范浩博
内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020
摘要：经过半个多世纪的发展，中国在继电保护技术方面取得了一系列的成就，在很大程度上保证了电力系统的正常运行，促进了中国经济社会的发展。然而，随着科技水平的迅猛发展，对电力系统继电保护技术的要求不断提高，从事电力系统继电保护工作的人员应该紧跟技术发展趋势，不断研究、革新，推动继电保护技术的发展。
关键词：电力系统；继电保护；二次回路；现状；发展趋势；
针对继电保护和二次回路在实际应用中存在的问题，分析了电力系统继电保护和二次回路的现状。对其发展方向进行展望。根据二次回路的工作原理，利用现代技术，结合我国继电保护与二次回路的现状，提出继电保护技术发展朝着智能化、网络化，保护、控制、测量及通信一体化方向进行，二次回路向着综合自动化方向发展的趋势，并分别对继电保护与二次回路领域中新技术的应用进行阐述。
一、二次回路的叙述
发电厂和变电站的电气设备按其用途及功能不同，一般分为一次电气设备和二次电气设备两大类。其中，一次设备通常由强电设备组成，包括发电、配电、变电设备，如发电、变电所中的断路器、变压器、发电机。由这些一次设备搭建的回路为一次回路。二次设备通常由弱电设备组成，用于对一次设备进行监测、控制、保护及调节。由二次设备搭建的回路称为二次回路或二次接线，通过一次回路的监察、测量来反映一次回路的工作状态并控制一次回路。二次回路包括测量仪表、继电保护装置、自动装置、远动装置、操作电源、控制和信号器具及控制电缆等。虽然二次回路不是电气部分的主体，但对安全可靠地生产起着重要的作用。与一次回路相比，二次回路设备众多，且需要用成千上万根导线相互连接；因此，要了解二次回路，首先要知道二次设备的符号和图形。每个二次设备应用一个文字符号来表示，不同类型的二次设备应标以不同的文字符号。文字符号采用汉语拼音字母及国际电工通用字母，能说明二次设备的形式和二次设备在接线中的主要用途。同一安装单位同样类型的二次设备，可在设备文字符号前后用不同的数字标号来区别。二次设备文字符号有国家标准：《电气图用图形符号》。二次设备的图形符号也有统一的国家标准：《电气简图用图形符号》。二次设备的图形要根据国家标准所规定的图形符号。要完整地表示一个二次回路接线，一般要采用各种二次回路接线图和布置图，即归总式原理接线图、展开式原理接线图、屏面布置图、屏后安装接线图。此外，还包括二次电缆敷设图和小母线布置图。二次回路的作用是监测一次回路的运行情况，如果一次回路发生事故，二次回路会发挥其控制作用，使一次回路停止工作，避免事故的扩大。这就要求二次回路必须处于正常的工作状态，应能监测一次回路中发生的各种故障，并能做出相应的反应，避免造成事故。
二、继电保护与二次回路的现状
我国在继电保护方面起步较晚，但发展迅速。如今，继电保护体系已基本形成，能够在继电保护方面开展技术研发、工艺设计、产品维护等工作。继电保护技术加入使用计算机已经成为顺应时代发展的表现。我国从20世纪70年代末开始计算机继电保护的研究，开发出不同原理、机型的微机线路和各有特点的主设备保护技术，保证了电力系统的安全运行。随着继电保护设备不断研制与开发，继电保护技术进入了微机时代。
三、继电保护和二次回路新技术简介
目前，新技术已应用到继电保护领域中，如：使用计算机和网络技术，实现保护、控制、测量、数据通信一体化；使用人工神经网络解决复杂的非线性问题；使用自适应控制原理，进一步改善继电保护性能，应用PLC代替传统的机械触点继电器；应用光电式互感器，解决电流互感器的饱和与暂态过程、电容式电压互感器的铁磁谐振过电压和暂态过程问题等。
