电力系统继电保护技术探析.doc

1、摘要.第一章 概述.1.1 继电保护装置的作用与任务.1.2 继电保护的组成及工作原理.1.3 对继电保护装置的要求.第二章 常用的保护继电器.2.1 继电器的基本概念.2.2 常用继电器的结构与工作原理.2.3 继电器主要产品技术参数.2.4 继电器测试.2.5 继电器的电符号和触点形式.第三章 电流保护装置的接线方式.3.1 剩余电流保护装置接线要点.3.2 其他注意事项.第四章 电网的过电流保护.4.1开式电网的定时限过电流保护.4.2 开式电网的反时限过电流保护.4.3 电流速断保护.第五章 电力系统继电保护技术的现状与发展.5.1 继电保护发展现状.5.2 继电保护的未来发展.结语.

2、 致谢. .参考文献. . 【摘要】主要介绍继电器的基本概念，常用继电器的结构与工作原理，电流保护装置常用的三种接线方式，点讨论了电网的过电流保护。回顾了我国电力系统继电保护技术发展的过程，概述了微机继电保护技术的成就，提出了未来继电保护技术发展的趋势是：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化【关键词】继电器；电流保护；过电流保护；继电保护；现状；发展第一章 概述1.1 继电保护装置的作用与任务厂矿供电系统在运行中，可能发生一些故障和出现各种不正常运行状态。常见的主要故障有相间短路，中性点直接接地系统的单相接地短路和变压器，电动机及电力电容器等可能发生的匝间或层间短路。

3、短路故障一般均有很大的短路电流产生，并伴随有强烈的电弧，产生很大的热量和电动力，使故障回路内的电气设备遭受损坏，而且短路后，故障点处和附近的电网电压要急剧下降，影响其他用户的正常生产，严重的短路故障可导致整个系统的解裂，给供电系统造成严重的后果。为了尽可能快的消除发生故障的可能性，在平时应搞好设备，线路的维护与管理。为避免故障和不正常运行状态造成严重后果，保障供电的安全性和可靠性，在电力系统中必须装设继电保护装置。所谓继电保护装置是一种能够反映电力系统中电气设备或线路发生故障或不正常运行状态，并能使断路器跳闸和发出信号的自动装置。继电保护装置的基本任务： （1）当被保护线路或设备发生故障时，继

4、电保护装置能自动，迅速，准确而有选择地借助断路器将故障元件断开，以保证系统其他部分正常运行，减轻事故危害，防止事故蔓延，使故障元件免受进一步的损坏。 （2） 当被保护设备或线路出现不正常运行状态时保护装置能够发出信号，及时提醒工作人员采取有效措施，以消除不正常运行状态，防止事故发生。 （3） 继电保护装置与供电系统的自动化装置（如自动重合闸，备用电源自动投入装置等）相配合，缩短事故停电时间，提高供电系统运行的可靠性。1.2 继电保护的组成及工作原理供电系统出现故障时，将引起电流的增加和电压的降低，以及电流，电压间相位角的变化。因此，利用故障时的参数与正常运行时的参数的差值，就可以组成不同原理和

5、类型的继电保护装置。例如，利用短路时电流增大的特征，可组成过电流保护；利用系统电压降低的特征，可组成低电压保护；利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可组成差动保护。此外可根据电气设备的不同特点实现反应非电量的保护。如反应变压器油箱内故障的瓦斯保护，反应电机绕组温度升高的过负荷保护等。继电保护装置的种类比较多，其原理结构如下图所示，基本上由测量元件，逻辑元件，执行元件组成。 1.3 对继电保护装置的要求为了使继电保护装置能准确及时地完成上述任务，在设计和选择继电保护装置时，主要应满足四个基本要求，即选择性，速动性，灵敏性和可靠性。选择性是指当供电系统发生故障时，要求继电保护装置应使离故障点

