继电保护新技术及其发展趋势(讲座)

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1、继电保护新技术及其发展趋势主讲：李永丽教授天津大学电力自动化学院第一部分微机保护发展趋势第二部分特高压交直流系统保护与控制第三部分继电保护可靠性第四部分继电保护管理软件第五部分电力系统实时数字动态仿真微机保护的发展趋势一.高性能微处理器的应用二．微机保护的网络化三．保护、控制、测量、数据通讯一体化四．继电保护的智能化随着单片机应用的进一步深入，单片机技术也在不断发展。除了提高计算速度、指令周期和效率外，为了用户的需求，中断源、I/O口和定时器得到了充足的扩展，还有可编程的时钟输出、可编程的计数器阵列、看

2、门狗定时器、I²C串行总线接口等。随着单片机自身功能的不断提高，其适用范围亦更加广泛，表现在：操作电压范围和温度范围的放宽、晶振频率的提高、封装形式的多样化、片内程序和数据空间的加大，有的芯片片内只读存储器ROM空间已达64k。有的芯片还带有新型的可擦除非易失性记忆元件-闪存存储器（FLASH），可以通过在系统中编程(ISP:in-systemprogramming)或在应用中编程(IAP:in-applicationprogramming)以实现程序加载。有的芯片带有2k字节的电可擦除只读存储器(EE

3、PROM)。目前，新型单片机采用多流水线结构，CPU位数可达32位，其运算速度比标准单片机高出10倍以上。因此，8位机和32位机将成为单片机领域中的两个主流[3]。微处理器是数字式保护的核心。实践已经证明，基于高性能单片机，总线不出芯片的设计思想，是提高装置整体可靠性的有效方法，对微机保护的稳定运行起到了非常重要的作用。微处理器发展的重要趋势的单片机与DSP芯片的进一步融合。单片机除了保持本身适用于控制系统的要求外，在计算能力和运算速度方面不断融入DSP技术和功能，如具有DSP运算指令，高精度浮点运算能

4、力及硬件并行指令处理功能等。而同时专用DSP芯片也在向单片化发展。这些都为实现总线不出芯片的设计思想，改善保护的特性奠定了坚实的基础。二．微机保护的网络化计算机网络作为信息和数据通讯工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产活动和社会生活的面貌发生了根本的变化。它深刻地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，所有继电保护装置除了纵差动保护和纵联保护外，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切除故障元件，缩小事故影响的范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通讯手段。

5、国外早已提出过系统保护的概念。虽然当时限于在GPS系统中，共有24颗卫星绕地球轨道运行。它们距地面约20000km。地球表面任一点均可接收到卫星发出的精度在luS以内的时间脉冲。这样，电力系统中任一变电站均可接收GPS发来的精确时间脉冲给当地测量电压或电流波形以时间标记，其标度的相位精度对50Hz的波形为0。018゜。光纤通信系统将各变电站的测量量收集汇总处理后，即可得到各变电站之间动态相量的变化，并据此实施相量控制。电力系统的大面积停电都与保护与控制装置的动作有关。2003年北美东部“8.14”大停电

6、的教训为：应该在统一的框架下，有机地结合电力体制、市场运营、监管规则、规划设计、仿真分析、信息工程、调度运行、控制技术、科技投入和人才培训等因素。国外的大停电事故，我们应考虑的重要问题是：为什么在故障发展过程中运行人员不能及时处理任其演变为系统振荡？为什么大停电的时间竟然长达29小时？技术方面的教训包括必须完善并协调各级信息系统和紧急控制，采用自适应的系统保护装置以及电力系统和电力市场的动态仿真器等。三．保护、控制、测量、数据通讯一体化保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机。是电力系统计算机网络上

7、的一个智能终端。它可以从网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元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此每个微机保护装置不仅可以完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可以完成测量、控制、数据通讯的功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通讯一体化过去为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室，这似乎是天经地义的。大量控制电缆的敷设，不但需要大量投资，而且使二次回路非常复杂。如果将上述的保护、控制

8、、测量、数据通讯一体化的微机保护综合装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。并且如果用光纤作为网络的传输介质还可免除电磁干扰。现在光电流互感器（OCT）和光电压互感器（OPT）已在研究试验、现场运行阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OCT和OPT的情况下，保护装置应放在距OCT和OPT最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OCT和