时间：2023-03-24 15:22:32
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1继电保护发展现状
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术［1］，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上［2］，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。
在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用［3］，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。
我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究［4］，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用［5］，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
2继电保护的未来发展
继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
2.1计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单CPU结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。
电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有：(1)具有486PC机的全部功能，能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线，硬件模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配置灵活、容易扩展。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。\
2.2网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务)，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。
对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。
对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理［6］，初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。
由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。
2.3保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。
2.4智能化
近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始［7］。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果［8］。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。
3结束语
建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
作者单位：天津市电力学会(天津300072)
参考文献
1王梅义.高压电网继电保护运行技术.北京：电力工业出版社，1981
2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwith
DirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103，1984(2)
3沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化，1983(1)
4葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用.继电器，1978(3)
5杨奇逊.微型机继电保护基础.北京：水利电力出版社，1988
6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBus
1继电保护发展现状
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术［1］，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上［2］，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。
在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用［3］，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。
我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究［4］，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用［5］，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
2继电保护的未来发展
继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
2.1计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单CPU结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。
电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有：(1)具有486PC机的全部功能，能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线，硬件模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配置灵活、容易扩展。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。\
2.2网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务)，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。
对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。
对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理［6］，初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。
由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。
2.3保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。
2.4智能化
近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始［7］。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果［8］。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。
3结束语
建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
作者单位：天津市电力学会(天津300072)
参考文献
1王梅义.高压电网继电保护运行技术.北京：电力工业出版社，1981
2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103，1984(2)
3沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化，1983(1)
4葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用.继电器，1978(3)
5杨奇逊.微型机继电保护基础.北京：水利电力出版社，1988
2004.9再修定
在科学技术高度发达的今天，自然科学技术的创新发展，已经主要不再是不同专业技术领域里的独立“专业个性技术发展理念”（相对“既有理念”而言）类发展进步模式，而是与时俱进地演化为各种“新兴发展的共性技术理念（后简称“共性技术理念”）优势”（如“数字计算机技术”升华形成的“数字化共性技术理念”等）在不同专业技术领域里推广应用类再创新发展模式。所谓“理念”就是指规律性本质特征。
本文探讨上述这种再创新发展模式中技术思想观点方法方面的一些规律性。同政治经济领域一样，自然科学技术研究领域也需要加强构建学术民主文化氛围与健全法制法规建设，以促进提高科技创新能力。中国特色社会主义理论、实践的光辉典范，同样是自然科学技术研究与实施其创新发展战略的必由之路。
