1電氣工程與繼電保護(hù)

電氣工程及其自動(dòng)化是各項(xiàng)科技的綜合應(yīng)用，其包括電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電機(jī)電器技術(shù)信息、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等，為電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行提供多方面支撐，確保地區(qū)電網(wǎng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，屬于一門(mén)綜合實(shí)用性的技術(shù)理論。繼電保護(hù)是利用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件，例如發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路等，有效避免電氣設(shè)備受到異常損壞。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。

2繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成

電力系統(tǒng)是電能供應(yīng)傳輸?shù)年P(guān)鍵，與繼電保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)用共同構(gòu)成安全穩(wěn)定的用電環(huán)境。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中是不可缺少的部分，常作為用電安全保護(hù)平臺(tái)，主要構(gòu)成包括：

2.1測(cè)量部分

是測(cè)量通過(guò)被保護(hù)的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”“非”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。例如，輸電線(xiàn)路以變壓器為運(yùn)轉(zhuǎn)中心，對(duì)原始電能高低進(jìn)行調(diào)配，按照用電區(qū)域電壓承載力實(shí)施調(diào)控，通過(guò)繼電測(cè)量可促進(jìn)電能調(diào)配效率提高。

1繼電保護(hù)的定義

1.1繼電保護(hù)的概念及工作方式

我們知道，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)故障是時(shí)常發(fā)生的，這主要取決于外界的因素干擾以及自身的內(nèi)部因素，無(wú)論哪種因素，一旦使電力系統(tǒng)發(fā)生故障沒(méi)有辦法正常運(yùn)行的話(huà)，將會(huì)給企業(yè)、個(gè)人帶來(lái)?yè)p失，那么日常生活中我們要想到解決辦法的前提是要了解出現(xiàn)的故障原因及沒(méi)有正常運(yùn)行的明顯狀態(tài)有哪些，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地、兩相接地、三相接地、短路等的話(huà)就是很明顯的出現(xiàn)了故障。而如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行中出行超負(fù)荷、超電壓、產(chǎn)生振蕩、本身同步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)卻異步運(yùn)行時(shí)等，就是非正常運(yùn)行狀態(tài)。綜上各種原因，我們就不難看出繼電保護(hù)的主要作用是什么。那么繼電保護(hù)的基本工作原理我們歸結(jié)為，它主要是根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)構(gòu)成的，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障之后，工頻電氣量將會(huì)發(fā)生很大的變化，這些變化的主要特征是：

（1）電流增大的情況。當(dāng)設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，那么在出現(xiàn)故障的某點(diǎn)和電源與電源相連接的電氣設(shè)備與輸送電能的線(xiàn)路上，所產(chǎn)生的電流將迅速的增大，從負(fù)荷電流開(kāi)始，到最后會(huì)比負(fù)荷電流大得多；

（2）電壓降低的情況。一旦相間短路和接地短路發(fā)生故障的時(shí)候，將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)之中的各個(gè)點(diǎn)之間的相間電壓或者是相電壓值迅速降低，而且距離短路點(diǎn)原來(lái)越近的話(huà)，其中的電壓也會(huì)越來(lái)越低；

（3）電流與電壓之間的相位角會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常的工作運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，那么電流與電壓之間的相位角與負(fù)荷的功率因數(shù)角是相等的，正常應(yīng)該為20°，而如果出現(xiàn)三相短路時(shí)的話(huà)，電流與電壓之間的相位角的大小將取決于線(xiàn)路的阻抗角，這個(gè)時(shí)候會(huì)為正常運(yùn)行的3～4倍；

1繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)的作用

1.1維護(hù)安全，性能優(yōu)越

繼電保護(hù)對(duì)于維護(hù)電力系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的安全性具有非常重要的作用，同時(shí)還可以有效的減少或是避免外界因素對(duì)裝置所帶來(lái)的干擾，確保了裝置的安全，而且通過(guò)繼電保護(hù)裝置，可以在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)有效的防范監(jiān)測(cè)，確保了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2投資較少，安裝便捷

繼電保護(hù)裝置由于自身重量較小，裝置小巧，易于安裝，所以在電力行業(yè)施工過(guò)程中，有效的減少了所占據(jù)的空間，為施工的順利進(jìn)行創(chuàng)造了良好的條件。同時(shí)在安裝過(guò)程中也有效的提高了操作的效率，減少了成本的投入，只需按照電氣圖紙安裝人員即可完成繼電裝置的安裝工作。