6、最近的断路器首先跳闸，使停电范围尽量缩小，保证无故障部分继续运行，保护装置的这种性能称为选择性。速动性是指系统中发生短路故障时，继电保护以尽可能短的时限将故障从电网中切除，以减轻故障的危害程度，加速系统电压的恢复，为电动机自启动创造条件。切除故障的时间是指从发生短路起，至断路器跳闸，电弧熄灭为止所需的时间，它等于保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和。因此，为了保证速动性，除选用快速动作的继电保护装置之外，还应选择快速动作的断路器，目前这两者加在一起的最短时间为0.1s左右。灵敏性是指保护装置对保护范围内发生故障的反应能力。可靠性是指在保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置应正确动作，

7、不应拒动；在不该动作时，不应误动。继电保护装置的拒动和误动都将使事故扩大，造成严重后果。保护装置不能可靠工作的主要原因是安装调试质量不高，运行维护不当，继电器质量差以及设计不合理等。以上对继电保护装置的四项基本要求，是互相联系而有时又互相矛盾的。在一个具体的保护装置中，不一定都是同等重要。在各要求发生矛盾时，应进行综合分析，选取最佳方案，首先要满足选择性，非选择性动作是决不允许的。但是，为了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而影响到整个系统，这是为了尽快回复系统的正常运行就必须保证速动性而暂时牺牲部分选择性，因为此时的速动性时照顾全局的措施。第二章 常用的保护继电器2.1 继电器的基本

8、概念 继电器是一种在其输入的物理量达到规定值时，其电气输出电路被接通或分断的自动电器。继电器的输入物理量可以是电压，电流等电量，也可以是热量，压力，速度等非电量，通过继电器的接点输出动作指令。2.2 常用继电器的结构与工作原理继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 1、电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁

9、效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 2、热敏干簧继电器的工作原理和特性 热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏

10、干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。 3、固态继电器（SSR）的工作原理和特性 固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。 固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。2.3继电器主要产品技术参数1.工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 2、直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通

11、过万能表测量。 3、吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 4、释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 5、触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。2.4 继电器测试1、测触点电阻 用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点

12、电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。 2、测线圈电阻 可用万能表R10档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。 3、测量吸合电压和吸合电流 找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。 4、测量释放电压和释放电流 也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般

13、情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的1050，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。 2.5 继电器的电符号和触点形式继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有三种基本形式： （1）动合型（H型

14、）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。 （2）断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。 （3）换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。第三章 电流保护装置的接线方式剩余电流保护装置的正确接线，关系到保护装置能否正确动作，同时也关系到保护装置的正常运行、关系到能否起到

15、防护人身电击、电气设备损坏、电气火灾事故的问题。 3.1 剩余电流保护装置接线要点 一.根据低压系统接地型式确定接线方式 剩余电流保护装置在安装接线前，首先应查清低压系统接地型式，我国低压系统接地型式有TT、TN、iT系统。由于it系统自形成一个封闭系统，在特殊情况下采用，且安全性能高，一般不采用剩余电流保护装置作为人身电击、电气火灾保护，在此不作论述。 TN系统中，又可分为TN-C、TN-C-S、TN-S系统。剩余电流保护装置在TT、TN-C-S、TN-S系统中的接线要求是不同的，在TN-C系统是不能安装剩余电流保护装置的，必须改造为TN-C-S、TN-S或局部TT系统后才能安装。在TN-C

16、-S系统中，对安装剩余电流保护装置的要求更严格，不然接线错误会造成误动作或拒动作。 在TT系统中，无论是220 V电源供电的电气设备， 接用二极二线式剩余电流保护装置，还是三相设备与单相设备共用的三相四线式380 V电源供电的电气设备， 接用三极四线式或四极四线式剩余电流保护装置，其中性线必须穿过剩余电流保护装置。 在TN-S系统中，必须满足在TT系统中的接线要求外，还必须满足，保护（PE）线不能通过剩余电流保护装置。 TN-C-S系统由TN-C系统改造而来。只有将TN-C系统改造为TN-C-S系统、TN-S系统或局部TT系统。才允许安装剩余电流保护装置。 在TN-C-S系统中，剩余电流保护装

