢修計(jì)劃。這些信息是主站運(yùn)行的主要數(shù)據(jù)，為高層管理用戶(hù)提供豐富的數(shù)據(jù)信息，并與其他站、系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)庫(kù)相連，達(dá)成數(shù)據(jù)共享?；痣姀S(chǎng)中的web服務(wù)器在原管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上能夠?yàn)g覽、查閱部分?jǐn)?shù)據(jù)，并在權(quán)限設(shè)置下，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息。全場(chǎng)由一個(gè)主站控制，其包括網(wǎng)絡(luò)、站點(diǎn)、服務(wù)器等均在同一網(wǎng)段內(nèi)，將火電廠(chǎng)的GPS數(shù)據(jù)信息與主站中收集到的信息進(jìn)行校對(duì)，數(shù)據(jù)的可靠性提高?；痣姀S(chǎng)監(jiān)控、保護(hù)的對(duì)象多，繼電保護(hù)系統(tǒng)中的子站可以通過(guò)主站中的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到共享。機(jī)組中繼電保護(hù)設(shè)備的種類(lèi)也較多，可以通過(guò)GPS數(shù)據(jù)與主站系統(tǒng)中數(shù)據(jù)設(shè)置同步，達(dá)成共享。
（2）采集站的作用
采集站是火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的終端數(shù)據(jù)采集單元，采集站分布于各個(gè)用電系統(tǒng)的配電室中，對(duì)常用負(fù)荷保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控、檢測(cè)，所采集的信息均在監(jiān)控、檢測(cè)范圍內(nèi)，并通過(guò)端口與其他采集站相連，在統(tǒng)一的信息平臺(tái)中進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。
（3）分系統(tǒng)子站的作用
分系統(tǒng)子站中的數(shù)據(jù)來(lái)源于采集站，通過(guò)計(jì)算機(jī)管理采集到的測(cè)量、保護(hù)、控制、故障信息，與主站連接，將整理后的數(shù)據(jù)傳送至主站。采集站中的數(shù)據(jù)能夠滿(mǎn)足子站所需，包括保護(hù)信息、監(jiān)控信息、PLC控制器信息、故障錄波器信息等。
2繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)價(jià)
火電廠(chǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)是對(duì)火電廠(chǎng)用電裝置、調(diào)度、信息、故障管理、監(jiān)控等信息的統(tǒng)一管理平臺(tái)，通過(guò)主站收集的采集站、子站的信息，對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存和分析，達(dá)到數(shù)據(jù)共享并應(yīng)用。新建設(shè)的繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有人機(jī)界面，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化操作，使電廠(chǎng)中一次電氣主接線(xiàn)路設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)直接顯示，能對(duì)保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行設(shè)定。該集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、系統(tǒng)化的管理系統(tǒng)，能對(duì)采集到的信息精準(zhǔn)的計(jì)算分析、歸納整理，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。此系統(tǒng)的建立很大程度上減輕了繼電保護(hù)工作人員的實(shí)地勘察工作，取代了人力的抄表、運(yùn)算、分析等工作，采用計(jì)算機(jī)計(jì)算數(shù)據(jù)，避免了人工計(jì)算出現(xiàn)誤差，提高工作效率的同時(shí)，對(duì)故障信息也能實(shí)時(shí)監(jiān)控，在管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可視化，為繼電保護(hù)人員的調(diào)度策略和檢修計(jì)劃提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。本文研究的火電廠(chǎng)嵌入式繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)還較為淺顯，應(yīng)該從多方面作深入性研究，例如，本文未涉及到的發(fā)電機(jī)、變壓器等主設(shè)備的診斷、監(jiān)控，在日后的研究中應(yīng)該結(jié)合工作人員的經(jīng)驗(yàn)建立更為完善的故障信息管理系統(tǒng)，將火電廠(chǎng)與電網(wǎng)繼電保護(hù)故障信息管理系統(tǒng)相結(jié)合，為火電廠(chǎng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)智能診斷、準(zhǔn)確定位、科學(xué)分析。
2繼電保護(hù)裝置維護(hù)的必要性分析
2.1繼電保護(hù)裝置維護(hù)的原因
