【導(dǎo)讀】電氣與電子工程學(xué)院。電氣工程及其自動化。外文翻譯（原文）

　　

【正文】 就 已經(jīng)完成了繼電保護研究，設(shè)計，制造，運動 和教學(xué)的完整體系。這是一個 機械和電氣繼電保護繁榮 的時代 ，為我國繼電保護技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。 從 50 年代末，晶體管繼電保護已 經(jīng) 開始 在我國 研究。 在 60 年代到 80 年代中 是晶體管繼電保護蓬勃發(fā)展和 廣泛 應(yīng) 用的時代。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備合作研究 500kV 晶體管方向高頻保護的晶體管高頻塊與南京電力自動化研究院開發(fā)的系統(tǒng)是遠離的保護， 對 葛洲壩 500 kV 線路 進行操作 ，開始進入 500kV線路保護完全不依靠從國外進口的 重要 時代 。 從 70 年代開始， 是 基于集成運算放大器的集成電路保護研究。在 80 年代集成電路的保護，逐漸取代晶體管保護 ，最終 已形成完整的系列。 集成電路保護的 開發(fā)，生產(chǎn)，應(yīng)用 到 90 年代仍然占 主導(dǎo)地位，這是集成電路保護 的 時 代 。集成電路的工作變頻量的方向發(fā)展，在這方面 ， 南京電力自動化研究院高頻保外文翻譯 （譯文） 13 護 起著 的重要作 用，天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備合 開 發(fā) 的 集成電路相電壓補償式 高頻 方向 保護在多條 220kV 和 500kV 線路上 得到應(yīng)用 。 我國從 70 年代末即開始在計算機繼電保護 方面的研究，高等院校和科研院體現(xiàn)出了 先進的功能。華中科技大學(xué)，東南大學(xué)，華北電力學(xué)院，西安交通大學(xué)， 天津大學(xué)，上海交通大學(xué)，重慶大學(xué)和南京電力自動化研究的研究所后，根據(jù)在 不同 的 原則 ，不同的模式 上 ，另一種 微機保護裝置 開始出現(xiàn) 。 1984 年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中找到應(yīng)用程序，打開了我國繼電保護歷史新的一頁，為微 機保護的推廣鋪平 了道路。在主機設(shè)備的保護方面，東南大學(xué)和華中科技大學(xué) 開發(fā)的發(fā)電機失 去 磁保護 技術(shù) ， 發(fā)電機保護和發(fā)電機 、 變壓器 保護也相繼于 1989 年， 1994 年通過鑒定，投入 到 運行 之中 。南京電力自動化研究院開發(fā)微機線路保護裝置也于 1991 年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備合作開發(fā)微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作開發(fā)正序擊穿分量方向高頻保護 ， 也相繼于 1993 年， 1996 年通過鑒定。 在不同的原則，不同類型的微機線路和主設(shè)備保護獨特 之上 ， 又 提供 了一批新的新一代電力系統(tǒng)的優(yōu)良性能，功能 已經(jīng)完善 ，工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微電腦方面等保護軟件，算法 上 也取得了很多的理論結(jié)果。 可以說從 90 年代開始我國繼電保護技術(shù)進入微機保護的時代 。 2 繼電保護的未來發(fā)展 繼電保護技術(shù)未來的趨勢將是向 著 計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護，控制，調(diào)查和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。 計算機化 隨著計算機硬件的迅速 發(fā)展，微機保護硬件也在不斷 地 發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機線路保護硬件已經(jīng)歷了 3 個發(fā)展歷程 ：從 8 個 CPU 結(jié)構(gòu)的微機保護出版，不 到 5 年的 發(fā)展 時間，多 CPU 結(jié)構(gòu)，后者 已經(jīng) 發(fā)展為主線，確實不能 離開模塊的大模塊化結(jié)構(gòu)，性能提高很大，得到了廣泛應(yīng)用。