1、创新发展的同一标准
社会科学、自然科学技术，其创新发展的标准都可归结为具有内在同一性规律的统一标准。这就是哲学思想早曾倡导过的：“取其精华、去其糟粕，古为今用、洋为中用”。如针对自然科学技术范畴，是否适宜增补一点，即：
“共性技术理念优势”为其对应的“专业个性技术发展理念优势”所用。
这里在于强调与明确：
对于自然科学技术范畴的整体、全局意义上，无疑“共性技术理念优势”是占据主导地位的。然而对于一具体个例专业技术领域而言，则其“专业个性技术发展理念优势”是占据主导地位的。即使相对于“共性技术理念优势”的形成与存在，其对应的“专业个性技术发展理念优势”往往是滞后性的。毕竟“专业个性技术发展理念优势”是创新发展的“内因、依据”，而“共性技术理念优势”则是创新发展必要适应的、有利性“外因、条件”。
2、“捷径、同化”潮流、单纯“高起点”模式的“半”创新发展
在一具体个例专业技术领域里，如果依然同针对科学技术整体、全局意义那样继续强调“共性技术理念优势”占据主导地位，则容易导致忽视甚者摈弃其对应的“专业个性技术发展理念优势”研究，与满足、停滞于“共性技术理念优势”与“专业个性技术既有理念（非优）”相结合、单纯“高起点”模式的“半”创新发展技术进步形态。“专业个性技术既有理念（非优）”是“半”创新发展技术进步形态的标志特征，并无建树阻力。
该技术观点，是发达国家、先进性“共性技术理念优势”推广与追求立竿见影效益、尽早占领市场的“捷径、同化”潮流。对其产生之根源，另文分析讨论。
显然，一具体个例专业技术领域里，相对这种“半”创新发展、单纯“高起点”的“捷径、同化”潮流而言，对应的“专业个性技术发展理念优势”研究与其“全”创新发展的“高起点、高标准”技术进步形态，必然是要付出持续更多的研究与时间（滞后）代价的（技术性研究的分野，将是具体实际、明晰确凿的）。
3、“高起点、高标准”模式的“全”创新发展
在一具体专业技术领域里，如果认知与正视其“专业个性技术发展理念优势”占据主导地位时，将能够超越（而非停滞）于“共性技术理念优势”与“专业个性技术既有理念（非优）”相结合、单纯“高起点”与“半”创新发展技术进步形态，后来居上实现对应的“专业个性技术发展理念优势”与“共性技术理念优势”相结合，达到“全”创新发展“高起点、高标准”技术进步形态模式。“专业个性技术发展理念优势”是“全”创新发展技术进步形态的标志特征。
这一技术观点，主要包括两部分研究内容：
“专业个性技术发展理念优势”的深入性研究；
“共性技术理念”在专业个性技术领域里应用与发挥的、充分必要的个性特征形态的深入性研究。
其同“共性技术理念优势”的诞生，都是同一轮与时俱进新共识的基础。
这种技术观点之所以不可能忽视或摈弃“共性技术理念优势”，是因为“共性技术理念优势”给予对应的“专业个性技术发展理念优势”开辟了付诸实践的有利性保障条件（独立“专业个性技术发展理念”的进步发展情形除外）。
这一技术观点将可能是发展中国家、滞后性“专业个性技术发展理念优势”研究必然后来居上的一种发展进步道路。特别是针对普通工程技术产品领域，认知、正视与研究“专业个性技术发展理念优势”占据主导地位及其后来居上的规律性是必要、有益的。主要是事物本身内在性质规律的客观反映。
4、“专业个性技术发展理念”是与时俱进认知的升华
“专业个性技术既有理念（非优）”与“专业个性技术发展理念优势”两者具有鲜明不同的特征：
“专业个性技术既有理念（非优）”，是简单的、无需研究确认“精华”与“糟粕”的划分，沿袭“专业个性技术既有理念体系”的全部或主体特征的，它是构成“捷径、同化”潮流模式的本质性标志（包括承袭既有遗留技术问题的无奈）；
“既有理念（非优）”不符合“取其精华、去其糟粕”的创新发展标准，其与“共性技术理念”的结合，是有如“穿新鞋走老路”的、“半”创新发展、单纯“高起点”而非“高标准”的技术进步，不足以代表发展进步的主流。
“专业个性技术发展理念优势”，困难的正是必须研究提取“专业个性技术既有理念体系”中的精华部分与升华发展为先进、新颖、现实性优势特征的；它是构成“全”创新发展“高起点、高标准”模式的本质性标志与存在建树阻力的认知过程；又当今是“知识爆炸的时代”，其与一具体专业领域“个性技术发展理念”的“难产”并无矛盾，如当今教育领域因材施教“发展理念”的形成谈何容易；
“发展理念优势”符合创新发展标准，其与“共性技术理念优势”的结合，是“全”创新发展、“高起点、高标准”技术进步形态，经得起认真对比、论证检验与新的共识的抉择，代表着发展进步的主流。
如果说客观上必要走过前者的发展阶段，那么两种技术观点的分野在于：
前者技术观点主要反映为，在其现行“半”创新发展进步形态停滞不前；
后者技术观点则主要反映为，主动进取、持续发展进步，直至实现这一轮到位为“全”创新发展、“高起点、高标准”技术进步形态。开头善始难，到位善终亦难。
如涉及人为思想主观能动性的影响，前者反映为“共性技术理念优势”的一种绝对化倾向性；后者则反映为对于相对普遍的“优优融合互补”理念重新的共识。
5、既有技术产品垄断性消极因素的转化
在一具体专业技术领域里，如果其权威专家方面忽视或摈弃了“专业个性技术发展理念优势”研究，步入了单纯“高起点”的、“共性技术理念优势”与“专业个性技术既有理念（非优）”相结合的、“捷径、同化”潮流与“半”创新发展规律的发展道路，不承认其“半”创新发展技术形态的固有技术欠缺，不给予“全”创新发展技术思想观点方法研究以内部“技术交流、奉献”、对比论证、检验共识的机会（后者又不能以“论文”方式公开，以免可能失去本应具有的自主知识产权，所以使其“奉献无门”正是对于后者的遏制）。这些非积极性意义的反映，是否正是现实一些相对比较突出的、垄断性行业技术进步创新发展的弊病或隐患？
具体如电力系统继电保护专业科学技术产品领域，现实既有“微机保护”技术产品就是典型的“半”数字保护、“半”创新发展技术思想观点方法的产物。近20多年来，“微机保护”技术产品创造累积的财富与使之成为起支配作用的因素，其代表的只是“半”数字保护、“半”创新发展相对于机电式传统保护技术产品的进步，然而如今它相对于“全”数字保护理念技术无疑又是确凿地落后了。
当前“半”数字保护、“半”创新发展的“微机保护”技术产品方面，针对不同技术思想观点方法的研究成果（“全”数字保护、“全”创新发展）的“内部技术交流奉献”请求，何以再三再五不予置理、长久给予“拒之门外”？现实是多数？于是不以为然？然而终究是局部、暂时的，因为“半”的落后保守性质是人为无法改变的客观存在。
现实一些垄断性行业的“技术垄断”消极性因素反映，可能算不上是国家经济运行中“不健康不稳定”性大问题，毕竟是其深入层次意义中的具体实际问题之一。
社会主义中国现实市场经济机制下，在其主流的“技术转让”法定规范模式之外，针对“技术奉献”应该保障其具有同样法定规范的一席之地。因为在上述垄断性行业里对于不同技术思想观点方法的研究成果，敞开法定规范的、“内部技术交流奉献”的大门，直接关系到促进提高科技创新能力，是符合国家发展进步大局利益的。否则就为以“不予置理”来遏制“不同”研究成果问题，遗留下法律空白的滋生土壤。不难共识：
①融合发达资本主义国家市场经济优势因素等方面需要法制法规保障，传承与发扬光大社会主义本质优越性、促进提高科技创新能力等因素的方面，同样离不开法制法规的充分保障。
②以“讲学习、讲政治、讲正气”的科学性，能够成为将上述向消极性方面转化了的起支配作用的因素，再予转化到积极性方面来的重要精神力量。客观上，唯有将其再予转化到积极性方面来，并使之继续发挥起支配作用的积极性意义，才是创新发展所期望的、相对充分有益的结果（也是互补融合优势）。
③对于“交流、奉献”目的的、不同技术思想观点方法研究成果，试建议：可否请中国工程院、中国科协等部门给予同样奉献爱心的关注，随时充分敞开“内部技术交流奉献”的大门，将可能建树中国市场经济机制又一本质特色。
④与此同时，如果国家专业大企业，对于针对现行技术产品的固有技术欠缺请求“内部技术交流奉献”者，是真诚欢迎（而非“拒之门外”），这样不仅与国家反技术垄断法规精神完全一致、更是维护中国市场经济机制特色的、模范的具体贯彻执行者。
在“三个代表”思想精神指导激励下，中国革命、建设与中国特色社会主义的理论、实践，已经做出与继续展示自己典范的光辉，也是中国科学技术研究与实施创新发展战略的必由之路。
电能是一种即发即用、便于传输、使用的清洁能源。我国电力工业发展速度2000年全国发电量为1368．5TWH发电装机容量达到319GW，居世界第二位。电气化水平也得到了极大提高。电能已经成为我国各方面建设及人们生活中不可缺少的能源。电能的使用已遍及各行各业。如：电能用于金属熔炼、焊接、切割及金属热处理，用于电解、电镀及电化加工，电能还用于运输工业、医疗及农业灌溉等。现在，电能正愈来愈多地用来改善居住环境等。
1接地方式
长期以来，电力安全运行及正确使用电能一直是人们关心的问题，而配电系统的正确接地及有效保护技术又是安全利用电能的重要方面。
电力系统中，有两种接地方式，即中性点直接接地（亦称大电流接地系统），另一种是中性点不接地（或经消弧线圈接地，亦称小电流接地系统）。在110kV及以上的高压或超高压电力系统中，一般采用中性点直接接地，这是为了降低高压电器设备的绝缘水平，也可以防止在发生接地故障后产生的过电压，可免除单相接地后的不对称性。这种接地方式下，接地故障所产生的零序电流足够使继电保护灵敏动作，所以保护可靠。
中压配电系统一般中性点不接地，所以，一旦发生单相接地故障，系统还能在不对称方式下运行二个小时。但是地下电力电缆大量使用及城市用电负荷急增，不少地方已开始采用中性点接地方式。