1.故障信息与继电保护技术。继电保护的功能是检测故障信号和识别故障信息，从而控制继电保护是否跳闸；因此，继电保护技术发展的基础是故障信息识别、处理及利用，不断提取和利用故障信号对继电保护技术发展有重要意义。故障信息分为以工频及谐波信息为主的稳定故障信息和暂态故障信息2类。总之，对故障信息识别、提取和利用是继电保护技术发展的重要研究课题。同时，新控制算法的应用为高频暂态信号提取、利用提供了可能。
2.计算机在继电保护领域中的应用。在继电保护中，计算机的应用分为最基本的2类：1)原有理论得以实现；2)借助计算机技术开发出的新理论、新技术。虽然计算机化发展趋势是不可逆的，但如何获取更大的经济和社会效益还需要进一步研究。
3.信息网络技术在继电保护领域中的应用。当前，继电保护技术正从传统式(模拟式/数字式)走向信息技术领域。变电站自动化的结构向全分散模式发展，即以一次主设备为安装单位，把控制、保护等单元分散，就地安装在主设备旁边。全分散模式的变电站自动化，继电保护的配置比较灵活，具体实施又存在2种模式：保护相对独立，控制和测量合一；保护、控制和测量合一。
4.小波变换在继电保护中的应用。在电力系统中，充分利用故障现象，采用小波变换的数学方式进行解决。这一方式为继电保护的发展打造一个更为宽广的空间。小波变换算法因为能够较好地处理暂态量而被引入继电保护中，并得到广泛应用。小波变换具备时域局部化特点，是解决具有突变性质、非平稳变换信号的理想方式。在电力系统中，离散小波和二进小波变换得到应用。
5.神经网络在继电保护中的应用。在电力系统中，配电网线损、电网暂态、动稳态分析是难以列出方程或难以求解的非线性问题，而神经网络采用一种非线性映射的方式，可以解决这一难题。20世纪80年代，神经网络开始应用于继电保护领域。由于神经网络训练需要巨大的运算量，限于当时的技术水平，研究未取得突破。近年来，由于计算机处理数据的速度迅猛提高，为神经网络用于继电保护之中提供了技术支撑。采用神经网络是继电保护系统智能化的一种方式，在解决了运算速率的问题后，神经网络在其中的应用可谓得心应手。
6.自适应继电保护。20世纪80年代，自适应继电保护作为一个新的研究对象被提出。该保护方式是根据系统的故障状态及运行方式而实时改变保护性能，达到最优的保护功效。自适应继电保护的思想是使其适应电力系统的变化，提升系统的保护性能。电力系统中包括电源设备、送变电设备、线路和各种负荷，其运行情况处于频繁的变化之中，例如：用户负荷保护、设备投切、发电机出力变化。除正常运行情况之外，电力系统中还包括各种故障，故障现象可能是瞬时性或永久性的。随着自适应技术的发展，继电保护的性能将得到改进，如：整定值、计算在线化、保护性能最佳化、使用简便化。
7.暂态保护。新一代电力系统继电保护方式是通过检测故障暂态产生的高频信号，实现对传输线及电力设备的保护。该保护方式称暂态保护。故障暂态中能够提取出大量的信息，例如：故障类型、故障位置、故障持续时间等。这些信息贯穿于信号的整个领域，从工频到高频分量。在保护工频原理中，故障产生出来的高频信息被看作干扰滤除掉，可以通过设计相应的滤波器完成。通过高频检测装置及相应的控制算法，暂态保护就可以从故障暂态中提取需要的高频信息，再利用设计的信号处理控制算法判断故障性质。微处理机技术的发展可实现暂态保护。
总之，电压、电流互感器是电力系统中把一次回路和二次系统联系起来的纽带、信息交换的通道，是测量、保护、控制系统的输入器件，其性能和可靠性对于电力系统的安全运行起着重要的作用。
参考文献：
[1]杨峰.电力系统继电保护技术的现状与发展.2019.
[2]王佼佼,电力系统继电保护和二次回路的现状与发展趋势探讨.2019.