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摘要：电力能源，作为社会的主要能源，对我国国民经济和人民生活水平的提高起着十分重要的作用。在电力系统中，继电保护和自动装置是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重要工具。近年来，电子技术及计算机通信技术的飞速发展为继电保护的发展注入了新的活力。本文简述了继电保护技术的发展历程，提出了未来继电保护技术发展的趋势。
关键词：继电保护
众所周知，电力系统运行中，由于风、雨、雷电的影响、设备的缺陷和绝缘老化、运行维护不当和操作错误等原因，致使组成电力系统的电气元件（发电机、变压器、母线、输电线路、电动机等）可能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发生的故障主要是各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相接地短路、以及发电机、变压器同一相绕组的匝间短路。因此，任何电力系统在设计和运行时，必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工作状态，并利用继电保护装置予以消除，以保证电力系统正常运行。
1 继电保护发展现状
继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，从20世纪50年代到90年代末，继电保护经历了四个阶段，即从电磁式保护到晶体管式保护、到集成电路保护、再到微机继电保护。
2 继电保护装置的任务
2.1 当被保护的电气元件发生故障时，保护装置迅速动作，使断路器跳闸，将故障的电气元件从电力系统中切除，使其损坏程度减至最小，并保证无故障部分继续正常运行。
2.2 当被保护的电气元件出现不正常工作状态时，保护装置发出信号，告诉运行人员予以处理。在无人值班的变电所，保护可作用于减负荷或延时跳闸。电力系统的安全自动装置一方面配合断电保护装置提高供电的可靠性（如自动重合闸、备用电源自动投入装置），另一方面不断调整系统电压与频率，以保证供电质量及并列运行机组间功率的合理分配。电力系统的发展，特别是超高压电网和大容量机组的出现，对继电保护和自动装置提出了更高的要求；电工理论和元件制造技术的进步，特别是微电子学和计算机技术的新成就在继电保护和自动装置中的实际应用，为继电保护和自动装置的技术更新、适应要求提供了必要的条件。因此，自进入90年代以来，集成电路继电保护装置已代替了晶体管型继电保护装置，成为静态型继电保护装置的主要形式，数字型微机继电保护装置已在我国得到大量的应用，成为继电保护装置的重要形式。
3 对继电保护与自动装置的基本要求
为了使继电保护装置能及时、正确地完成它所担负的任务，对反应短路故障的保护装置有以下四个基本要求：选择性、快速性、灵敏性和可靠性。
3.1 选择性
选择性指的是保护装置选择故障元件的能力。当被保护的电气元件发生故障时，保护装置动作并通过断路器只将故障元件从系统中切除，以保证无故障部分继续运行，使故障影响限制在最小范围内。应该指出的是，保护装置和断路器都有可能因失灵而拒动，所以远后备保护就会显得尤为重要。由于后备作用是在远处实现的，且保护方式具有简单、经济，且对相邻元件的保护或断路器拒动均能起后备作用等优点。但应指出，对于后备保护的装置，应按《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求来进行。10KV和35KV及以电压中性点非直接接地系统线路采用远后备方式，110KV线路宜采用远后备方式，220KV及以上电压线路则宜采用近后备方式等。
3.2 快速性
快速切除故障可以减小故障元件的损坏程度，加快非故障部分电压的恢复，为电动机自起创造有利条件，更重要的是可以提高高压电网系统运行的稳定性。保护切除故障的时间，等于保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和。为了快速切除故障，应采用与快速断路器相配合的快速保护装置。但应指出的是，并不是任何情况下，均要求保护以此最快时间来切除故障的，而应当根据系统及保护元件的不同情况，按技术经济条件，对保护的快速动作时间提出适当的要求。在许多情况下，电力系统允许保护装置带一定的延时切除故障。
3.3 灵敏性
灵敏性是指保护装置对被保护电气元件可能发生的故障的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数衡量，灵敏系数应根据对保护装置动作最不利的条件进行计算。考虑到故障可能是非金属性短路等因素，因此，对各种保护装置的最小灵敏系数都有具体规定。一般对主保护要求灵敏系数不小于1.5～2，对后备保护则要求不小于1.2～1.5。
3.4 可靠性
可靠性是指在保护装置应该动作时，它不应拒动；而在不应该动作时，它不应误动。可靠性与保护装置本身的设计、制造、安装质量有关，也与调试、运行维护水平有关。保护装置组成元件的质量越好、接线越简单、回路中继电器的触点数和接插件数越少，保护装置的工作就越可靠。上述四个基本要求是设计、配置和评价保护装置性能的基础。它们之间是相互联系的，即存在矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。因此，必须正确地了解被保护对象，明确矛盾的主次，取得具体问题的矛盾统一。由于如今，不同形式的继电保护被广泛用于电力系统中，因此，重视对继电保护装置的维护就变得十分重要，一旦发生故障，就要根据故障的不同来采取不同的处理方法。
4 继电保护技术的发展
微机继电保护的研究向更高的层次发展，其未来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
4.1 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。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机与DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护基本功能外，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，强大的通信功能，与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、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。
4.2 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，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。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。
4.3 智能化
随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中，近年来人工智能技术如专家系统、人工神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用，从而使继电保护的研究向更高的层次发展，出现了引人注目的新趋势。
4.4 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。
5 结束语