对380／220V的低压配电系统，除某些特殊情况外，绝大部分是中性点接地系统，其目的是为了防止绝缘损坏后运行人员遭受触电的危险。
这里举一例说明（见图1），低压三相四线制变压器二次侧中性点经接地，电气设备外壳不接地。当外壳带电时，有人触及外壳，此时流过人体的电流为：
Iren＝
式中：ux——相电压（V）
rren——人体电阻（Ω）
r0——接地装置电阻（Ω）
由于r0＜＜rren≈1500Ω，则Iren≈≌0．147A，结果远大于安全允许值。
2漏电保护器
国家标准GB16917．1—97《家用或类似用途带过电流保护的剩余电流动作断路器的一般要求》等标准规定，漏电保护器可分：
（1）漏电动作开关（仅有漏电保护的保护器）；
（2）漏电动作断路器（带过载、短路和漏电三种功能保护器）；
（3）漏电继电器（仅有漏电报警功能的保护器）。
2．1保护器的工作原理
漏电保护是一种电流动作型漏电保护，它适用于电源变压器中性点接地系统（TT和TN系统），也适用于对地电容较大的某些中性点不接地的IT系统（对相－相触电不适用）。
漏电保护器工作原理见图2。三相线A，B，C和中性线N穿过零序电流互感器，零序电流互感器的副边线圈接中间环节及脱扣器。
在正常情况下（无触电或漏电故障发生），由克氏电流定律知道：三相线和中性线的电流向量和等于零，即：
＋＋＋＝O
因此，各相线电流在零序电流互感器铁芯中所产生磁通向量之和也为零，即：
＋＋＋＝0
当有人触电或出现漏电故障时，即出现漏电电流，这时通过零序电流互感器的一次电流向量和不再为零，即：
Δ＋＋＋≠0
零序电流互感器中磁通发生变化，在其副边产生感应电动势，此信号进入中间环节，如果达到整定值，使励磁线圈通电，驱动主开关，立即切断供电电源，达到触电保护。
2．2漏电保护器性能参数说明
2.2.1额定漏电动作电流（In）
它是指在规定条件下，漏电保护器必须可靠动作的漏电动作电流值。国家标准（GB6829—86）规定为0．006、0．01、0．015、0．03、0．05、0．075、0．1、0．2、0．3、0．5、1、3、5、10、20A计15个等级，在0．03A（30mA）以下为高灵敏度，0．03～1A为中灵敏度，1A以上为低灵敏度。
2.2.2额定漏电不动作电流（In0）
这是为防止漏电保护器误动作的必需技术参数，即在电网正常运行时允许的三相不平衡漏电流。国家标准规定In0不得低于In的1/2。
2.2.3漏电动作分断时间
动作时间是从突然施加漏电动作电流开始到被保护主电路完全被切断为止。为达到人身触电时的安全保护作用和适应分级保护的需要，漏电保护器分快速型、延时型及反时限型三种。
2.2.4灵敏度α
一般漏电信号电流不可能很大，又要保证人身安全，我国规定的30mA信号电流可直接接触保护，国外可小到6mA。
漏电互感器的灵敏度由下式表示：
α＝
式中：
E——副边绕组中感应电动势模；
I——一次漏电流的模。
α反应了漏电互感器对漏电流的反应能力。根据电磁感应原理计算得到：
＝1／
采取加大铁芯截面积，增加匝数N1，可以增加励磁阻抗Zm，及增加负载阻抗ZL，则可以得到高的灵敏度。3低压配电系统的接地
3．1三种接地系统
在我国的《民用电气设计规范》（JGJ／T16—92）标准中将低压配电系统分为三种，即TN、TT、IT三种形式。其中，第一个大写字母T表示电源变压器中性点直接接地；I则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地。第二个大写字母T表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；N表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。
TN系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。
TT系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳没有专用保护接地线（PE）。
IT系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳没有专用保护接地线（PE）。
3．2TN系统
电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即TN—C系统、TN—S系统、TN—C—S系统。下面分别进行介绍。
3.2.1TN—C系统（见图3）
其特点是：电源变压器中性点接地，保护零线（PE）与工作零线（N）共用。
（1）它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。TN—C系统一般采用零序电流保护；
（2）TN—C系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则PEN线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入PEN，从而中性线N带电，且极有可能高于50V，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位；
（3）TN—C系统应将PEN线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。
3.2.2TN—S系统（见图4）
整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是分开的。
（1）当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源，如果线路较长，可在线路首端装设RCD，靠它切断故障电流；
（2）当N线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE线也无电位；
（3）TN—S系统不必重复接地，因为重复接地后对N线断后保护设备作用不明显；
（4）TN—S系统适用于工业企业、大型民用建筑。
3.2.3TN—C—S系统（见图5）
它由两个接地系统组成，第一部分是TN—C系统，第二部分是TN—S系统，其分界面在N线与PE线的连接点。
（1）当电气设备发生单相碰壳，同TN—S系统；
（2）当N线断开，故障同TN—S系统；
（3）TN—C—S系统中PEN应重复接地，而N线不宜重复接地。
PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，所以TN—C—S系统提高了操作人员及设备的安全性。
3．3TT供电系统（见图6）
如图6，电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用PE线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）。
（1）当电气设备发生相碰壳接地，环路阻抗Z＝ZL＋ZPE＋Zf＋RA＋RB
式中：
ZL——相线阻抗；
ZPE——PE线阻抗；
Zf——相线与外壳间接触电阻；
ZA——用电设备接地电阻；
ZB——电源中性点接地电阻。
由于ZL、ZPE、Zf很小，可忽略，接地电流：
Id＝＝
按JGJ／T16—92标准规定RA·I＇d≤50V，及I＇d＝
U——相电压；
I＇d——为低压断路器瞬时或延时过电流脱扣整定值（A）；
Id——单相短路电流（A）。
RA≤（15／29）·RB
如果RB≤4Ω，则：RA≤·RB＝2．07Ω；接地电阻的要求极其苛刻，较难实现，因此一般要求RA取值范围为4Ω～10Ω。
如果RA≤4Ω，则Ia≈12．5A。
由RL1型熔断器特性曲线与自动开关保护特性曲线得到的保护装置允许最大整定值列于下表。
由表可知RA≤4Ω时，熔断器熔体的额定电流Ie≤4A或Ie≤2A，而低压断路器瞬时动作整定值Ie≤11A才能保证在规定时间内切断故障回路。在工程上，这么小的整定值是没有实际意义的，另外，容量较大的分支负荷或支路负荷也无法采用熔断器或自动开关作这种TT接地系统的保护电器，因此要采用RCD保护电器。
（2）TT系统在国外被广泛应用，在国内仅限于局部对接地要求高的电子设备场合，如果在负荷端和首端装设RCD而干线末端装有断零保护，则可适用于农村居住区、工业企业及分散的民用建筑等场所。
3．4IT系统
电力系统的带电部分与大地间无直接连接（或经电阻接地），而受电设备的外露导电部分则通过保护线直接接地（如图7）。
图7（a）配电中性点与地绝缘；图7（b）配电中性点经电阻（阻抗）接地；图7（c）配电中性点经阻抗接地而设备外露导电部分接到电源的接地体上。
下面分析发生单相短路故障时的情况这里只论述图7（b）。在发生第一次接地故障时。
Id≤U／（Z＋RA＋RB＋ZL＋Zf）
式中：
Z——配电系统中性点的阻抗
RA——用电设备的接地电阻，一般RA≤4Ω
RB——配电设备中性点的接地电阻，一般RB≤4Ω
U——电源相电压，220V
ZL——相线电阻
Zf——相线与外壳之间接触电阻
ZL、Zf数值很小，略去不计。按IEC标准，Z的阻抗推荐5倍于相线电压数值，
Z＝5×2201000Ω
Id≤220／（1000＋4＋4）＝0．218（A）
设备外露部分的电压：Uf≤Id·RA＝0．218×4＝0．872V，这个电压不会造成触电伤害，因此第一次出现这种情况，不用切断电源，而是发一个声光告警。
在发生第二次接地故障时（图8），M1设备的L3相接地，M2设备的L2相接地时，必须满足RA·Ia≤50V及RC·IC≤50V，式中Ia、IC分别为M1，M2保护器的动作电流。
