電力系統繼電保護和控制的發展方向

摘要：由于光電技術和計算機的飛速發展，新型光學電壓、電流互感器日益顯現出富有魅力的前景和強大的生命力，新型光學數字式電壓、電流互感器取代電磁式互感器是繼電保護的一個發展方向。同時隨著計算機技術和通信技術的飛速發展，尤其是基于GPS的全網同步技術的出現，GPS和光纖通訊的結合實現了向量測量(MPU)的快速和同步，是電力系統控制的一個發展方向。
　　關鍵詞：光學電壓　電流互感器　GPS　光纖通訊
　　1　新型光學數字式電壓、電流互感器
　　電壓、電流互感器在電力系統中有著重要的作用，它是電力系統監測中不可缺少的基本測試設備。隨著電力需求的越來越高，電力系統向著超高壓、大容量的趨勢發展，傳統的電磁感應式或電容分壓式電壓互感器在電力系統的安全運行，提高電能測量的精度，和提高電力系統自動化程度方面逐漸暴露出與之不相適應的弱點，如固有體積大、磁飽和、鐵磁諧振、絕緣結構復雜、動態范圍小、使用頻帶窄，以及爆炸的危險性，同時耗費大量的銅材，遠距離傳送造成的電位升高等，已難以滿足電力系統發展的要求，因此，尋求更理想的電壓、電流互感器已是當務之急。
　　目前，已在電力系統中廣泛應用的以微處理器為基礎的數字保護裝置、計量測試儀表、運行監控系統以及發電機勵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的電壓和電流互感器，這對電力系統特別是電力系統保護的可靠性具有重要意義。
　　在數字保護裝置中，很大一部分設備是進行模數轉換的設備以及小隔離變壓器、繼電器等。如果能采用數字式電壓互感器和電流互感器，實現電流、電壓就地變成數字量，用光信號送出去，不但節約了銅和二次設備的投資，而且不傳送功率。
　　由于光電技術和計算機的飛速發展。新型光學電壓、電流互感器日益顯現出富有魅力的前景和強大的生命力，它與傳統的電壓、電流互感器相比，優勢十分明顯，良好的絕緣性能，較強的抗電磁干擾能力，測量頻帶寬，動態范圍大，與現代技術緊密結合，而且體積小、重量輕、維修方便、價格相對便宜。新型光學電壓、電流互感器充分利用了電光晶體的各種優異特性和現代光電技術的優點，信號處理部分采用先進的DSP技術，充分發揮了其實時性、快速性和便于進行復雜算法處理等特點。同時方便與主機間的通信，以及電力系統聯網通信。近幾年來各方面對這種新型互感器表示了極大的興趣，再加上數字信號處理器(DSP)技術，光電技術的催化、推動作用，發展勢頭很好，國外一些大公司投入大量人力和物力開發光學電壓、電流互感器，并且已有掛網運行產品，國內較國外起步晚，目前還處于樣機的研究設計階段。
　　目前，擔心的有兩個方面的問題：一是原來的TV，TA不需要電源，而數字式TV、TA需電源，能否經受干擾是一個問題；第二是心理問題，20年前計算機保護用于電力系統，有不少人對其可靠性持懷疑態度，新型的數字式光學電壓、電流互感器的應用同樣存在這個問題。
　　2　GPS和光纖通訊的結合實現了向量測量(MPU)的快速和同步
　　相角(包括發電機的功角和母線電壓相角)是反映系統穩定性最主要的狀態量，如果它能被直接測量，將大量節約電力系統的穩定計算時間，提高狀態估計可靠性，更有可能實現電力系統的實時自動控制，隨著全球定位系統在電力系統中的推廣應用，數據通信系統尤其是以光纖通信電路為主的我國電力通訊網(CEDnet)的逐步建成，國內多家省網目前都在積極建設利用GPS時鐘進行全網相角測量的穩定控制系統。
　　電力系統實時決策系統的基本構想是：首先通過高速采集裝置，將電力系統的實時狀態數據采集到前置機中，然后通過高速網絡將數據傳送到服務器中，計算出在此電力系統中運行的各大電廠之間的功角，并對功角進行處理和分析。如果發現電力系統將要失去穩定，服務器便向緊急控制機下達實時控制策略，進行反事故控制，所有這些必須在電力系統的穩定破壞之前執行完畢。電力系統實時決策控制，系統要求很強的實時性-電力系統實時信息的提取、傳輸與處理周期必須為30～50ms，以保證獲得系統完整的暫態信息，并在失穩或崩潰前發出反事故緊急措施。