華中科技大學(xué)的發(fā)展也從 8 個 CPU 的微機保護，發(fā)展 成 以 采取工控機核心部分為基礎(chǔ)的 32 微機保護。 外文翻譯 （譯文） 14 南京電力自動化研究院從一開始就開發(fā)了 16 個 CPU 為基礎(chǔ)的微機線路保護，獲得大面積推廣，目前也正在研究 32 個微機 保護硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)開發(fā)的微機主機設(shè)備的保護也通過了多次改進和增強 。從一開始，天津大學(xué)的發(fā)展需要超過 16 個 CPU 為基礎(chǔ)的微機線路保護，在 1988 年即開始研究以 32 位數(shù)字信號處理器（ DSP）為基礎(chǔ)的保護，控制，調(diào)查一體化微機裝置，目前在珠海 自動化設(shè)備公司 合作開發(fā)的一種功能齊全的 32 個大模塊，一個模塊是小型機。使用 32 微型芯片，只專注沒有精度的手段，因為精度的 A/D 轉(zhuǎn)換分辨率的限制，超過時間 16 所有被接受的轉(zhuǎn)化率和成本方面的困難 。 32 個微型芯片有很更重要的、 非常高的工作頻率和計算速度，高集成度非常大的尋址空間，豐富的指揮系統(tǒng)和許多輸入插座。 CPU 寄存器，數(shù)據(jù)總線，地址總線都是 32 位 ，具有內(nèi)存管理功能，存儲器保護功能和責(zé)任的轉(zhuǎn)換功能，（緩存）和浮點數(shù)部件都集成在 CPU 的高速緩存。 在電力系統(tǒng)微機保護的要求不斷提高 的情況下 ，除了保護的基本功能，還應(yīng)該有與其他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，保護，控制裝置和調(diào)度通過網(wǎng)絡(luò)分享 整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高階語言編程等。這就要求 微機保護裝置相當(dāng)于一臺 PC 機的功能。在計算機保護發(fā)展初期，曾經(jīng)設(shè)想 與小型機的繼 電保護裝置。當(dāng)時因為 體積大，成本高，可靠性差，這個設(shè)想是不現(xiàn)實的。現(xiàn)在，隨著微機保護裝置大小相似的工控機的功能，速度快，存儲容量大大超過了同年的小機器，因此，提出了一套完整的工控機的機會已經(jīng)成熟的繼電保護，這將 是 其中微機保護的發(fā)展方 向之一。天津大學(xué)已開發(fā)的繼電保護裝置，程永通微機保護裝置結(jié)構(gòu)完全相同不低于工控機執(zhí)行，以改變?nèi)藶榈刈兂?。這種設(shè)備的優(yōu)點包括：具有的 486PC 機功能齊全，能 夠 滿足各種功能要求，這將保護當(dāng)前和未來微機。規(guī)模和結(jié)構(gòu)與目前的微 機保護裝置相似，工藝精良，具有防震 ，防電磁干擾能力，可移動，在非常嚴(yán)重的工作條件 下 ，成本可以接受。使用的 STD 主線或 PC主線，硬件調(diào)制，可以選擇不同的模塊 ，對于不同的保護，配置靈活，易于擴展。 外文翻譯 （譯文） 15 繼電保護裝置，計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。如何，但以滿足電力系統(tǒng)的要求，如何進一步提高繼電保護的可 靠性，如何獲得更大的經(jīng)濟效益和社會效益，還必須進行專門的深入研究。 網(wǎng)絡(luò) 化 計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為信息時代的信息和數(shù)據(jù)通信工具的技術(shù)支柱，導(dǎo)致了人類的生產(chǎn)和社會生活中出現(xiàn)了徹底改變。它深刻地影響每一個行業(yè)領(lǐng)域，每個行業(yè)領(lǐng)域也提供了強大的通信手段。到目前為止，除了差動保護和垂直關(guān)聯(lián)保護，所有的繼電器保護裝置不僅可以響應(yīng)保護裝置的地方電力的精神。繼電器的保護功能也只限于切除 故障部分，減少事故的影響范圍。這主要是因為缺乏強大的數(shù)據(jù)通信方式 。國外已經(jīng)提出系統(tǒng)保護的概念，這在當(dāng)時主要是指安全 、 自動裝置。