在一般情况下，RA＝RC＝4Ω，则Ia＝Ic≈50V／4Ω＝12．5A；如果采用熔断器或空气断路器作保护时，IT系统只能提供小容量负荷。如果采用RCD，则IT系统可以提供较大负荷量。4漏电保护器的配置
4．1漏电保护器的配置技术
一般仅有一级保护，额定动作电流In≤Vr／Rs。式中：Vr——安全触电电压，特别潮湿场所为2．5V，潮湿场所取25V，而干燥场所取56V；Rs为设备外露导电部分接地电阻。
如果有二级保护，图9表示了两级保护的动作时间和动作电流的配合关系。其第一级的目的是为了防止人身间接接触触电，被保护电网面积大负载电流大，通常150kVA变压器总出线电流216A，动作电流取100～300mA，而动作时间为0．2s以上；其第二级的目的是防止直接接触触电事故，被保护电网覆盖小，动作电流选30mA，动作时间≥0．04s。
如果多级漏电保护时，多级漏电保护In1≥3In2t1≥tfd，式中，In1是上一级，In2为下一级RCD额定动作电流，tfd为上一级RCD可返回的时间；tfd为下一级RCD分、合断时间。
如果要采取三级保护，则（1）末线路端用电设备In＝30mAt≤0．1s；（2）分支路选择RCD，取In＝100mAt≤0．3s；（3）干线选择In＝300mAt≤1s。
4．2安装漏电保护器的注意事项
（1）漏电保护器能否正常工作，它与接地方式及安装方式有很大关系。这里仅举一例说明In＝100mAt≤1s。
由于两个漏电保护器出线后的线路混用（见图10），而造成两个漏电保护器不能同时供电。
图中，由于临时将照明灯泡跨接在两个漏电保护器出线后的相线与中性线之间，它是跨接在2LDB中的相线与的1LDB中性线之间，当灯泡亮后，其相线电流流经2LDB和1LDB回到中线，很明显2LDB使出现不平衡电流，1LDB中也出现差流，从而2LDB和1LDB一起动作，切断了电源，因此造成两个回路都无法正常工作。
（2）安装漏电保护器时，一定要注意线路中中性线的正确接法，即工作中性线一定要穿过漏电电流互感器，而保护中性线决不能穿过漏电电流互感器，如图4—（a）（即TN－S系统）。5结论
中图分类号： P185.16文献标识码：A 文章编号：
雷电是大气放电所产生的气象，可以产生强烈的闪光、霹雳，掉在地上可以摧毁房屋、杀伤人畜、引发火灾等。随着近代高科技的发展，尤其是微电子技术的高速发展，雷电灾害越来越频繁，损失越来越大，原先的避雷针已无法保护建筑物、人和电器设备。80年代以后，雷灾出现新的特点,这主要是因为一些高大建筑的兴起,如高层智能大厦，微波站、天线塔等都会吸引落雷，从而使本身所在建筑及附近建筑遭到破坏。增设的各种架空长导线反倒引雷入室，使避雷装置失去作用。
此外，微电子技术的高度发达，并且广泛应用于各个领域，使得雷害对象出现了变化——从对建筑物本身的损害转移到对室内的电器、电子设备的损害。以至发生人身伤亡事故。随之防雷对象也由强电转移到弱电。雷电产生的电磁感应已成为主要危害。所以，现代建筑防雷设计就必须高度重视雷电问题，加大力度去完善建筑物内部电子设备的安全保护措施。
我国建筑智能系统的研究和开发起点较低，因此我们的智能建筑广泛存在着绝缘强度低，过电压和过电流耐受能力差，对雷电引起的外部侵入造成的电磁干扰敏感等弱点，尤其是抗雷击电涌能力差。如不加以有效防范，无法保证智能化系统及设备的正常运行。所以，目前关于智能建筑的雷击电涌保护可靠性及安全运行问题，已成为人们关注的热点。
1、建筑受雷击的途径
1.1 由附近的对地雷击引起的地电位反击
两个相邻的楼当附近有雷击时，电位的变化是不同的，所以存在着电位差，它的大小决定于雷电大小、接地电阻和楼间距离。如楼间有信号线，则将承受高压冲击，据资料介绍，电缆或建筑物附近100米以内的雷击，能感应5KV和1.25KA的浪涌。
1.2 对建筑物的直接雷击
直接雷的电流通过避雷导体系统流入大地，除了使地电位升高外，当电流快速流过长导体时，因导体的自感而在导体的二端产生电势，一根30米的避雷导线可产生1.5MV电势，使附近的无金属保护的靠墙电缆会出现“闪络”，避雷导线和附近的电缆间还可由电容或电感耦合产生电压，一个距避雷导线1米的10米×10米的回路，当避雷导线的电流为2kA/μs时，峰值电压可达9.5kV。
1.3 由电力线被直接雷击或感应雷击
直接雷击中高压电力线上，通过变压器的电容耦合产生浪涌电压（在高压线上200kA的雷击，可在低压屏产生6kV的浪涌电压）,足以引起设备损坏。直接打在高压线上的雷击概率较小，90%的雷电放电发生在云与云之间，电力线会因电磁感应或静电感应产生二次雷击。雷雨云之间的放电，因电磁辐射而在电力线上感应出脉冲，称电磁感应雷；雷雨云的静电荷电场，会在电力线表面感应出电荷，当该雷雨云的电荷与其它雷雨云接闪后，电力线表面的电荷被释放，向二边放电，称静电感应雷。上述两种感应雷，在架空或埋地的导线上产生电流或电压冲击波，沿导线经接口进入设备，即所谓雷电波窜入，对监控系统危害极大。
1.4 雷电电磁脉冲波（LEMP）
雷电放电的dv/dt及di/dt均很高，其电磁辐射很大 。 雷 电 波 的 主 频 为 1k~10kHz， 高 频 为5MHz~10MHz。电磁波可通过建筑物的门、窗和电子设备机箱上的空洞、缝隙，直接作用于设备的元、器件，引起故障。雷电波的主频不高，对大地而言，其穿透深度可达15~50m，埋在地下的通信和电力电缆将受到影响。
2、建筑物防雷设计因素
防雷是一项系统工程。
2.1接闪功能
指实现接闪功能所应具备的条件，包括接闪器的形式（避雷针、避雷带和避雷网）、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。
2.2分流影响
指引下线对分流效果的影响。引下线的粗细和数量直接影响分流效果，引下线多，每根引下线通过的雷电流就小，其感应范围就小。
2.3均衡电位
建筑物的各个部分可以形成一个电势相等的等电位。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体，建筑物内当然就不会产生不同的电位，这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压，对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。
2.4屏蔽作用
屏蔽的主要目的是保护建筑物内的通讯设备、电子计算机、精密仪器以及自动化控制系统不受雷电电磁脉冲的危险。应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋，即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋，使其构成一个六面体的网笼，即笼式避雷网，从而实现屏蔽。
2.5接地效果
良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。
2.6合理布线
指如何布线才能获得最好的综合效果。现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线，在防雷设计中，必须考虑防雷系统与这些管线的关系。为了保证在防雷装置接闪时这些管线不受影响，设计室内各种管线时，必须与防雷系统统一考虑。
3、现代建筑防雷的新重点
智能建筑的发展使得传统的建筑防雷设计不再能满足建筑本身对雷电安全的需要。雷电防护已经不仅仅是对建筑本体的防护，更侧重于对建筑内人身和电气设备的安全的防护。防雷工作正在从以传统的防直击雷为主向防雷电感应过电压对通迅、安防、自动控制等系统的设备的损害而转变。其中重要的防雷观念变化有：
3.1重视雷电电磁感应作用
以前建筑物防雷以防直击雷为主，侧重机械性破坏和雷电反击；现在则以防感应雷击为主，侧重雷电的电磁感应效应。
3.2建筑物防雷的整体性
建筑物防雷的整体性体现在对建筑物防雷设计和安装时，要对内部防雷装置和外部防雷装置做整体的统一的考虑。建筑物外的整体观念是指对一个院落、一个小区以及附近的环境要做全面的防雷规划，同时还不能违反小区规划的要求例如：所安装的避雷针杆塔是否影响小区的美观，所用的避雷针、避雷带或避雷网是否与建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大烟囱上的避雷装置所保护等等。
4.防雷通信电源的管理
通信电源在防雷方面尤其应该引起重视。
4.1 加强对电源设备的重视
电源设备与通信网中的其他设备（如交换、传输等）有较大的不同，本质上，电源设备是机电设备而非通信设备。正因为如此，在通信业中，它得不到充分的重视，然而，必须看到，通信电源作为整个通信电信网的能量保证，它的作用是整体性和全局性的。虽然它不是通信网主流设备，但它却是通信网中最重要、最关键的设备。
4.2 加强电源管理上的专业化
对通信电源要求通信网上的各级管理层次和建设、维护方面都应该有独立的电源专业管理人员。因为通信电源是一个专业，而且是个包括多种系统和学科的大专业，因此，应该对它作相应的专业管理。
4.3 电源设备购置与维护的具体措施
4.3.1在购置通信电源过程中，除考虑性价比外，要考虑高可靠性、多种自动保护功能、宽电压、良好的均流均衡性能、在线运行模式，要考虑是否严格按照高标准组织生产，另外系统故障率、防雷和电涌措施、交直流配电一体化等都应是分析考虑配置的重点。要选用可靠性高的设备，合理配置备份设备。
4.3.2供电方式要大力推广分散供电，要有备品和备份，使用同一种直流电压的通信设备，采用两个以上的独立供电系统。
4.3.3设备宜采用模块化、热插拔式，便于更换和维修。再一个就是平时应建立起对电源故障的应急措施，保证可靠供电。最后，要提高技术维护水平，大力推广集中维护体制。
