1、繼電保護(hù)新原理與新技術(shù),繼電保護(hù)新原理與新技術(shù),自適應(yīng)繼電保護(hù) 廣域后備保護(hù) 暫態(tài)保護(hù) 光纖電流差動(dòng)保護(hù) 新型距離保護(hù) 新型母線保護(hù) 新型變壓器保護(hù),概 述,繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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)展隨著微機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及微機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法不斷應(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù)中以期取得更好的效果，微機(jī)繼電保護(hù)的研究一直向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了一些引人注目的新趨勢(shì)。,概 述,1、繼電保護(hù)原理和技術(shù)的新進(jìn)展 1.1、繼電保護(hù)新原理 利用基波量構(gòu)成保護(hù)：全電壓、全電流量； 故障分量。 利用暫態(tài)量構(gòu)成保護(hù)：故障產(chǎn)生的高頻分量,概 述,

2、1.2、自適應(yīng)控制技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用 自適應(yīng)繼電保護(hù)的概念始于20世紀(jì)80年代，它定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能、特性或定值的新型繼電保護(hù)。,概 述,自適應(yīng)繼電保護(hù)的基本思想是使保護(hù)能盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化，進(jìn)一步改善保護(hù)的性能。這種新型保護(hù)原理的出現(xiàn)，引起了人們的極大關(guān)注和興趣，自適應(yīng)繼電保護(hù)具有改善系統(tǒng)的響應(yīng)、增強(qiáng)可靠性和提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)，在輸電線路的距離保護(hù)、變壓器保護(hù)，發(fā)電機(jī)保護(hù)、自動(dòng)重合閘等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,概 述,1.3、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(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

3、等，在電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域的一些研究工作也轉(zhuǎn)向人工智能的研究。,概 述,專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，為繼電保護(hù)的發(fā)展注人了活力?；谏锷窠?jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布式存儲(chǔ)信息、并行處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，其應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息處理、自動(dòng)控制和非線性?xún)?yōu)化等方面上。,概 述,近幾年來(lái)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障類(lèi)型的判別、故障距離的測(cè)定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等 。,概 述,1.4、變電所自動(dòng)化技術(shù) 現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為改變變電站目前監(jiān)視控制、保護(hù)和計(jì)量裝

4、置及系統(tǒng)分割的狀態(tài)，提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)，高壓、超高壓變電站正面臨著一場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新。,概 述,繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化的緊密結(jié)合已成為可能，它表現(xiàn)在集成資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享等方面以遠(yuǎn)方終端單元（RTU）微機(jī)保護(hù)裝置為核心，將變電所的控制、信號(hào)、測(cè)量、計(jì)費(fèi)等回路納入微機(jī)系統(tǒng)，取代了傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，它能夠降低變電的占地面積和設(shè)備投資，提高二次系統(tǒng)的可靠性。,概 述,目前，用于變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)，包括故障錄波、緊急控制裝置，雖然已實(shí)現(xiàn)了微機(jī)數(shù)字化，但幾乎都是功能單一的獨(dú)立裝置，各個(gè)裝置之間缺乏整體協(xié)調(diào)和功能的調(diào)優(yōu)，且功能交叉、輸入信息不能共享，接線復(fù)雜，從整體上降低了可靠性，

5、同時(shí)也沒(méi)有充分利用微機(jī)數(shù)據(jù)處理的強(qiáng)大功能，在經(jīng)濟(jì)上也是一種浪費(fèi)。,概 述,集成型自動(dòng)化既在間隔級(jí)，又在站級(jí)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行優(yōu)化組合，是現(xiàn)代控制技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合應(yīng)用 。,概 述,所謂集成型自動(dòng)化系統(tǒng)是將間隔的控制、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能，集成在一個(gè)統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置內(nèi)，間隔內(nèi)部和間隔間以及間隔同站級(jí)間的通信采用少量的光纖總線實(shí)現(xiàn)，取消傳統(tǒng)的硬線連接 。,概 述,2、繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著微機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)以及各種新方法和新理論在繼電保護(hù)中的廣泛應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)是向網(wǎng)絡(luò)化、綜合自動(dòng)化和智能化發(fā)展 。,概 述,2.1、微機(jī)

6、保護(hù)硬件的發(fā)展 隨著微機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)也在不斷的發(fā)展之中，微機(jī)保護(hù)的硬件已由第一代單CPU硬件結(jié)構(gòu)和第二代多單片機(jī)的多CPU硬件結(jié)構(gòu)發(fā)展到以高性能單片機(jī)構(gòu)成的第三代硬件結(jié)構(gòu)，其具有總線不需引出芯片、電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，抗干擾性能進(jìn)一步加強(qiáng)，并且完善了通信功能，為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化提供了方便。,概 述,2.2、網(wǎng)絡(luò)化 目前，繼電保護(hù)的作用不只限于切出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。,概 述,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，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

7、保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。,概 述,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)裝置用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(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監(jiān)測(cè)愈準(zhǔn)確。,概 述,2.3、綜合自動(dòng)化 繼電保護(hù)、操作控制和監(jiān)測(cè)的集成化趨向稱(chēng)為變電所的綜合自動(dòng)化實(shí)際上，保護(hù)裝置就是一臺(tái)高性能、多功能的微機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)微機(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 。,概 述,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)

