微机继电保护装置的发展历史

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微机继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统中的短路是不可避免的。短路必然伴随着电流的增大，因而为了保护发电机免受短路电流的破坏，首先出现了反应电流超过一预定值的过电流保护。熔断器就是最早的、最简单的过电流保护。这种保护方式时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。熔断器的特点是融保护装置与切断电流装置于一体，因而最为简单。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量不断增大，发电厂、变电站和供电网的接线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置(断路器)的过电流继电器。19世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式(直接反应于一次短路电流)的电磁型过电流继电器。20世纪初随着电力系统的发展，二次式继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。

1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压相比较的保护原理，并导致了20世纪20年代初距离保护装置的出现。随着电力系统载波通信的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线路上高频载波电流传送和比较输电线路两端功率方向或电流相位的高频(载波)保护装置。在20世纪50年代，微波中继通信开始应用于电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线路两端故障电气量的微波保护。早在20世纪50年代就出现了利用故障点产生的行波实现无通道快速继电保护的设想和研究，经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置。目前，随着光纤通信在电力系统中的普及，利用光纤通道的继电保护必将得到广泛应用。

以上是继电保护原理的发展过程。与此同时，构成继电保护装置的元件、材料，保护装置的结构型式和制造工艺也发生了巨大的变革。20世纪50年代以前的继电保护装置都是由电磁型感应型或电动型继电器组成的，这些继电器都具有机械转动部件，统称为机电式电器。由这些继电器组成的继电保护装置称为机电式保护装置。机电式继电器所采用的元件、材料，结构型式和制造工艺在20世纪50、60年代，经历了重大的改进，积累了丰富的运行经验，工作比较可靠，因而在电力系统中曾得到广泛应用。但这种保护装置体积大，消耗功率大，动作速度慢，机械转动部分和接点容易磨损或粘连，调试维护比较复杂，不能满足超高压、大容量电力系统的要求。

20世纪50年代，由于半导体品体管的发展，开始出现了晶体管式继电保护装置。这种保护装置体积小，功率消耗小，动作速度快，无机械转动部分，称为电子式静态保护装置晶体管保护装置易受电力系统中或外界的电磁干扰的影响而误动或损坏，当时其工作可靠性低于机电式保护装置，但经过20余年长期的研究和实践，抗干扰和电磁兼容问题从理论上和实践上都得到了满意的解决，使品体管继电保护装置的正确动作率达到了和机电式保护装置同样的水平。20世纪70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期，满足了当时电力系统向超高压、大容量方向发展的需要。

集成电路技术的发展，可将数百个或更多的晶体管集成在一个半导体芯片上，从面出现了体积更小、工作更加可靠的集成运算放大器和其他集成电路元件。这促使静态继电保护装置向集成电路化方向发展。20世纪80年代后期，标志着静态继电保护从第一代(晶体管式)向第二代(集成电路式)的过渡,20世纪90年代开始向微机保护过菠。目前，微机保护装置已取代集成电路式继电保护装置，成为静态继电保护装置的唯一形式。

微机保护具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，有存储记忆功能，因而可用以实现任何性能完善且复杂的保护原理。微机保护可连续不断地对本身的工作情况进行自检，其工作可靠性很高。此外，微机保护可用同一硬件实现不同的保护原理，这使保护装置的制造大为简化，也容易实行保护装置的标准化。微机保护除了保护功能外，还兼有故障录波、故障测距、事件顺序记录和与调度计算机交换信息等辅助功能，这对简化保护的调试、事故分析和事故后的处理等都有重大意义。由于微机保护装置的巨大优越性和潜力而受到运行人员的欢迎，进入20世纪90年代以来在我国得到大量应用，已成为继电保护装置的主要型式，成电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。

计算机网络的发展和在电力系统中的大量采用给微机保护提供了无可估量的发展空间微机硬件和软件功能的空前强大、变电站综合自动化和调度自动化的兴起和电力系统光纤通信网络的逐步形成使得微机保护不能也不应只是一个个孤立的、任务单一的、“消极待的装置，而应是积极与、共同维护电力系统整体安全稳定运行的计算机自动控制系统的本组成单元。因而1993年前后出现了测量、保护、控制和数据通信一体化的设想和研究作。在此设想中，微机保护作为一体化装置将就近装设在室外变电站被保护设备或元件的附近，用光电流互感器(OCT)和光电压互感器(OPT)直接采集被保护设备的电流和电压将其传到地面上，转换成数字化电信号，一方面用于保护功能的运算，另一方面通过计算光纤网络送到本站主机和系统调度中心。同时，微机保护不仅根据故障情况实行被保护的切除或自动重合，还作为自动控制系统的终端，接受调度中心的命令实行跳、合闸等控操作，以及故障诊断、稳定预测、安全监视、无功调节、负荷控制等监控功能。

此外，由于计算机网络提供的数据信息共享的可能性，微机保护可以占有全系统的运行数据和信息，应用自适应原理和人工智能方法可使保护原理、性能和可靠性得到进一步的发展和提高，使继电保护技术沿着网络化、智能化、自适应化和保护、测量、控制、数据通信一体化、电流电压变换光学化以及后备保护和安全自动装置集中化(广域保护和控制)的方向不断前进。

继电保护是电力学科中最活跃的分支，随着电力系统的快速发展，超大型机组和特高压交、直流输电线路的出现，对继电保护提出更艰巨的仼务，可以预计，继电保护学科必将不断发展从而达到更高的理论和技术高度。更多电力保护系统信息可以访问：http://www.zsgcdq.com/

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