综上所述，雷电危害是有目共睹的，但只要措施得当，就可以有效地降低雷害。
1 概述
漏电保护是低压农村电网用电保护中的一项重要的保护技术，广泛的用于防止漏电火灾和人身触电伤亡事故的发生。漏电保护技术很早就受到人们的关注和研究。
在讨论剩余电流保护技术之前，首先要搞清两个概念，其一，何谓剩余电流？剩余电流是指线路中的电流矢量和，即：ΔI=■+■+■+■。
也就是漏电保护器上的零序电流互感器检测的漏电电流；其二，何谓对地漏电电流？指线路对大地的泄露电流，由于电网中的线路对地绝缘电阻不是无穷大，且存在对地分布电容。因此有泄漏电流产生，这些电流一般称为漏电电流，也叫固有漏电电流。
在一定条件下，人触电或者设备故障漏电，不一定就会引起剩余电流的增加，反而会导致剩余电流的减少，因此造成了人体触电或者设备故障漏电时漏电保护器的不动作，即保护死区。
在实际电网中，对于单相线路，当零线电压为零时，则剩余电流就是相线对地的漏电电流，即：ΔI=■+■+■
而对于三相线路，且线路绝缘状况较差时，各相线对地都有漏电电流。
ΔI=■+■+■+■=■+■+■+■
此时，剩余电流与对地漏电电流便不同，它则不能真实的反映出线路及设备的漏电情况或人体的触电等情况，只有对地漏电电流才能做到这一点。
2 剩余电流动作保护技术存在的问题
剩余电流动作保护技术的关键就是采用零序电流互感器实现对剩余电流信号的检测，当没有剩余电流时，从电源流出的电流与流入的电流相等，在剩余电流互感器的电流矢量和为零；当有剩余电流时，流出的电流与流入的电流不相等，零序电流互感器二次侧有感应信号产生。当剩余电流值达到整定动作值时，互感器二次侧感应信号经放大后推动脱扣器使开关动作，实现剩余电流保护。
现在市场上的剩余电流断路器均采用零序电流互感器检测漏电信号，这种方法它检测的是电网中的剩余电流，在三相线路中，检测到的剩余电流，是各相线路对地漏电或者人体触电电流的矢量和，因而它无法对线路中发生的相线对地漏电或者人体触电事故进行有效的保护，围绕这一问题人们进行了广泛的研究，现在就以下几种技术问题进行分析与探讨：
2.1 脉冲漏电保护技术 脉冲漏电保护技术它能够将剩余电流区分为突变剩余电流与缓变剩余电流，把突变剩余电流视为人体触电或设备突发漏电（如电气设备投、切时产生的漏电），把缓变剩余电流看作是电网中的固有漏电，这样让漏电保护器对这两种漏电电流进行分别保护，便可实现人体触电的安全保护。
但是该方法中的脉冲电流信号（人体触电电流或设备突变漏电电流）仍为三相线路中的脉冲漏电矢量和，也是剩余电流，而不是线路中发生的真实的人体触电或设备突变漏电电流，因此它仍不能真正满足人体触电保护的安全要求，另外由于它不能区分脉冲漏电，是人体触电还是设备突变漏电？所以，当线路中有设备突变漏电时，它容易引起保护器的频繁跳闸，影响供电可靠性。
2.2 鉴相鉴幅保护技术 它根据电网中原先的剩余电流和当线路中发生设备突变漏电或人体触电后，引起的剩余电流位移，通过平行四边形法则，求得真实的人体触电或设备突变漏电电流，即对地突变泄露电流。这样便能对电网中发生的人体触电事故进行有效地保护，但是由于它仍无法区分对地突变漏电是人体触电还是设备突变漏电？因此，仍无法解决供电可靠性的问题。因为在电网中发生的突变漏电事故中，有99%以上是电网中的电气设备投、切所致，人体触电的情况很少，所以将该技术用于漏电保护器在实际应用中，虽然它保证了人体触电安全，但是仍没有改变易使保护器频繁跳闸的问题，影响供电可靠性，最后在漏电保护的推广中不得不被遗弃。
2.3 特波保护技术 用特波的方法来区分人体触电与设备等的突变漏电，其原理是根据人体触电电流的波形与设备突变漏电的波形的不同，从而将它们区分开来，以实现既能保证人体触电的安全保护，又能在设备突变漏电时，保证电网的供电可靠性。该技术成立的前提是人体触电的波形是相同的和固定的，而实际上人体触电的波形是不可能相同和固定的。首先，该方法仍与脉冲漏电方法一样，它检测的是电网中的剩余电流，因此在三相线路中，人体触电电流与其他漏电电流经零序电流互感器叠加后会发生变化；其次，不同的人或同一人在不同的情况下其触电电流的波形也是不一样的。如人全身出汗时、洗澡时、皮肤非常细嫩的、皮肤角质层、活体的皮肤伤口处等触电时，人体瞬间就会击穿，产生的人体触电流波形就不是特波，因此，当在这些情况下发生人体触电时，仍不能对人体触电安全真正起到保护作用；再加上一些电气设备发生的对地电流波形，会类似所谓的特波波形，如一根带电螺丝刀插入地下时，产生的漏电波形即类似其设定的特波，因而会引起保护器的跳闸，影响到供电可靠性。
综上所述，在特波方法中，由于人体触电电流波形的不确定性，而该方法中设定的特波波形又是单一的和固定的，所以，当线路中发生突变漏电后，该方法无法准确地鉴别出是人体触电还是电气设备突变漏电，因此，它仍无法满足供电部门对供电可靠性和人体触电安全保护的要求。
3 一种新型的解决方法
双鉴保护技术是一种新型的漏电保护解决方法，也是本文所推广的一种漏电保护技术。该方法首先采用了原先鉴相鉴幅技术的优点，即获得对地泄露电流，它能够真实的反映出电网中的人体触电与设备对地泄露电流，从而对电网中的人体触电安全进行有效的保护；其次，它又在检测突变漏电的同时检测负荷电流，而后通过对电网中发生的突变漏电与负荷电流变化的情况进行双方面的综合鉴别，来决定是否该保护，从而克服了鉴相鉴幅技术不能区分电网中的突变漏电到底是人体触电还是设备突变漏电的缺点。
当线路中发生突变漏电时，如果负荷电流没有发生变化，则视为人体触电，保护器即应保护跳闸；如果此时负荷电流也相应发生变化，则视为线路中的电气设备投、切所致，保护器便不予保护，即剩余电流断路器不动作。这样它便能够正确分辨电网中的突变漏电是人体触电或是电气设备投、切时引起的突变漏电，全面满足供电部门对人体触电安全保护和供电可靠性的需要。
另外，该方法由于根据负荷电流的变化情况来决定保护器是否该保护，因而它能够有效地解决保护器间的越级跳闸问题（如二级保护器若跳闸，便会切断其下负荷，一级保护器通过对负荷电流变化的鉴别，便不会再跳闸）。这样将大大提高供电可靠性。
综上所述，该方法的应用必将使漏电保护事业迈上一个新台阶。
4 结论
本文对漏电保护技术进行了分析，根据电网和设备故障漏电的基本特征，提出了一种新型的漏电保护技术——双鉴保护技术，可以解决以下问题：①提出的采用双鉴保护技术的剩余电流断路器解决了现有国网公司低压配电台区的漏电保护技术的重要缺陷。实现故障漏电保护动作的准确性和无误性，提高了供电安全性和可靠性。②把漏电设备与人体触电区分开来，在三相线路中的带漏电设备投切引起的突变，剩余电流不动作，提高了供电可靠性；而在三相线路中的任意某一相如果发生人体触电，则保护器动作，提高了供电安全性。③该技术已经通过了实验验证，双鉴保护技术剩余电流断路器具有高精度，高稳定性的保护特性，符合漏电保护的要求，也满足了故障漏电保护的要求，具有很高的实用价值和推广价值。
参考文献：
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中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5381-02
继电保护装置是一种利用电磁感应原理而发展起来的电力系统保护装置,随着电子技术和网络通信技术的飞速发展,目前已经发展到微机型阶段,并且利用软件技术可以实现由软件技术驱动硬件而实现微机继电保护,这就是目前研究很热的技术――基于虚拟仪器技术的继电保护系统。利用虚拟仪器技术实现的微机继电保护装置,具有传统微机继电保护装置所不具备的优势,例如控制更加安全可靠等。
本论文主要将虚拟技术应用于微机保护实验系统,拟对基于虚拟仪器技术的微机保护系统进行开发,并从中找到可靠有效的微机保护实验方法与建议,并和广大同行分享。
1 微机继电保护概述
1.1 微机继电保护的基本构成
微机继电保护装置,其基本结构构成与普通的电力保护装置一样,也是有硬件和软件两大部分构成。硬件部分主要由数据采集系统、数据处理系统及逻辑判断控制模块等几个部分构成,主要由数据采集模块负责对电力系统的相关电参数实现检测与采集,并将数据传送至数据处理系统,数据经过运算之后,由逻辑判断控制模块调用软件控制程序,并发出相应的控制信号,驱动保护装置执行保护动作,从而实现电力继电保护的功能。
随着集成电子电路技术的发展,目前发展的微机型继电保护装置,其硬件系统主要由CPU(微处理器)主机系统、模拟量数据采集系统和开关量输入/输出系统三大部分组成,尽管结构构成已经发生一定变化,但其实实现继电保护的基本原理仍是一样的,由模拟量数据采集系统负责相关保护参数的采集,微机继电保护装置是以微处理器为核心,根据数据采集系统所采集到的电力系统的实时状态数据,按照给定算法来检测电力系统是否发生故障以及故障性质、范围等,并由此做出是否需要跳闸或报警等判断。
1.2 微机继电保护装置的特点
微机保护与常规保护相比具有以下优点:
1) 微机继电保护装置主要由微处理器为核心而构成的硬件系统,因此借助于现代功能强大的微处理器,微机型继电保护装置可以实现一定程度的智能化。
2) 相比于传统的机械式硬件实现的硬件保护装置,微机型继电保护装置能够依靠数据采集模块实现对相关参数的检测与采集,整个过程实现数字化流程,这就为继电保护装置的控制功能的稳定性、可靠性提供了技术条件;另一方面,依靠微处理器内部的软件程序,微机继电保护装置能够进行周期性自检,一旦发现自身硬件或者软件发生故障,能够立即实施报警,从而保障了继电保护装置功能的可靠性。
3) 传统的机械式硬件实现的硬件保护装置,其保护功能较为单一,仅仅是实现基本的保护功能,动作依靠一次性机械元件完成,一旦该部件发生故障,则整个继电保护装置无法工作;而微机型继电保护装置除了能够利用弱电驱动控制实现继电保护的功能外,还能够依靠数据采集系统对整个电力系统的相关电力参数都实施监测与采集,通过程序的分析,实现对电力系统整体性能的检测,保护功能大大丰富。