8、故障正常運(yùn)行情況下，還可以完成測(cè)量、控制，數(shù)據(jù)通信功能。,概 述,2.4、智能化 近年來(lái)，人工智能技術(shù)如自適應(yīng)控制、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)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域也開(kāi)始了這方面應(yīng)用的研究 。,概 述,自適應(yīng)繼電保護(hù)是繼電保護(hù)基本原理發(fā)展和擴(kuò)充，它使得繼電保護(hù)能自動(dòng)地對(duì)各種保護(hù)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)或改變，以更適合于給定的電力系統(tǒng)的工況 。,概 述,可以預(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。,繼電保護(hù)新原理與新技術(shù),自適應(yīng)繼電保護(hù)篇,自適應(yīng)電流保護(hù),一、電流保護(hù)的原理和特點(diǎn)回顧 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、可靠。 缺點(diǎn)：保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)

9、行方式變化影響大，選擇性、靈敏性不易滿(mǎn)足。,自適應(yīng)電流保護(hù),二、自適應(yīng)控制原理在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 自適應(yīng)繼電保護(hù)是在20世紀(jì)80年代提出的一個(gè)較新的研究課題。自適應(yīng)繼電保護(hù)定義為能根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的變化而實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能、特性或定值的保護(hù)。,自適應(yīng)電流保護(hù),自適應(yīng)繼電保護(hù)的基本思想是使保護(hù)盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化，進(jìn)一步改善保護(hù)的性能。,自適應(yīng)電流保護(hù),1電流速斷保護(hù) （1）電流速斷的定值應(yīng)按躲開(kāi)在最大運(yùn)行方式情況下，下一條線路出口三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的電流IFmax整定，可表示為： （ 1）,自適應(yīng)電流保護(hù),實(shí)際上，短路電流的大小與系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路類(lèi)型和短路點(diǎn)在線路上的位

10、置有關(guān) 。 在實(shí)際運(yùn)行方式下，在線路上ZL處短路，則短路電流為 ：,自適應(yīng)電流保護(hù),（2） 令式(1)和式(2)相等，即可求出在實(shí)際運(yùn)行方式下電流速斷的保護(hù)范圍 為 ：,自適應(yīng)電流保護(hù),（3）,自適應(yīng)電流保護(hù),由式(3)可見(jiàn)，由于Kk 1，Kd 1，Zs Z min，因此，實(shí)際的保護(hù)范圍總小于最大運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍，且保護(hù)范圍將隨Kd變小和Zs增大而縮短。由此可得出保護(hù)范圍等于零的條件為： （4）,自適應(yīng)電流保護(hù),（2）自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的基本原理 為克服傳統(tǒng)電流速斷的缺點(diǎn)，自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的定值應(yīng)隨系統(tǒng)運(yùn)行方式和短路類(lèi)型的實(shí)際情況而改變，其電流整定值可表示為： （5）,自適應(yīng)電流保護(hù),要

11、使電流速斷的定值按公式(5)整定，必須實(shí)時(shí)測(cè)定故障類(lèi)型系數(shù)Kd和保護(hù)裝設(shè)處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗Zs 。 在此基礎(chǔ)上，令式(5)與式(2)相等，可以得出自適應(yīng)電流速斷的保護(hù)范圍：,自適應(yīng)電流保護(hù),（6）,自適應(yīng)電流保護(hù),式(6)表明， 也不是常數(shù)，它隨著實(shí)際系統(tǒng)的Zs的變化而變化，但總是根據(jù)電流速斷動(dòng)作原理的基本要求而處于最佳狀態(tài)。 系統(tǒng)阻抗Zs可由故障分量Umg和Img求出。,自適應(yīng)電流保護(hù),自適應(yīng)電流速斷的保護(hù)范圍等于零的條件可表示為： （7）,自適應(yīng)電流保護(hù),將式(3)與式(6)進(jìn)行比較可得 ： （8）,自適應(yīng)電流保護(hù),與傳統(tǒng)電流速斷相比，自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的性能得到顯著提高。,自適應(yīng)

12、電流保護(hù),2、自適應(yīng)過(guò)電流保護(hù) （1）、過(guò)電流保護(hù)是根據(jù)在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)短路電流增大的原理動(dòng)作的。為了保證在非故障情況下，保護(hù)可靠不動(dòng)，傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)可按下式整定： （10）,自適應(yīng)電流保護(hù),可見(jiàn)傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)的起動(dòng)電流是按最大負(fù)荷電流的條件來(lái)決定的，而大多數(shù)情況下，線路的負(fù)荷都在小于最大負(fù)荷條件的狀況下運(yùn)行此外，起動(dòng)電流受返回系數(shù)和自起動(dòng)系數(shù)的制約，也使保護(hù)靈敏度顯著下降這就使傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)的應(yīng)用受到了限制。,自適應(yīng)電流保護(hù),通過(guò)對(duì)負(fù)荷電流的實(shí)時(shí)監(jiān)視，便可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷電流IH，實(shí)時(shí)調(diào)整保護(hù)的定值：,自適應(yīng)電流保護(hù),下面再以反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)為例，說(shuō)明自適應(yīng)過(guò)電流保護(hù)的基本原理。 設(shè)最大負(fù)荷電流為IHMAX，過(guò)電流保護(hù)的起動(dòng)電流整定值可表示為 ： IDZKIHMAX (11),自適應(yīng)電流保護(hù),根據(jù)式(11)可選用保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)的一條反時(shí)限特性，即： T f（I） (12),自適