摘要：回顧了電力系統繼電保護技術的發展過程，對我國繼電保護技術的現狀進行了分析和討論，概述了微機繼電保護技術的成就，指出其與傳統的繼電保護相比所具有的優點。展望了未來繼電保護技術的發展方向和前景。
關鍵詞：繼電保護執行現狀發展前景
1、我國電力系統
繼電保護技術的發展現狀繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展的，它與電力系統對執行可靠性要求的不斷提高密切相關。熔斷器就是最初出現的簡單過電流保護，時至今日仍廣泛應用於低壓線路和用電裝置。由於電力系統的發展，用電裝置的功率、發電機的容量不斷增大，發電廠、變電站和供電網的結線不斷複雜化，電力系統中正常工作電流和短路電流都不斷增大，熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，於是出現了作用於專門的斷流裝置的過電流繼電器。
本世紀初隨著電力系統的發展，繼電器才開始廣泛應用於電力系統的保護。這個時期可認為是繼電保護技術發展的開端。
自本世紀初第一代機電型感應式過流繼電器（2023年）在電力系統應用以來，繼電保護已經經歷了乙個世紀的發展。在最初的二十多年裡，各種新的繼電保護原理相繼出現，如差動保護（2023年）、電流方向保護（2023年）、距離保護（2023年）、高頻保護（2023年），這些保護原理都是通過測量故障發生後的穩態工頻量來檢測故障的。儘管以後的研究工作不斷發展和完善了電力系統的保護，但是這些保護的基本原理並沒有變，至今仍然在電力系統繼電保護領域中起主導作用。
繼電保護裝置是保證電力系統安全執行的重要裝置。滿足電力系統安全執行的要求是繼電保護發展的基本動力。快速性、靈敏性、選擇性和可靠性是對繼電保護的四項基本要求。
為達到這個目標，繼電保護專業技術人員借助各種先進科學技術手段作出不懈的努力。經過近百年的發展，在繼電保護原理完善的同時，構成繼電保護裝置的元件、材料等也發生了巨大的變革。繼電保護裝置經歷了機電式、整流式、電晶體式、積體電路式、微處理機式等不同的發展階段。
50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護裝置效能和執行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富執行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器製造技術，建立了我國自己的繼電器製造業。因而60年代是我國機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
自50年代末，電晶體繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是電晶體繼電保護蓬勃發展和廣泛採用的時代。在此期間，從70年代中，基於整合運算放大器的積體電路保護已開始研究。
到80年代末積體電路保護已形成完整系列，逐漸取代電晶體保護。到90年代初積體電路保護的研製、生產、應用仍處於主導地位，這是積體電路保護時代。
國內微機保護的研究開始於70年代末期，起步較晚，但發展很快。2023年我國第一套微機距離保護樣機在試執行後通過鑑定並批量生產，以後每年都有新產品問世；2023年第二代微機線路保護裝置正式投入執行。目前，高壓線路、低壓網路、各種主電氣裝置都有相應的微機保護裝置在系統中執行，特別是線路保護已形成系列產品，並得到廣泛應用。
我國在2023年220kv及以上系統的微機保護率為43.99％，線路微機保護佔86％，到2023年底，220kv以上系統的微機保護已佔到70.29％，線路的微機化率達到97.
6％。實際執行中，微機保護的正確動作率要明顯高於其他保護，一般比平均正常動作率高0.2～0.
3個百分點。國產微機保護經過多年的實際執行，依靠先進的原理和技術及良好的工藝已全面超越進口保護。從80年代220kv及以上電壓等級的電力系統全部採用進口保護，到現在220kv系統繼電保護基本國產化，反映了繼電保護技術在我國的長足發展和國產繼電保護裝置的明顯優勢。
微機繼電保護技術的成熟與發展是近三十年來繼電保護領域最顯著的進展。經過長期的研究和實踐，現在人們已普遍認可了微機保護在電網中無可替代的優勢。微機保護具有自檢功能，有強大的邏輯處理能力、數值計算能力和記憶能力，並且具備很強的數字通訊能力，這一切都是電磁繼電器、電晶體繼電器所難以匹敵的。
計算機技術的進步，更高效能、更高精度的數字外圍器件的採用，一直是微機繼電保護不斷發展的強大動力。
2、微機繼電保護的主要特點
微機保護充分利用了計算機技術上的兩個顯著優勢：高速的運算能力和完備的存貯記憶能力，以及採用大規模積體電路和成熟的資料採集，a/d模數變換、數字濾波和抗干擾措施等技術，使其在速動性、可靠性方面均優於以往傳統的常規保護，而顯示了強大生命力，與傳統的繼電保護相比，微機保護有許多優點，其主要特點如下：
1）改善和提高繼電保護的動作特徵和效能，正確動作率高。主要表現在能得到常規保護不易獲得的特性；其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護；可引進自動控制、新的數學理論和技術，如自適應、狀態**、模糊控制及人工神經網路等，其執行正確率很高，已在執行實踐中得到證明。
2）可以方便地擴充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等，可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。
3）工藝結構條件優越。體現在硬體比較通用，製造容易統一標準；裝置體積小，減少了盤位數量；功耗低。
4）可靠性容易提高。體現在數字元件的特性不易受溫度變化、電源波動、使用年限的影響，不易受元件更換的影響；且自檢和巡檢能力強，可用軟體方法檢測主要元件、部件的工況以及功能軟體本身。