4) 传统的机械式硬件实现的硬件保护装置,其功能调试复杂,工作量大,而且极容易造成内部晶体管集成电路的失效,而现代微机继电保护装置,依靠内部的核心微处理器,能够开发专用的人机交互系统,利用人机交互系统实现继电保护装置的调试,简单易行,还可以自动对保护的功能进行快速检查。
5) 利用微机的智能特点,可以采用一些新原理,解决一些常规保护难以解决的问题。例如,采用模糊识别原理或波形对称原理识别判断励磁涌流,利用模糊识别原理判断振荡过程中的短路故障,采用自适应原理改善保护的性能等。
2 基于虚拟仪器的微机保护实验系统开发设计
2.1 总体结构设计
本论文探讨的是基于虚拟仪器技术的微机继电保护系统,因此首先面临选择合适的虚拟仪器开发平台的问题,这里选择基于G语言的LabView开发平台是目前国际最先进的虚拟仪器控制软件,集中了对数据的采集、分析、处理、表达,各种总线接口、VXI仪器、GPIB及串口仪器驱动程序的编制。基于虚拟仪器的微机继电保护装置系统,是利用虚拟仪器开发平台,构建虚拟的微机继电保护装置,实现完整的微机继电保护装置的全部功能,并对设计的虚拟继电保护装置进行评估和改进,从而完成微机继电保护系统设计的一种设计手段。
利用虚拟仪器技术进行微机继电保护系统的开发设计,从具体设计流程来说,主要从以下几个环节入手进行总体结构的设计:
根据微机继电保护系统的设计目标、设计功能,列出所需要的相关硬件,构建整体微机继电保护系统结构框架;另一方面,尽量采用模块化的开发设计模式,将微机继电保护系统按照不同的功能环节,设计各功能模块之间的结构关系。
如下图所示,是本论文所探讨的利用虚拟仪器平台所开发的微机继电保护系统结构原理图。这种方式既便于模块的单独调试,节省系统开发周期,又便于系统功能的改变,使系统具有更强的移植与升级功能。
如图1所示,基于虚拟仪器技术的微机保护系统结构主要由一次系统、转换模块、数据采集模块、保护测量模块及保护决策软件系统等几部分构成,一次系统主要负责面向电网系统模拟设置合适的传感器,将相关拟生成电网的二次侧电压、电流信号,信号经过转换、调理电路变换成符合要求的-5V～+5V模拟信号送数据采集模块,数据采集模块主要由DAQ数据采集卡构成,能够自动将模拟产生的模拟电压信号进行A/D转换,并进行初步的数据处理转换再传送给以虚拟微处理器为核心的保护决策模块,最终将生成的继电保护控制决策信号输出到保护策略模块,最终实现微机继电保护系统的功能。
2.2 数据采集模块的设计与实现
本文中微机实现的继电保护实验系统输入信号来源于继电保护测试仪,根据保护系统测试输入信号的特点,本论文采用数据采集卡来负责数据的采集与高速传输。
2.2.1 数据采集卡的选择
要实现基于虚拟仪器技术平台的微机继电保护系统,一次系统在完成相应电力系统电参数的传感检测之后,数据采集模块要能够按照微机继电保护系统的功能于设计要求实现相应数据的转换与采集,因此,数据采集卡的选择成为整个微机继电保护系统保护功能实现的关键。目前的数据采集卡,主要有12位或16位的DAQ数据采集卡,在具体决定选用12位还是16位的DAQ设备时,主要从采集精度和分辨率这两个指标考虑,可以由给定的系统精度指标衡量出DAQ卡需要的整体精度。
在本论文中,这里选取PCI-1716数据采集卡。PCI-1716是研华公司的一款功能强大的高分辨率多功能PCI数据采集卡,它带有一个250KS/s16位A/D转换器,1K用于A/D的采样FIFO缓冲器。PCI-1716可以提供16路单端模拟量输入或8路差分模拟量输入,也可以组合输入。它带有2个16位D/A输出通道,16路数字量输入/输出通道和1个10MHz16位计数器通道。PCI-1716系列能够为不同用户提供专门的功能。
2.2.2 虚拟数据采集程序的实现
在选择了数据采集卡硬件设备之后,需要借助于虚拟仪器平台为整个系统设计虚拟护具采集程序。在具体进行设计时,由系统内部虚拟程序产生数据采集卡锁需要的相应信号,具体来说就是CT、PT信号,因此,在具体编程时,首先将CT、PT信号传输至相应的滤波器,LabVIEW提供了各种典型的滤波器模块,根据需要可以设置成低通、高通、带通、带阻等类型的滤波器;其次,将经过数据滤波处理之后的数据进行输出。数据采集模块的程序如图2所示。
2.3 微机保护模块的设计与实现
既然在数据采集模块之后需要进行数据的滤波,尽管LabVIEW提供了各种典型的滤波器模块,但是仍然需要借助于虚拟滤波模块设计专用的滤波算法,而且在微机继电保护系统中,对电力系统的继电保护功能的实现,主要是由相应的滤波保护算法实现的,因此有必要为虚拟微机电力保护系统设计滤波保护算法程序。
本论文采用如下的设计方法对滤波保护算法进行设计:
1) 利用LabVIEW自带的滤波器进行数据的排序滤波。
2) 按照系统保护功能所需要的数据频带,设置相应的低通、高通、带通、带阻等灯滤波保护功能。按照上述方法,基于虚拟仪器平台的微机继电保护系统,其滤波器输入得到的数据序列,多数是传感器采集到的电参数,如电压和电流,而电压和电流数据是离散的数字量序列,其中包含了大量的谐波干扰信号,因此有必要进行滤波。在本论文中,采用了二级滤波保护算法,即分别进行前置滤波和后置滤波,实现对数据的二级滤波保护,从而提高整个微机继电保护系统的稳定性和可靠性。前置滤波模块如图3所示,后置滤波模块如图4所示。其中前置滤波模块提供了差分滤波器、积分滤波器、级联滤波器、半波和1/4周波傅立叶滤波器、半波和1/4周波沃尔氏滤波器,可以根据需要自行选择;后置滤波模块提供了平均值滤波器、中间值滤波器,也可以自由选择。
3 结束语
利用虚拟仪器技术进行微机继电保护装置系统的设计开发,能够很好的避免了实物硬件开发设计所带来的周期较长、调试较复杂以及成本较高等劣势,所有的开发设计任务全部在虚拟仪器平台上完成。本论文将虚拟仪器技术应用到了微机保护装置的设计,对于进一步提高微机继电保护装置的可靠性与稳定性具有优势,同时借助于虚拟仪器技术的开发,能够更好的实现电气继电保护功能的完善与提升。
参考文献:
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中图分类号：S157.4 文献标识码：A 文章编号：
一.前言
提高继电保护运行的可靠性的相关措施将会大大提高电网的运行效率并且减少电网运行的风险性。提高继电保护的技术水平和采取先进的继电保护措施将会使继电保护的日常验收、日常的管理以及其他各项相关工作都更加地快捷和高效。提高继电保护运行可靠性的技术和措施有其重要意义。
二.提高继电保护运行可靠性的技术措施
1.要把好继电保护的验收关
交接验收对于一个即将投入运行的发电厂或变电所是一次全面的“体检”,因此这项工作的好坏直接影响其今后的安全运行,继电保护交接更是如此。保护交接验收必须严格遵循如下工序:在继电保护调试完毕后,要严格自检、专业验收,然后提交验收单由工区组织的检修、运行、保护3个班组进行保护整组试验、断路器合跳试验合格。并确认拆动的接线、元件、标志、压板已恢复正常,现场文明卫生清洁干净之后,在验收单上签字。保护定值或二次回路变更时,进行整定值或保护回路与有关注意事项的核对,并在更改簿上记录保护装置变动内容、时间、更改负责人和运行班负责人签名。保护主设备的改造还必须进行试运行或试运行试验,如差动保护更换TA后,应作六角图试验，合格后方可投运。
2.搞好保护动作行为分析
保护动作跳闸后,严禁随即将掉牌信号复归,而是检查动作情况并判明原因,做好记录,在恢复送电前,才将所有掉牌信号全部复归,并尽快恢复电气设备运行,事后做好保护动作分析记录及运行分析记录。内容包括:岗位分析、专业分析及评价、结论等,凡属不正确动作的保护装置,及时组织现场检查和分析处理,找出原因,提出防患措施,避免重复性事故的发生。
3.提高继电运行的微机化和信息化水平
随着电子信息技术的不断发展和创新，微机保护在各个方面的科技含量也大大增加。目前，最新出现的工控机功能、速度以及存储容量等方面都大大优于原来的小型机。并且现在所使用的工控机的体积很小，仅仅类似于微机保护装置大小。所以，用成套的工控机做继电保护在技术上已经有了可操作性。这种情况下，继电保护在运行过程中的不可靠性将会显著降低。计算机网络技术在电力系统中的应用已经彻底颠覆了传统的继电保护运行的方法和状态，由于继电保护装置的作用是很单一的，主要是用来切除故障元件，但是它在保护电力系统的运行上还存在一定欠缺。为了保证每个保护单元都可以共享运行的数据和故障信息，以进一步提高保护的及时性和准确性，就必须将整个电力系统作为一个整体连接起来。要想实现这种连接应该通过计算机和网络技术的帮助，实现微机保护装置的网络和共享化。
4.加强继电保护运行的智能化程度
提高继电保护运行可靠性的一项重要措施是智能化，同时这也是一项重要的技术创新。人工智能化应用的领域已经越来越广泛，行业也不断得到拓展。很多先进的技术和理念也已经开始在电力系统中出现。诸如神经网络、进化规划、遗传算法、模糊逻辑等技术在电力系统中已经得到了应用,在继电保护领域应用的研究也正在进行并不断深化。人工智能技术的引进具有强大的优势。人工智能将会从很大程度上提高继电保护装置的稳定性能，并且还可以对继电保护装置原有的工作隐蔽性以及连续性等不可靠因素进行有效的控制。人工智能的显著优势是可以进行快速处理，并且具有极强的逻辑思维能力。实践表明，人工智能在在线评估中所发挥的作用是重要的，其明显优势是不可忽略的，并且具有一定的主导地位。人工智能在电力系统，尤其是在继电保护工作中的普及和应用将会给继电保护运行的可靠性带来极高的效率。
5.广泛使用性能极其优良的数字控制器件
