電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和控制的發(fā)展方向

摘要：由于光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，新型光學(xué)電壓、電流互感器日益顯現(xiàn)出富有魅力的前景和強(qiáng)大的生命力，新型光學(xué)數(shù)字式電壓、電流互感器取代電磁式互感器是繼電保護(hù)的一個(gè)發(fā)展方向。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是基于GPS的全網(wǎng)同步技術(shù)的出現(xiàn)，GPS和光纖通訊的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了向量測(cè)量(MPU)的快速和同步，是電力系統(tǒng)控制的一個(gè)發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵詞：光學(xué)電壓　電流互感器　GPS　光纖通訊
　　1　新型光學(xué)數(shù)字式電壓、電流互感器
　　電壓、電流互感器在電力系統(tǒng)中有著重要的作用，它是電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中不可缺少的基本測(cè)試設(shè)備。隨著電力需求的越來越高，電力系統(tǒng)向著超高壓、大容量的趨勢(shì)發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式或電容分壓式電壓互感器在電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高電能測(cè)量的精度，和提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度方面逐漸暴露出與之不相適應(yīng)的弱點(diǎn)，如固有體積大、磁飽和、鐵磁諧振、絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)范圍小、使用頻帶窄，以及爆炸的危險(xiǎn)性，同時(shí)耗費(fèi)大量的銅材，遠(yuǎn)距離傳送造成的電位升高等，已難以滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，因此，尋求更理想的電壓、電流互感器已是當(dāng)務(wù)之急。
　　目前，已在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字保護(hù)裝置、計(jì)量測(cè)試儀表、運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制裝置都要求采用低功率、緊湊型的電壓和電流互感器代替常規(guī)的電壓和電流互感器，這對(duì)電力系統(tǒng)特別是電力系統(tǒng)保護(hù)的可靠性具有重要意義。
　　在數(shù)字保護(hù)裝置中，很大一部分設(shè)備是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)備以及小隔離變壓器、繼電器等。如果能采用數(shù)字式電壓互感器和電流互感器，實(shí)現(xiàn)電流、電壓就地變成數(shù)字量，用光信號(hào)送出去，不但節(jié)約了銅和二次設(shè)備的投資，而且不傳送功率。
　　由于光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展。新型光學(xué)電壓、電流互感器日益顯現(xiàn)出富有魅力的前景和強(qiáng)大的生命力，它與傳統(tǒng)的電壓、電流互感器相比，優(yōu)勢(shì)十分明顯，良好的絕緣性能，較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，測(cè)量頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大，與現(xiàn)代技術(shù)緊密結(jié)合，而且體積小、重量輕、維修方便、價(jià)格相對(duì)便宜。新型光學(xué)電壓、電流互感器充分利用了電光晶體的各種優(yōu)異特性和現(xiàn)代光電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，信號(hào)處理部分采用先進(jìn)的DSP技術(shù)，充分發(fā)揮了其實(shí)時(shí)性、快速性和便于進(jìn)行復(fù)雜算法處理等特點(diǎn)。同時(shí)方便與主機(jī)間的通信，以及電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信。近幾年來各方面對(duì)這種新型互感器表示了極大的興趣，再加上數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)技術(shù)，光電技術(shù)的催化、推動(dòng)作用，發(fā)展勢(shì)頭很好，國(guó)外一些大公司投入大量人力和物力開發(fā)光學(xué)電壓、電流互感器，并且已有掛網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)較國(guó)外起步晚，目前還處于樣機(jī)的研究設(shè)計(jì)階段。
　　目前，擔(dān)心的有兩個(gè)方面的問題：一是原來的TV，TA不需要電源，而數(shù)字式TV、TA需電源，能否經(jīng)受干擾是一個(gè)問題；第二是心理問題，20年前計(jì)算機(jī)保護(hù)用于電力系統(tǒng)，有不少人對(duì)其可靠性持懷疑態(tài)度，新型的數(shù)字式光學(xué)電壓、電流互感器的應(yīng)用同樣存在這個(gè)問題。
　　2　GPS和光纖通訊的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了向量測(cè)量(MPU)的快速和同步
　　相角(包括發(fā)電機(jī)的功角和母線電壓相角)是反映系統(tǒng)穩(wěn)定性最主要的狀態(tài)量，如果它能被直接測(cè)量，將大量節(jié)約電力系統(tǒng)的穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間，提高狀態(tài)估計(jì)可靠性，更有可能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)控制，隨著全球定位系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)尤其是以光纖通信電路為主的我國(guó)電力通訊網(wǎng)(CEDnet)的逐步建成，國(guó)內(nèi)多家省網(wǎng)目前都在積極建設(shè)利用GPS時(shí)鐘進(jìn)行全網(wǎng)相角測(cè)量的穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
　　電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)決策系統(tǒng)的基本構(gòu)想是：首先通過高速采集裝置，將電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集到前置機(jī)中，然后通過高速網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器中，計(jì)算出在此電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各大電廠之間的功角，并對(duì)功角進(jìn)行處理和分析。如果發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)將要失去穩(wěn)定，服務(wù)器便向緊急控制機(jī)下達(dá)實(shí)時(shí)控制策略，進(jìn)行反事故控制，所有這些必須在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞之前執(zhí)行完畢。電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)決策控制，系統(tǒng)要求很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性-電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息的提取、傳輸與處理周期必須為30～50ms，以保證獲得系統(tǒng)完整的暫態(tài)信息，并在失穩(wěn)或崩潰前發(fā)出反事故緊急措施。