因為繼電器的 保護功能不僅限于切除故障部分，并限制事故影響的范圍（這是最重要的任務(wù)），但也必須保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保 護單元都能夠分享到整個系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，每個保護單元能夠在 分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上同步動作疊加制動齒輪，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是加入整個系統(tǒng)的每個主設(shè)備保護裝置，是實現(xiàn)微機保護裝置聯(lián)網(wǎng)的計算機網(wǎng)絡(luò)。目前的技術(shù)條件下，這是完全可能的。 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)也有很大的優(yōu)勢。繼電保護設(shè)備可以獲取系統(tǒng)故障 的詳細信息，然后到崩 潰的性質(zhì)，更準(zhǔn)確的故障位置判斷和故障距離檢測 。通過自適應(yīng)保護原理研究 ，經(jīng)過了相當(dāng) 長 的一段時間，終于 取得了一定的成績，但 也 必須認識到，真正保護系統(tǒng)的運行方式和故障自動適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運動和故障信息，只有實現(xiàn)保護計算機網(wǎng)絡(luò)，才 可以實現(xiàn)這一點。 對于某些保護裝置實現(xiàn)計算機 網(wǎng)絡(luò) 的 功能 ，還可以提高保護的可靠性。天津大學(xué)在 1993 年根據(jù) 在未來的三峽水電站 500kV 超高壓多回線路母線分布式母線保護的原則之 上，提出這樣的看法，這種設(shè)備最終 研制成功。其原理是分散傳統(tǒng)的中央母線保護的若干（與保護母線返回方式相同）母線保 護單元，分散的 裝在位于各回路保護屏上，每個保護單元與計算機網(wǎng)絡(luò) 相 聯(lián)接，每個保護單外文翻譯 （譯文） 16 元只輸入本回路的電流后，把它轉(zhuǎn)換 成 的數(shù)字量，通過計算機網(wǎng) 絡(luò)傳送給其它所有回路保護單元，每個保護單元根據(jù)本回路的電流和其 它 所有回路 的電流從計算機 網(wǎng)絡(luò) 獲取 信息 ，進行母 線差動保護的計算，如果計算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障， 那么只 跳 開 本 回路 的 斷路器，故 障母線 被 隔離。當(dāng)母線區(qū)域細分，每個保護單元都計算為外部故障不采取 動 作 。這種 與計算機網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的 分布式母線保護的原則，比傳統(tǒng)的中央母線保護原則 具有 更高的 可靠性， 功能更加完善。 因為如果 保護單元接收 的干擾或計算錯誤移動時，只 能 跳 開 返回路線 中的斷路器 ，不能 導(dǎo)致母線整個的惡性事故而切除，根據(jù)三峽電源廠 ，以有 “ 超高壓母線系統(tǒng)中的關(guān)鍵地位， 在功能上 是極為重要的。 由上述可以知道，微機保護裝置，可大大提高保護性能和可靠性，這 將 是微機保護發(fā)展的必然趨勢。 保護，控制，調(diào)查，數(shù)據(jù)通信集成 一體化 在實現(xiàn)繼電器的情況下，電腦的保護，保護裝置實際上 是一種高性能，多用途的電腦，在整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)的智能終端，通過 網(wǎng)上的任何信息和數(shù)據(jù)，它 就可能獲得 電力系統(tǒng)運行和故障 信息數(shù)據(jù) ，也可能獲得任何信息和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)控制中心 或無論任何 終端保護的一部分。因此，每個微機保護裝置不僅可完成繼電保護 的 功能，而且在不擊穿正常運行的情況 下也有可能完成調(diào)查，控制，數(shù)據(jù)通信功能，能夠 實現(xiàn)保護，控制，調(diào)查顯示，數(shù)據(jù)通信一體化。 