性能优良的数字控制器件的使用将会大大提高继电保护的质量。CPLD和FPGA等器件在继电保护领域被广泛使用。CPLD是一种复杂可编程序逻辑器件，FPGA是一种现场可编程序门阵列，这两种器件在继电保护中都具有极其强大的优势，因为，CPLD和FPGA作为现代可编程序专用集成电路(ASCI)，具有功能高度集成的特点，并且他们还会把多个微机系统的功能集中在同一块芯片上。这一类性能优良的数字控制器件的使用将会给电子系统设计带来极大变革，并且会展示出强大生命力。因为保护系统的高度集成、快速响应以及较高的可靠性的实现都离不开这一类控制器件。同时，这一类器件有效缩短了保护装置的研发周期，从很大程度上保证了继电保护运行的可靠性。
6. 要把好继电保护运行准确操作关
运行人员在学习了保护原理及二次图纸后,应核对并熟悉现场二次回路端子、继电器、信号掉牌及压板情况;严格“两票”的执行,并履行保护安全措施票;每次保护投入、退出,要严格按设备调度范围的划分,征得调度同意。为保证每套保护投入退出的准确性,在变电站运行规程中应编入各套保护的名称、压板、时限、保护所跳断路器及压板使用说明。由于规定明确,执行严格,简化了运行值班人员保护查图时间,避免运行操作出差错。
三、变电站继电保护故障处理的常用方法
1.替换法
用运行良好的或者当前运行正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件,来判断它们的好坏,可以快速地缩小故障查找范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用的方法,当一些微机保护故障,或者一些内部回路复杂的单元继电器,可以用附近备用或者暂时处于检修的插件、继电器而取代它。
2.短接法
将电路回路的某一段或者某一部分用短接线进行人为短接,借此来判断故障是否存在于短接线范围之内,如果不在,可以同样方法进行排查,不断缩小排查范围,以此来缩小故障范围。此方法主要在电磁锁失灵、电流回路开路、切换继电器不动作时使用,借此判断控制等转换开关的接点是否良好。
3. 直观法
处理一些无法用仪器进行逐点测试,或者某一插件在故障时没有备品进行更换,而又想及时将故障排除的情况下使用。10kV开关拒分或者拒合的故障处理,在操作命令下达后,观察到合闸接触器或者跳闸线圈能够动作,说明电气回路运转正常,故障存在于断路器操作机构内部。
4.逐项拆除法
将并联在一起的二次回路顺序解开,之后再按照线路顺序依次接回,一旦有故障出现,就表明故障存在于哪一路。再在这一回路内用同样的方法查找出更小的分支回路,直至找到电路故障点。此法主要用于排查直流电源,交流电源熔断器投入即熔断等电路故障。
对于直流接线故障,可以先通过拉路法,根据负荷的重要性,分别短时拉开直流屏所供直流负荷各回路,切断时间不得超过3秒钟,当切除某一回路故障消失,则说明故障就在该回路之内,再进一步运用拉路法,确定故障所在的支路。再将接地支路的电源端端分别拆开,直到排查到故障点。
四.结语
近年来，我国的国民经济不断发展，电力系统各在国民经济发展和社会发展中的作用也日益重要。并且伴随着新技术的出现，继电保护技术的发展也出现了崭新的发展前景。同时，我国电力系统的运行与发展也对继电保护的运行可靠性提出了新的更高要求。继电保护是电网安全和稳定运行的必要条件，担负的职责是极其重大的，相关单位应该及时提高继电保护运行可靠性的相关措施和技术，以保证电网的健康运行。
参考文献：
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.179
1 电力继电保护的基本特性
1.1 电力继电保护灵敏性强
电力继电保护李敏性的关键就在于：电力系统在继电保护出现故障的时候，查找电路类型及位置，短路点会不会出现过渡电阻的情况，一旦发现继电保护就可以立即的做出智能、快速的反应。电力继电保护的这种智能保护反应覆盖的范围十分的广泛，不仅仅是电力系统大负荷运行之下的三相短路，而且还会出现电力系统小功率之下电流经过较大过渡电阻而出现的双相、单相短路的情况，继电保护均可以应对。
1.2 电力继电保护工作稳定性好
现如今，现代化社会用量的暴增，各个地区也在逐渐的扩大用电的容量，这些在很大程度之上给电力系统的正常稳定运行面临着巨大的挑战。在电力系统之中，继电保护装置对于电网的正常运行的作用十分的关键，假使机电保护装置在发生故障的时候，就会使得电力系统运行发生问题，在严重的情况下还会发生继电保护装置无法将自身的特性发挥出来，电网系统处在一个不稳定的状态，导致电力系统发生崩溃的现象。
2 电力继电保护故障的检测
2.1 利用空间的电磁场来探测单相接地故障的支路方法
在小电流接地系统发生单相接地故障的时候，接地点的无故障支路、后向支路及其前向支路的零序电流以及电压所表现出来的特征是不同的。那么在这个时候周边的电磁分布不会不同。所以，可以有效的利用零序电场及磁场来查找接地故障点。
2.2 区别故障支路和故障相的方法
在小电流接地系统发生单相接地故障的时候，会发生一个涵盖故障特征的显现出来暂态的情况。且相应的还得建立一个小电流接地系统的数学模型，可以仿真在出现故障之前几个周波的具体波形，那么就可以得到电力系统之中符合电流发生的瞬时畸变波形，再就是发生接地故障的时候，所出现时刻电流暂态信号进行小波分解，最终得到故障之路三相电流能量时谱。之后就可以在出现故障之后，一个周波内能量的小波能量在接地的过程之中选线选相判断的根据。且可以直接性的通过查找故障时候的频带特征量以及负电荷电流提取的瞬时性特征，那么就可以实现系统在没有故障干扰的时候，精确的查找并识别出来故障相机故障支路。
2.3 综合故障分析系统的继电保护和检测方法
将危机保护装置进行网络化，使得继电保护之中关键装置的每一点均可以实行纵联串联及差动保护，且还得给系统之中的主站进行相应的协调管理提供一个数据处理、上传及通讯等通信的支持。且还得要依据继电保护装置反应的保护安装处的电气量，实施检测可以及时的将故障的位置、性质、原因及相应的参数找出来，立即的向系统之中的保护装置发出命令，精确的将出现故障的设备及元件查找出来，最大限度之上降低发生故障时候的经济损失，充分的加大系统的安全稳定性及可靠性。
3 维修方法
3.1 电力继电保护替代维修法
（1）对于处在运行状态的元器件进行相应的替代操作的时候，那么就可以不用采取措施，假使部分元器件在替换操作的时候，务必得要及时的断开电源；（2）分析提到元器件相关参数的时候，保障其完全相同并不会发生任何问题的时候，才予以替代；（3）针对相同厂家所制造的继电产品，就可以采取外部加压的方式来确定即性核后，才能进行相应的替换。
3.2 电力继电保护电路拆除维修法
（1）电压互感器的二次熔丝在被烧毁的时候，回路之中就会出现短路故障，那么此时就可以通过电压互感器二次短路将相应的问题及时的查找出来，对于端子就可以及时的进行分离工序，最终达到解决故障；（2）假使箍套装置的保护发生损毁的现象，或者是电源空气部位的开关不能启闭，那么在该类现象之下，就可以凭借各个元器件的插拔工序来查找故障，同时还得要时刻观察熔丝在发生熔断现象而相应的发生改变；（3）假使发生直流接地故障的时候，就可以先利用拉路法，及时的将故障的位置及原因及时的找出来，之后就可以将接地支路拆开以及相队形的电源端断子，最终到真正的解决故障。
3.3 电力继电保护带负荷检查维修法
将参考对象确定下来，比如相位测量在选择参考电压的时候，一般选用的是A相母线电压，假使电压发生不便，就可以立即选择电流来进行相应的参考。但是要保障所有的参考点的一致性。
总之，现如今，随着人民生活水平的不断提高，用于家居的电量也在与日俱增，在这种形势之下，就会在无形之中给电力企业的带来用电压力。那么电力企业要及时的意识到这一点，将主要的工作目标定位为保障居民用电及工业用电的安全可靠性。
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中图分类号：TM7文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-12-0-02
社会的进步带动了经济的高速发展，经济的发展又提高了人们的生活水平，而伴随着人们生活水平的不断提高，人们的用电量有了很大的提升，人们对于电的要求也日益增加。我国电网如异军突起，发展强大。在电网发展的同时，继电保护技术也随着电网的发展而发展着，继电保护从过去的晶体管继电保护、集成电路继电保护，再到后来的微机继电保护时代，已经走过了六十多个年头。但随着计算机技术、电子技术和通信技术的快速发展，电力系统对继电保护的要求也越来越高，继电保护向保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化发展是必然的趋势，下面笔者就继电保护系统故障的专家诊断进行了简要的分析。
一、继电保护故障专家诊断的作用
所谓的继电保护就是当电力系统发生故障时，能迅速、准确的自动切除故障，保证电力系统的稳定、安全运行。
继电保护在电力公司日常工作中占有重要地位，它是建立在设备状态评价这一基础之上的，而设备状态评价主要包括寿命预测、可靠性评价以及故障专家诊断。在进行设备状态评价以后，电力公司要把设备状态以及分析诊断结果作为继电保护的根据，安排好检修项目和检修时间，对于电力系统和设备进行主动的检修。由于电力系统中的电气设备在一般情况下都是按照规定的时间进行检修，这个固定的检修时间被我们称为“检修期”，而在检修期对电力系统中的电气设备所进行的检修主要包括电力系统中电气设备的维护、试验以及调试。对于电力系统中的电气设备进行检修的时间是一个周期，这个周期是固定不变的，周期可能是一年也可能是几年。