随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术和人工智能技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。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开地。
关键词：继电保护
众所周知，电力系统运行中，由于风、雨、雷电的影响、设备的缺陷和绝缘老化、运行维护不当和操作错误等原因，致使组成电力系统的电气元件（发电机、变压器、母线、输电线路、电动机等）可能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发生的故障主要是各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相接地短路、以及发电机、变压器同一相绕组的匝间短路。因此，任何电力系统在设计和运行时，必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工作状态，并利用继电保护装置予以消除，以保证电力系统正常运行。
1 继电保护发展现状
继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，从20世纪50年代到90年代末，继电保护经历了四个阶段，即从电磁式保护到晶体管式保护、到集成电路保护、再到微机继电保护。
2 继电保护装置的任务
2.1 当被保护的电气元件发生故障时，保护装置迅速动作，使断路器跳闸，将故障的电气元件从电力系统中切除，使其损坏程度减至最小，并保证无故障部分继续正常运行。
2.2 当被保护的电气元件出现不正常工作状态时，保护装置发出信号，告诉运行人员予以处理。在无人值班的变电所，保护可作用于减负荷或延时跳闸。电力系统的安全自动装置一方面配合断电保护装置提高供电的可靠性（如自动重合闸、备用电源自动投入装置），另一方面不断调整系统电压与频率，以保证供电质量及并列运行机组间功率的合理分配。电力系统的发展，特别是超高压电网和大容量机组的出现，对继电保护和自动装置提出了更高的要求；电工理论和元件制造技术的进步，特别是微电子学和计算机技术的新成就在继电保护和自动装置中的实际应用，为继电保护和自动装置的技术更新、适应要求提供了必要的条件。因此，自进入90年代以来，集成电路继电保护装置已代替了晶体管型继电保护装置，成为静态型继电保护装置的主要形式，数字型微机继电保护装置已在我国得到大量的应用，成为继电保护装置的重要形式。
3 对继电保护与自动装置的基本要求
为了使继电保护装置能及时、正确地完成它所担负的任务，对反应短路故障的保护装置有以下四个基本要求：选择性、快速性、灵敏性和可靠性。
3.1 选择性
选择性指的是保护装置选择故障元件的能力。当被保护的电气元件发生故障时，保护装置动作并通过断路器只将故障元件从系统中切除，以保证无故障部分继续运行，使故障影响限制在最小范围内。应该指出的是，保护装置和断路器都有可能因失灵而拒动，所以远后备保护就会显得尤为重要。由于后备作用是在远处实现的，且保护方式具有简单、经济，且对相邻元件的保护或断路器拒动均能起后备作用等优点。但应指出，对于后备保护的装置，应按《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求来进行。10KV和35KV及以电压中性点非直接接地系统线路采用远后备方式，110KV线路宜采用远后备方式，220KV及以上电压线路则宜采用近后备方式等。
3.2 快速性
快速切除故障可以减小故障元件的损坏程度，加快非故障部分电压的恢复，为电动机自起创造有利条件，更重要的是可以提高高压电网系统运行的稳定性。保护切除故障的时间，等于保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和。为了快速切除故障，应采用与快速断路器相配合的快速保护装置。但应指出的是，并不是任何情况下，均要求保护以此最快时间来切除故障的，而应当根据系统及保护元件的不同情况，按技术经济条件，对保护的快速动作时间提出适当的要求。在许多情况下，电力系统允许保护装置带一定的延时切除故障。
3.3 灵敏性
灵敏性是指保护装置对被保护电气元件可能发生的故障的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数衡量，灵敏系数应根据对保护装置动作最不利的条件进行计算。考虑到故障可能是非金属性短路等因素，因此，对各种保护装置的最小灵敏系数都有具体规定。一般对主保护要求灵敏系数不小于1.5～2，对后备保护则要求不小于1.2～1.5。
3.4 可靠性
可靠性是指在保护装置应该动作时，它不应拒动；而在不应该动作时，它不应误动。可靠性与保护装置本身的设计、制造、安装质量有关，也与调试、运行维护水平有关。保护装置组成元件的质量越好、接线越简单、回路中继电器的触点数和接插件数越少，保护装置的工作就越可靠。上述四个基本要求是设计、配置和评价保护装置性能的基础。它们之间是相互联系的，即存在矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。因此，必须正确地了解被保护对象，明确矛盾的主次，取得具体问题的矛盾统一。由于如今，不同形式的继电保护被广泛用于电力系统中，因此，重视对继电保护装置的维护就变得十分重要，一旦发生故障，就要根据故障的不同来采取不同的处理方法。
4 继电保护技术的发展
微机继电保护的研究向更高的层次发展，其未来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
4.1 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。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机与DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护基本功能外，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，强大的通信功能，与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、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。
4.2 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，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。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。
4.3 智能化
随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中，近年来人工智能技术如专家系统、人工神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用，从而使继电保护的研究向更高的层次发展，出现了引人注目的新趋势。
4.4 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。
5 结束语
随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术和人工智能技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。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开地。