17、置只允许使用在N线与PE线分开部分。通过剩余电流保护装置的N线，不得作为PE线，不得重复接地。 剩余电流保护装置负荷侧的N线，只能作为中性线，不得与其他回路共用。 TN-C系统的配电线路因运行需要，在N线必须有重复接地时，不应将剩余电流保护装置作为线路电源端保护。 二.根据电气设备的供电确定接线方式 单相220 V电源供电的电气设备，接线时应有一根相线和一根N线穿过二极二线式剩余电流保护装置。 三相三线式380 V电源供电的电气设备，接线时应有三根相线穿过三极三线式剩余电流保护装置。 三相四线式380 V电源供电的电气设备，在三相设备与单相设备共用的电路接线时，应有三根相线和一根N线穿过三极四

18、线式或四极四线式剩余电流保护装置。 三极四线式或四极四线式剩余电流保护装置，分为中性极不能断开和能断开两种，接线时要和供电方式相配合。 3.2 其他注意事项 一. 接线时必须分清负荷侧和电源侧 电子式剩余电流保护装置接线时，必须分清负荷侧和电源侧，因为电子式剩余电流保护装置的脱扣器，只是在剩余电流互感器有故障信号输出后，使晶闸管导通，瞬时接通电压线圈使断路器脱扣，这个电压线圈在切断电源后应立即断电。如果负荷侧和电源侧反接，则剩余电流断电器动作后，仍有电压施加在电压线圈上，有烧坏电压线圈的可能。 二.接线必须正确 由于三极三线式、三极四线式或四极四线式剩余电流保护装置，均有可能使用于单相电路中，

19、试验电阻不必变动，但接线必须正确。单相电源的相线、中性（N）线必须接在试验电阻对应的接线端子上，否则在对试验按扭进行动作试验时，将不起作用。剩余电流保护装置在接线中，会遇到很多具体问题，特别是在TN-C-S系统中，由TN-C系统改造而来，常常会因N线和PE线混淆而造成接线错误。因此要根据具体情况确定正确接线方式。一般情况下，可按照GB13955-2005中剩余电流保护装置接线方式接线。 第四章 电网的过电流保护输配电线路或电气设备发生短路故障时，其主要特点是线路上的电流突然增大，同时故障相间的电压下降。过电流保护就是利用电流增大的特点构成的保护装置。过电流保护一般分为定时限过电流保护，反时限过

20、电流保护，无时限电流速断保护和有时限电流速断保护等。4.1 开式电网的定时限过电流保护一.保护装置的工作原理1.接线：图4-12.原理：过流电流继电器动作KT延时闭合KS显示KM动作YR跳闸。二.保护装置的时限特性 图4-21.时限配合：采用阶梯原则。2.时限级差：定时限t =0.50.7 反时限t=0.70.9s三.保护装置的整定计算动作电流、动作时限。1.动作电流的整定（1）躲过最大工作电流。计算公式： （2）返回电流Ire应大于最大工作电流。2.灵敏度校验（1）最小的短路电流大于动作电流（2）计算公式：8-13。 （3）要求：保护装置灵敏度系数的最小允许值，对于主保护还要求Kr1.5，对

21、于后备保护区Kr1.2。当保护装置灵敏度度不满足是，要通过改变接线方式、降低继电器的动作电流、提高继电器的返回系数和增大线路的短路电流等方法来提高保护装置的灵敏度。 3.保护装置的时限整定（1）原则：阶梯原则。（2）位于电网末端的过电流保护装置不设延时元件。（3）t不可过小，否则可能造成误动。4.2开式电网的反时限过电流保护 图4-3基本元件：GL型感应式电流继电器或晶体管继电器也可组成反时限过电流保护装置。1、动作电流的整定整定计算、灵敏度校验、类同定时限过电流保护装置。2、动作时限整定1）阶梯原则要符合时限的配合点:t1.s1= t2.s1tt=0.70.9(s)（1）求电流保护装置中电流