5）使用靈活方便，人機介面越來越友好。其維護除錯也更方便，從而縮短維修時間；同時依據執行經驗，在現場可通過軟體方法改變特性、結構。
6）可以進行遠方監控。微機保護裝置具有序列通訊功能，與變電所微機監控系統的通訊聯絡使微機保護具有遠方監控特性。
3、未來繼電保護技術的發展前景
微機保護經過近20年的應用、研究和發展，已經在電力系統中取得了巨大的成功，並積累了豐富的執行經驗，產生了顯著的經濟效益，大大提高了電力系統執行管理水平。近年來，隨著計算機技術的飛速發展以及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用於計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發展，其未來趨勢向計算機化，網路化，智慧型化，保護、控制、測量和資料通訊一體化發展。
3.1 微計算機硬體的更新和網路化發展在計算機領域，發展速度最快的當屬計算機硬體，按照著名的摩爾定律，晶元上的整合度每隔18～24個月翻一番。其結果是不僅計算機硬體的效能成倍增加，**也在迅速降低。
微處理機的發展主要體現在單片化及相關功能的極大增強，片內硬體資源得到很大擴充，微控制器與dsp晶元二者技術上的融合，運算能力的顯著提高以及嵌入式網路通訊晶元的出現及應用等方面。這些發展使硬體設計更加方便，高價效比使冗餘設計成為可能，為實現靈活化、高可靠性和模組化的通用軟硬體平台創造了條件。硬體技術的不斷更新，使微機保護對技術公升級的開放性有了迫切要求。
網路特別是現場匯流排的發展及其在實時控制系統中的成功應用充分說明，網路是模組化分布式系統中相互聯絡和通訊的理想方式。如基於網路技術的集中式微機保護，大量的傳統導線將被光纖取代，傳統的繁瑣除錯維護工作將轉變為檢查網路通訊是否正常，這是繼電保護發展的必然趨勢。微機保護設計網路化，將為繼電保護的設計和發展帶來一種全新的理念和創新，它會大大簡化硬體設計、增強硬體的可靠性，使裝置真正具有了區域性或整體公升級的可能。
繼電保護的作用不只限於切除故障元件和限制事故影響範圍（這是首要任務），還要保證全系統的安全穩定執行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的執行和故障資訊的資料，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些資訊和資料的基礎上協調動作，實現微機保護裝置的網路化。這樣，繼電保護裝置能夠得到的系統故障資訊愈多，對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確，大大提高保護效能和可靠性。
3.2 智慧型化進入20世紀90年代以來，人工智慧技術如神經網路、遺傳演算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，電力系統保護領域內的一些研究工作也轉向人工智慧的研究。專家系統、人工神經網路（ann）和模糊控制理論逐步應用於電力系統繼電保護中，為繼電保護的發展注入了活力。
人工神經網路（ann）具有分布式儲存資訊、並行處理、自組織、自學習等特點，其應用研究發展十分迅速，目前主要集中在人工智慧、資訊處理、自動控制和非線性優化等問題。近年來，電力系統繼電保護領域內出現了用人工神經網路（ann）來實現故障型別的判別、故障距離的測定、方向保護、主裝置保護等。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網路方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。
其它如遺傳演算法、進化規劃等也都有其獨特的求解複雜問題的能力。將這些人工智慧方法適當結合可使求解速度更快。可以預見，人工智慧技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。
3.3 自適應控制技術在繼電保護中的應用自適應繼電保護的概念始於20世紀80年代，它可定義為能根據電力系統執行方式和故障狀態的變化而實時改變保護效能、特性或定值的新型繼電保護。自適應繼電保護的基本思想是使保護能盡可能地適應電力系統的各種變化，進一步改善保護的效能。
這種新型保護原理的出現引起了人們的極大關注和興趣，是微機保護具有生命力和不斷發展的重要內容。自適應繼電保護具有改善系統的響應、增強可靠性和提高經濟效益等優點，在輸電線路的距離保護、變壓器保護、發電機保護、自動重合閘等領域內有著廣泛的應用前景。針對電力系統頻率變化的影響、單相接地短路時過渡電阻的影響、電力系統振盪的影響以及故障發展問題，採用自適應控制技術，從而提高保護的效能。
對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現保護對系統執行方式和故障狀態的自適應，必須獲得更多的系統執行和故障資訊，只有實現保護的計算機網路化，才能做到這一點。
3.4 變電所綜合自動化技術現代計算機技術、通訊技術和網路技術為改變變電站目前監視、控制、保護和計量裝置及系統分割的狀態提供了優化組合和系統整合的技術基礎。高壓、超高壓變電站正面臨著一場技術創新。
實現繼電保護和綜合自動化的緊密結合，它表現在整合與資源共享、遠方控制與資訊共享。以遠方終端單元（rtu）、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、訊號、測量、計費等迴路納入計算機系統，取代傳統的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和裝置投資，提高二次系統的可靠性。
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