繼電保護(hù)裝置廣泛用在變電站、發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)，主要工作內(nèi)容是用來(lái)檢測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行、記錄故障以及控制斷路器工作，進(jìn)而保證電網(wǎng)正常、可靠地運(yùn)行。計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及通訊技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展、規(guī)模的不斷擴(kuò)大和電壓等級(jí)的不斷提高對(duì)繼電保護(hù)提出許多新的要求。正是由于繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)的重要性，因此，繼電保護(hù)裝置可能存在的故障，就直接關(guān)系到了繼電保護(hù)裝置的維護(hù)好壞對(duì)于電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)方面產(chǎn)生的作用。繼電保護(hù)裝置可能存在的故障有：一是繼電器觸點(diǎn)松動(dòng)、開(kāi)裂或是觸點(diǎn)尺寸位置出現(xiàn)偏差，影響到了繼電器接觸的可靠性，觸點(diǎn)就是繼電器完成切換負(fù)荷的電接觸元件；二是繼電器玻璃絕緣子出現(xiàn)損傷問(wèn)題，繼電器的絕緣子是由金屬插腳以及玻璃經(jīng)過(guò)燒結(jié)而成，在日常的繼電器保護(hù)裝置的維護(hù)方面，由于調(diào)整、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)生的插腳彎曲，而產(chǎn)生玻璃絕緣子開(kāi)裂，造成繼電器保護(hù)裝置無(wú)法可靠通斷；三是由于繼電器自身的參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，造成電磁繼電器的鉚裝處松動(dòng)或結(jié)合強(qiáng)度差。四是繼電器保護(hù)裝置的線(xiàn)圈故障問(wèn)題，由于繼電器所使用的線(xiàn)圈種類(lèi)繁多，當(dāng)線(xiàn)圈多個(gè)交叉放在一起時(shí)，就容易產(chǎn)生碰撞交連，一旦將其分開(kāi)，就容易產(chǎn)生斷線(xiàn)。綜上所述，由于繼電氣保護(hù)裝置中所存在的問(wèn)題，在對(duì)其進(jìn)行維護(hù)時(shí)，應(yīng)基于以下幾個(gè)要求，積極地對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，以保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。
2.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置維護(hù)的要求
依據(jù)繼電保護(hù)裝置在整個(gè)電力系統(tǒng)中所承擔(dān)的任務(wù)，對(duì)于繼電保護(hù)裝置的維護(hù)應(yīng)基于選擇性、快速性、靈敏性、可靠性這“四性”的基本要求上。選擇性是指在對(duì)電網(wǎng)影響最小的地方實(shí)現(xiàn)斷路器的控制與操作，即斷開(kāi)距離事故點(diǎn)最近的開(kāi)關(guān)設(shè)備，從而保證供電系統(tǒng)的其他部分能正常運(yùn)行。選擇性除了決定于繼電保護(hù)裝置自身的性能外，還應(yīng)從滿(mǎn)足電源預(yù)算開(kāi)始，愈靠近產(chǎn)生故障的點(diǎn)，對(duì)于繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生的故障啟動(dòng)值愈小，產(chǎn)生操作所需要的時(shí)間就會(huì)越短?？焖傩允侵敢坏╇娐废到y(tǒng)產(chǎn)生短路，繼電器保護(hù)裝置能夠在最短的時(shí)間內(nèi)將故障所影響的范圍控制在最小的范圍內(nèi)，以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。繼電器保護(hù)裝置的維護(hù)能夠減輕故障元件的損壞程度，提高線(xiàn)路故障后自動(dòng)重合閘的成功率，并特別有利于故障后的電力系統(tǒng)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性。靈敏性是指是指繼電保護(hù)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)定要求動(dòng)作的故障和異常狀態(tài)能夠可靠動(dòng)作的能力。當(dāng)影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障產(chǎn)生時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠靈敏的感受并進(jìn)行靈敏的操作，以保證保護(hù)裝置的靈敏性系數(shù)的衡量。繼電保護(hù)裝置的維護(hù)能夠在實(shí)際的運(yùn)行中對(duì)繼電保護(hù)裝置的靈敏性給與具體的指標(biāo)，并在一般的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與運(yùn)行規(guī)程中進(jìn)行具體的操作。可靠性是指保障繼電保護(hù)裝置自身在保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠性，因而可以分為信賴(lài)性以及安全性?xún)纱蠓矫妗?duì)其進(jìn)行維護(hù)是要促使其能夠準(zhǔn)確的完成原本設(shè)計(jì)中所要求的一系列動(dòng)作，以及在非設(shè)計(jì)要求動(dòng)作的情況下，能夠保證其可靠地不動(dòng)作。
3電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行維護(hù)的措施
3.1檢驗(yàn)繼電保護(hù)裝置
在對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)于以下幾方面內(nèi)容應(yīng)給予及時(shí)的關(guān)注：首先，整組實(shí)驗(yàn)以及電流回路升流實(shí)驗(yàn)放在試驗(yàn)檢測(cè)的最后實(shí)施；二是上述兩項(xiàng)工作的完成，就嚴(yán)禁再次拔出插件、改變定值區(qū)以及改變二次回路等工作；三是在定期檢驗(yàn)中，在檢驗(yàn)完成后設(shè)備投入運(yùn)行，但是缺少負(fù)荷的情況下，不能測(cè)量負(fù)荷向量和打印負(fù)荷采樣值。
3.2保證定值區(qū)的正確性