22、继电器的动作电流top1k: （2）计算保护装置2的电流和动作电流倍数:（3）查表得 t2s1（4） 求t1s1=t2s1t（5） 求（6） 求 （7）查表求出10倍动作电流的动作时限。4.3 电流速断保护一般要求，当过电流保护装置的动作时限如果超时1s。还应装设电流速断保护。种类；瞬时（无时限）电流速断保护和限时（有时限）电流速断保护。一.无时限电流速断保护（瞬动保护）(1) 电流的整定为了实现前后保护动作的选择性，速断保护的动作电流应大于被保护线路末端的最大短路电流。公式： (2) 流速断的“死区”由于电流速断保护的动作电流时按躲过线路末端的最大短路电流整定的，所以电流速断保护只能保护线路

23、的一部分，没有得到保护的一段线路就称为电流速断保护的“死区”。无时限电流速断装置的保护范围不但与短路故障的种类有关，还与电力系统的运行方式有关。在正常运行方式下，其最小保护范围应不小于被保护线路全长的15%20%。(3) 敏度效验公式二. 电流速断保护装置（1）限时电流速断保护装置比无时限速断保护大一时限差t（0.5s）即可。（2）两阶段速断保护装置：无时限速断、限时电流速断保护装置。第一级速断装置；瞬时电流速断保护装置第二级速断装置：限时电流速断保护装置第一段线路的限时电流速断保护的动作电流要比下一段线路的瞬时速断装置的动作电流大。 （3）限时电流速断装置的灵敏度应按线路末端最小两相短路电流

24、校验，其值不应小于1.25。 （4）三段式电流保护装置 瞬时电流速断称为第一段保护，限时电流速断称为第二段，定时限过电流保护称为第三段保护。第五章 电力系统继电保护技术的现状与发展电力作为当今社会的主要能源，对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求。5.1 继电保护发展现状电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个

25、历史阶段。建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管

26、继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用，天津大学与南京电力自动化

27、设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。5.2 继电保护的未来发展继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。2.1计算机化随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单CPU结构的微机保护问世，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模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为

28、基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的

29、输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功

30、能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有：(1)具有486PC机的全部功能，能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线，硬件模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配置灵活、容易扩展。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求

31、，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。2.2网络化计算机网络作为信息和数据通信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信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，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切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务)，还要保证全系统的安全稳定

32、运行。这就要求每个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分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种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络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式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

33、实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理，初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，

34、将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。2.3保护、控制、测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，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络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的

35、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但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。目前，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。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，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

36、的控制电缆。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(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络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。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个

37、保护、控制、测量、数据通信一体化装置。2.4智能化近年来，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，在继电保护领域应用的研究也已开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智

38、能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。结语建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。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。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。致谢在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，

39、在这里请接受我诚挚的谢意！ 本论文是在导师豆成杰悉心指导下完成的。在完成整个课题的过程中，豆老师不仅提供了大量的资料，及时提出了在论文中存在的问题并给予了耐心指导，对论文初稿进行了认真细致的审阅，并提出了许多宝贵的意见。豆老师渊博的学识、敏锐的思维、孜孜不倦的敬业精神、民主而严谨的作风使学生受益非浅，它将成为我未来人生道路的指明灯。谨此向恩师致以崇高的敬意和衷心的感谢! 霍慧龙2010-5-4 参考文献【1】 李树伟.矿山供电.徐州: 中国矿业大学出版社,2006【2】 吴斌，刘沛，陈德树.继电保护中的人工智能及其应用.电力系统自动，1995【3】 王翠平.继电保护装置的维护及试验J.科苑论坛【4】 严兴畴.继电保护技术极其应用J.科技资讯，2007【5】 严兴畴.继电保护技术极其应用J.科技资讯，2007【6】 王梅义.高压电网继电保护运行技术.北京：电力工业出版社，1981【7】 贺家李.基于人工神经网络方法的微机变压器保护.中国电机工程学报，1998【8】 煤矿井下低压电网的过电流保护-煤矿安全1982年05期 16