繼電保護技術(shù)的未來趨勢是向保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信的計算機化、網(wǎng)絡化、智能化和集成化發(fā)展。1.1電算化隨著計算機硬件的飛速發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。華北電力學院開發(fā)的基于微處理器的線路保護硬件經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機保護問世，不到5年就發(fā)展成多CPU結(jié)構(gòu)，再發(fā)展成總線上無模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，大大提高了其性能，得到廣泛應用。華中科技大學開發(fā)的微機保護也從8位CPU發(fā)展到基于工控機核心部分的32位微機保護。南京電力自動化研究所在一開始就開發(fā)了基于16位CPU的微機線路保護，并得到了廣泛的推廣。目前也在研究32位保護硬件系統(tǒng)。東南大學開發(fā)的微機主設備保護硬件也進行了多次改進和提高。當初天津大學開發(fā)的是基于16位多CPU的微機線路保護。1988年開始研究基于32位數(shù)字信號處理器(DSP)的保護、控制、測量一體化微機裝置。目前已與珠海金典自動化設備公司合作開發(fā)出32位大模塊，功能齊全，一個模塊是小型電腦。32位單片機不僅僅注重精度，因為精度受到A/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位就很難接受轉(zhuǎn)換速度和成本；更重要的是，32位單片機集成度高，工作頻率和計算速度高，尋址空間大，指令系統(tǒng)豐富，輸入輸出端口多。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位，具有內(nèi)存管理、內(nèi)存保護、任務轉(zhuǎn)換等功能。緩存和浮點數(shù)組件都集成在中央處理器中。電力系統(tǒng)對微機保護的要求越來越高。除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存儲空間、快速的數(shù)據(jù)處理功能、強大的通信能力、通過與其他保護、控制裝置和調(diào)度裝置聯(lián)網(wǎng)來共享整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡資源的能力，以及高級語言編程。這就要求微機保護裝置具有相當于PC的功能。在計算機保護發(fā)展之初，人們設想用一臺小型計算機作為繼電保護裝置。當時小型機體積大，成本高，可靠性差，所以這個想法不現(xiàn)實。目前與微機保護裝置同尺寸的工控機，其功能、速度和存儲容量大大超過當年的小型機。因此，用成套工業(yè)計算機制作繼電保護的時機已經(jīng)成熟，這將是微機保護的發(fā)展方向之一。天津大學開發(fā)了一種繼電保護裝置，它是由一臺與微機保護裝置結(jié)構(gòu)相同的工控機改造而成的。該裝置的優(yōu)點是：(1)具有486PC的全部功能，能滿足當前和未來微機保護的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機保護裝置相似，技術(shù)精良，抗沖擊、抗過熱、抗電磁干擾能力強，能在非常惡劣的工作環(huán)境下操作，成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線，硬件模塊化。不同的保護可以任意選擇不同的模塊，配置靈活，易于擴展。繼電保護裝置的微機化和計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。然而，如何更好地滿足電力系統(tǒng)的要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益，需要深入研究。1.2網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡作為信息和數(shù)據(jù)交流的工具，已經(jīng)成為信息時代的技術(shù)支柱，從根本上改變了人類生產(chǎn)和社會生活的面貌。它對工業(yè)，的各個領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠的影響，也為各種各樣的人提供了強有力的交流手段 #p#分頁標題#e#

系統(tǒng)保護的概念在外已經(jīng)提出，當時主要指安全自動裝置。繼電保護的作用不僅僅局限于切除故障元件，限制事故影響范圍(這是先要任務)，還要保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求各保護單元能夠共享整個系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和故障信息，各保護單元和重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎上協(xié)調(diào)動作，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本門檻是通過計算機網(wǎng)絡將整個系統(tǒng)中主要設備的保護裝置連接起來，即實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。這在目前的技術(shù)門檻下是完全可能的。對于一般的非系統(tǒng)保護，實現(xiàn)保護裝置的計算機聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護裝置獲取的系統(tǒng)故障信息越多，判斷故障性質(zhì)、故障位置和故障距離就越準確。自適應保護原理的研究已經(jīng)進行了很長時間，并取得了一些成果。然而，為了真正實現(xiàn)保護對系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應，需要獲取更多的系統(tǒng)運行和故障信息，只有保護的計算機網(wǎng)絡化才能實現(xiàn)。一些保護裝置的計算機聯(lián)網(wǎng)也可以提高保護的可靠性。1993年，天津大學提出了三峽水電站未來500千伏超高壓多回母線分布式母線保護原理，并初步研制成功該裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護分為幾個母線保護單元(與被保護母線的回路數(shù)相同)，分散安裝在每個回路的保護屏上。每個保護單元通過計算機網(wǎng)絡連接。每個保護單元只輸入該電路的電流，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過計算機網(wǎng)絡傳輸?shù)剿衅渌娐返谋Ｗo單元。每個保護單元根據(jù)該電路的電流和從計算機網(wǎng)絡獲得的所有其他電路的電流來計算母線差動保護。如果計算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障，則只跳閘該回路的斷路器，隔離故障母線。當母線區(qū)外出現(xiàn)故障時，每個保護單元都被視為外部故障，不動作。這種由計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)的分布式母線保護原理比傳統(tǒng)的集中式母線保護原理具有更高的可靠性。因為如果某個保護單元因干擾或計算錯誤而發(fā)生故障，只能誤跳回路，不會造成全母線切除的致命事故，這對三峽電站超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。從以上可以看出，微機保護裝置的網(wǎng)絡化可以大大提高保護的性能和可靠性，這是微機保護發(fā)展的必然趨勢。1.3

保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化 在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運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元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡控制中心或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。 目前，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如干式變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計算機網(wǎng)絡送到主控室，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)已在研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下，保護裝置應放在距OTA和OTV較近的地方，亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號后，一方面用作保護的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡可將對被保護設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年天津大學提出了保護、控制、測量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號處理器(DSP)為基礎的一個保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。 來源：中電力資料網(wǎng)#p#分頁標題#e#