继电保护故障专家诊断有利于加强有关专家及时、便捷地了解电力系统设备的状态，因为继电保护的故障专家诊断能够使电力专家在办公室里随时的浏览整个管变电站中任何一台电气设备的历史状态和当前状态，继电保护的故障专家诊断作用不止包括这一点，它还能够使电力专家迅速的对电气设备的未来处于什么状态进行及时的预测。对于其检测出来的电气设备存在的隐患，电力专家可以在网上进行远程诊断，在网上远程诊断中，有关电力专家会对存在故障隐患的电气设备进行诊断，且会做出对该电气设备是否进行维修以及何时进行维修、怎样维修等等问题的决策，这就为电气设备维修提供了平台。
二、继电保护故障专家诊断主要内容
继电保护故障专家诊断的实践主体是设备制造厂，继电保护的故障专家诊断内容应该包括省、市级电力专家对故障专家诊断分析的系统平台、通信通道以及变电站的现场元件这3个部分，笔者现对这3个故障专家诊断内容进行分析。
（一）继电保护故障专家诊断分析的系统平台
继电保护故障专家诊断分析的系统平台的主体就是电力专家，这些电力专家都是省级和市级以上的专家，继电保护故障专家诊断分析的系统平台就是这些省级和市级以上的电力专家分析的系统平台，他们通过一种现代的管理方式进行管理程序的编写，这种现代的管理方式是通过对相关单位的实际管理方式进行采集来实现的，而编写管理程序是指专家们对一些大众化的程序进行管理程序编写，在进行编写以后会进行资源共享和状态共享，在这里，资源共享和状态共享的实现媒介是有关单位，也就是在有关单位进行状态共享和资源共享的实现，从而做到有关电力专家的远程诊断。
（二）继电保护故障专家诊断分析的通信通道
继电保护故障专家诊断分析的通信通道也可以与调动自动化共同使用，例如载波、光纤、无线扩频等等，在被网络覆盖所允许的情况下，也可以使用现代所流行的VPN路由器加上ADSL线路通过加密这一方式，拟定一个虚拟专网。这个虚拟专网必须在调度中心与变电站之间实现。
（三）继电保护故障专家诊断分析的变电站现场元件
变电站现场元件就是指集中器、采集器、现场后台软件、主屏以及各种传感器等等，这里所指的各种传感器主要包括电压、温度、压力、湿度及位移等等。
三、继电保护故障的专家诊断注意事项
继电保护在故障专家诊断中是有一定要求的，因为继电保护是一项复杂的系统工程，这就要求故障专家诊断建立一套完整的方法机制、保障体系、技术手段、管理体制规范，以达到电气设备继电保护的目的。
（一）建立方法机制
建立方法机制就是指在进行电气设备继电保护这一重要工作时所运用的方法和机理，其主要体现在一系列的评价导则、检修工艺导则、技术导则以及试验规程等。例如，目前电力设备品种繁多，对于各种各样的电气设备开展状态评价，这就需要运用状态量定义、检测方法、评价模型以及评估方法等，这一过程的实现就是继电保护对故障专家诊断要求的方法机制建立。
建立继电保护对故障专家诊断的方法机制主要包括继电保护的评估、状态量采集方法的研究、状态量存储方法的研究、诊断方法研究、电气设备的特征量、电气设备的状态量定义、对于不同的设备类型进行不同设备故障模式的研究、继电保护的管理模式适用性研究以及故障专家诊断评估的管理流程研究等内容。
（二）建立保障体系
继电保护对故障专家诊断要求的保障体系建立主要是指对于继电保护工作开展顺利所需要的辅工作保障的建立，例如标准文件的制定；装置入网的检测、运维；人员培训；继电保护工作的仿真模拟等等内容。
（三）建立技术手段
继电保护对故障专家诊断要求的技术手段建立是指在状态评价工作的进行中，通过实现相关的评估和检测方法的过程，而相关评估和检测方法过程的实现要求必须通过相关技术手段。在现代继电保护中，国家电网公司提出了基于状态量加权评分这一电气设备状态的评价方式，并被广泛的应用在继电保护电力领域之中。笔者在这里提出了国家电网公司的评价方式，现代社会中存在着一些比国家电网公司所提出的评价方式更好的评价方式，但是每种评价方法都有自身的局限性和优点，如果想更好的对电气设备进行继电保护就要综合考虑现代有关的各个行业和各个领域的安全的评价方法，用多种状态评价方法互相结合这一技术手段来实现故障专家诊断的状态评价，这样做有利于实现电力领域故障专家诊断和评价的标准化和专业化。继电保护管理是一门学问，还需要我们更深层次的发掘和研究。
（四）建立管理体制
继电保护对故障专家诊断要求的管理体制建立主要是指继电保护工作中所需要的种种组织形式，其还包括这些组织形式中的相关分工以及相关职责。笔者主要强调继电保护的主要工作流程体系，继电保护的主要工作流程体系主要包括工作流程、组织体系以及绩效评估等。
四、结语
近些年来，社会得到了不断进步，经济也得到了快速的发展，再加上信息技术科学的研发和不断提升，继电保护故障专家诊断为继电保护技术的发展开辟了新的道路，必将为电力系统的发展注入新的活力。
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继电保护装置在电力系统中发挥着重要作用,其正常工作与否将对电力系统的运行造成重大影响,如何提高继电保护装置的可靠性也就成为人们日益关注的重要课题。因此,有必要对电力系统"状态检修"进行梳理和分析,以期对今后的工作有所助益。
一、状态检修定义
状态检修,也叫预知性维修,顾名思义就是根据设备运行状态的好坏来确定是否对设备进行检修。状态检修是根据设备的状态而进行的预防性作业。状态检修的目标是减少设备停运时间,提高设备可靠性和可用系数,延长设备寿命,降低运行检修费用,改善设备运行性能,提高经济效益。
二、继电保护装置的"状态"识别
1. 重视设备初始状态的全面了解
设备的初始状态如何,对其今后的安全运行有着决定性的影响。设备良好的初始状态是减少设备检修维护工作量的关键,也是状态检修工作的关键环节。因此,实现状态检修首先要做好设备的基础管理工作。需要特别关注的有两个方面的工作,一方面是保证设备在初始时是处于健康的状态,不应在投入运行前具有先天性的不足。另一方面,在设备运行之前,对设备就应有比较清晰的了解,掌握尽可能多的'指纹'信息。包括设备的铭牌数据、型式试验及特殊试验数据、出厂试验数据、各部件的出厂试验数据及交接试验数据和施工记录等信息。
2. 注重设备运行状态数据的统计分析
要实行状态检修, 必须要有能描述设备状态的准确数据。也就是说, 要有大量的有效信息用于分析与决策。设备部件在载荷和环境条件下产生的磨损、腐蚀、应力、蠕变、疲劳和老化等原因,最后失效造成设备损坏而停止运行。这些损坏是逐渐发展的,一般是有一定规律的,在不同状态下,有的是物理量的变化,有的是化学量的变化,有的是电气参数的变化,另外,还有设备的运转时间、启停次数、负荷的变化、越限数据与时间、环境条件等。因此要加强对继电保护装置历史运行状态的数据分析。
3. 应用新的技术对设备进行监测和试验
开展状态检修工作,大量地采用新技术是必然的。在目前在线监测技术还不够成熟得足以满足状态检修需要的情况下,只有在线数据与离线数据相结合,进行多因素地综合分析评价,才有可能得到更准确、可信的结论。此外,还可以充分利用成熟的离线监测装置和技术,如红外热成像技术、变压器绕组变形测试等,对设备进行测试,以便分析设备的状态,保证设备和系统的安全。
三、开展继电保护状态检修应注意的问题
1. 要严格遵循状态检修的原则
实施状态检修应当依据以下原则:一是保证设备的安全运行。在实施设备状态检修的过程中,以保证设备的安全运行为首要原则,加强设备状态的监测和分析,科学、合理地调整检修间隔、检修项目,同时制定相应的管理制度。二是总体规划,分步实施,先行试点,逐步推进。实施设备状态检修是对现行检修管理体制的改革,是一项复杂的系统工程,而我国又尚处于探索阶段,因此,实施设备状态检修既要有长远目标、总体构想,又要扎实稳妥、分步实施,在试点取得一定成功经验的基础上,逐步推广。三是充分运用现有的技术手段,适当配置监测设备。
2. 重视状态检修的技术管理要求
状态检修需要科学的管理来支撑。继电保护装置在电力系统中通常是处于静态的,但在电力系统中,需要了解的恰巧是继电保护装置在电力系统故障时是否能快速准确地动作,即要把握继电保护装置动态的"状态"。因此,根据对继电保护装置静态特性的认识,对其动态特性进行判断显然是不合适的。因此,通过模拟继电保护装置在电力事故和异常情况下感受的参数,使继电保护装置启动和动作,检查继电保护装置应具有的逻辑功能和动作特性,从而了解和把握继电保护装置状况,这种继电保护装置的检验,对于电力系统是很有必要的和必须的。
3. 开展继电保护装置的定期检验
实行状态检验以后, 为了确保继电保护和自动装置的安全运行,要加强定期测试,所有集成、微机和晶体管保护要每半年进行一次定期测试,测试项目包括:微机保护要打印采样报告、定值报告、零漂值,并要对报告进行综合分析,做出结论;晶体管保护要测试电源和逻辑工作点电位,现场发现问题要找出原因, 及时处理。
4. 高素质检修人员的培养
高素质检修人员是状态检修能否取得成功的关键。在传统的检修模式中, 运行人员是不参与检修工作的。状态检修要求运行人员与检修有更多联系, 因为运行人员对设备的状态变化非常了解, 他们直接参与检修决策和检修工作对提高检修效率和质量有积极意义。其优点是可以加强运行部门的责任感; 取消不必要的环节, 节约管理费用; 迅速采取检修措施, 消除设备缺陷。
综上所述,状态检修是根据设备运行状况而适时进行的预知性检修,"应修必修"是状态检修的精髓。状态检修既不是出了问题才检修,也不是想什么时候检修才检修。实行状态检修仍然要贯彻"预防为主"的方针,通过适时检修,提高保护装置运行的安全可靠性,提高继电保护装置的正确动作率。因此,实行"状态检修"的单位一定要把电力设备的"状态"搞清楚,对设备"状态"把握不准时,一定要慎用"状态检修"。
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