1.3檢測(cè)故障及防范

【摘要】回顧了我國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程，概述了微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的成就，提出了未來(lái)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是：計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)現(xiàn)狀發(fā)展

一、繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。

建國(guó)后，我國(guó)繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無(wú)到有，在大約10年的時(shí)間里走過(guò)了先進(jìn)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)走過(guò)的道路。50年代，我國(guó)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國(guó)外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)［1］，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國(guó)自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開(kāi)始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500kV線(xiàn)路上［2］，結(jié)束了500kV線(xiàn)路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。

1專(zhuān)家系統(tǒng)

專(zhuān)家系統(tǒng)在智能系統(tǒng)領(lǐng)域中有十分悠久的歷史，它能有效地與工程項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，在建設(shè)專(zhuān)家系統(tǒng)時(shí)，需要將所研究領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)表達(dá)式加進(jìn)去，同時(shí)還要加入相關(guān)知識(shí)的理論方法、處理方法。專(zhuān)家系統(tǒng)不僅可以解決一些定性問(wèn)題，還能利用專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，對(duì)一些未知理論進(jìn)行研究、分析，通過(guò)熟練的運(yùn)用專(zhuān)家理論，能將原來(lái)比較寬廣的研究范圍變小，從而得到想要的答案。專(zhuān)家系統(tǒng)能為推理中使用的相關(guān)知識(shí)和推理結(jié)果做一個(gè)科學(xué)的解釋。在電氣工程智能系統(tǒng)中，常用的專(zhuān)家系統(tǒng)表達(dá)式有框架式表示法、生產(chǎn)式規(guī)則表示法、面向?qū)ο蟊硎痉?、過(guò)去式知識(shí)表示法等，這些表示法之間存在著一定的聯(lián)系。在繼電保護(hù)中，專(zhuān)家系統(tǒng)有十分豐富的經(jīng)驗(yàn)，有十分良好的成果，并且能進(jìn)行繼電保護(hù)日常運(yùn)營(yíng)。

2模糊理論

模糊理論起源于二十世紀(jì)六十年代，模糊理論的提出打破了原有的經(jīng)典集合概念，不在使用0和1表示非彼既此概念，而是采用模糊度對(duì)一些不精確的現(xiàn)象、時(shí)間進(jìn)行描述，同時(shí)將推理模糊邏輯和語(yǔ)言變量運(yùn)用在專(zhuān)家系統(tǒng)中，隨著科技的不斷進(jìn)步，模糊理論已經(jīng)成為一種整套使用方法的人工智能系統(tǒng)，并且在電力系統(tǒng)中有十分廣泛的應(yīng)用。

3電氣工程智能結(jié)構(gòu)

（1）電氣工程智能系統(tǒng)構(gòu)造電氣工程智能系統(tǒng)主要由用戶(hù)、用戶(hù)接口、設(shè)計(jì)輔助程序、專(zhuān)家系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等幾部分組成。將專(zhuān)家系統(tǒng)引入電氣工程智能系統(tǒng)的CAD系統(tǒng)中，使用TurboPROLOG編譯型語(yǔ)言、AutoLISP語(yǔ)言、FORTRAN高級(jí)算法語(yǔ)言等交互編制電氣ICAD系統(tǒng)，這樣不僅能方便系統(tǒng)程度的編制，能充分將各個(gè)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)。對(duì)于系統(tǒng)提供能力不足的問(wèn)題，可以通過(guò)設(shè)計(jì)用戶(hù)菜單進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)在電氣CAD系統(tǒng)中加入無(wú)功功率補(bǔ)償專(zhuān)家系統(tǒng)。在用戶(hù)菜單中，使用者可以十分輕松的選擇自己需要的工作模式，十分簡(jiǎn)潔，用戶(hù)能直觀的看出想要的信息，容易被用戶(hù)接受，用戶(hù)能在很短的時(shí)間內(nèi)掌握系統(tǒng)的操作方法，為調(diào)用相應(yīng)的子模塊提供了方面。這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本比較低，設(shè)計(jì)效率很高，極大的減輕了設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)。