目前，為了調(diào)查，保護和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器，二次電壓 線等，所有的電流必須使用直接的控制電纜。規(guī)定了大量的控制電纜不 僅需 要大量投資，而且 還會 使二次回路 更加 復(fù)雜。但如果上述的保護，控制，調(diào)查，數(shù)據(jù)通信一體 化在 計算機上安裝，將保護裝置安裝在室外變電站附近，由保護裝置 把電壓，電流變?yōu)閿?shù)字量后，將提供給 計算機 ，通過 網(wǎng)絡(luò) 進行傳輸 ，則可能避免 大量的控制電纜。如果采用光纖傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，也可 以 避免電磁干擾?，F(xiàn)在的光電電流互感器（ OTA）和光電壓互感器（ OTV） 正在研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到廣泛的 應(yīng)用。在使用 OTA 和 OTV 情況 時 ，保護裝置應(yīng)放在距 離 OTA 和 OTV 最近的地方 ，那是應(yīng)該在 保護裝置附近放置。 通過OTA 和 OTV 之 后 ，在這個一體化裝置中輸入的信號， 轉(zhuǎn)換成電信號，一 方面作為外文翻譯 （譯文） 17 保護的計算判斷 信息數(shù)據(jù) 。另一方面 作為 調(diào)查的數(shù)量，通過網(wǎng)絡(luò) 來 提供?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)提供保護裝置的操作控制命令 ，通過這一綜合裝置，進行斷路 器操作和判斷 。天津大學(xué)在 1992 年提出的保護，控制，調(diào)查，通信一體化問題，并已開發(fā) TMS320C25 數(shù)字信號處理器（ DSP）為基礎(chǔ)的保護，控制，調(diào)查，數(shù)據(jù)通信一體化裝置。 智能化 近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，進化規(guī)劃，模糊邏輯 等等 ，在 電力系統(tǒng)中的各個領(lǐng)域 都得到了 廣泛 應(yīng)用，也開始在繼電保護領(lǐng)域的應(yīng)用 進行 研究。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一 種 非線性映射的方式，很多種復(fù)雜的 帶有困難方程的或很難解決的 非線性問題，如果 應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的原則，可迎刃而解。對于展品的情況，例如雙方在傳輸線系統(tǒng)電勢的角度發(fā)生后的過渡電阻 短路是一種非線性的問題，很難 判斷出正確的故障位置，根據(jù)保護的原則 ，從而造成移動錯誤或拒動 。如果采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法后，通過大量的故障樣本檢測 ，只要樣本集中充分考慮各種情況，然后在休息停機時間，任何所有可能 就會 正確區(qū)分。其他如遺傳算法，進化規(guī)劃等也都具有其獨特的解決復(fù)雜問題的能力。 這些人工智能方法， 可能會 加快 導(dǎo)致解決方案 的速度 。天津大學(xué)進行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)型繼電保護從 1996 年開始 研究，已經(jīng)取得了初步的 成 果 ?？梢灶A(yù)測，人工智能技術(shù)，必然 是能夠獲得在繼電保護領(lǐng)域 上 的 廣泛 應(yīng)用， 因為 解決了 用 常規(guī)方法難以解決的問題。 3 結(jié)論 建國以來，中國的電力系統(tǒng)保護技術(shù)已經(jīng)歷了四個階段 。 隨著電 力系統(tǒng)和計算機技術(shù)，通信技術(shù) 的快速發(fā)展 ， 繼 電保護 技術(shù) 將 面臨著進一步發(fā)展的趨勢。國內(nèi)和國際上在保護技術(shù)的發(fā)展趨勢將是 ：計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，保護，控制，測量，數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能 化，這 不僅 使得保護 工作 具有 艱巨的任務(wù)，而且還開辟了廣闊的 發(fā)展空間 。