电力系统继电保护和控制的发展方向

电力18讯：    摘要：由于光电技术和计算机的飞速发展，新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力，新型光学数字式电压、电流互感器取代电磁式互感器是继电保护的一个发展方向。同时随着计算机技术和通信技术的飞速发展，尤其是基于GPS的全网同步技术的出现，GPS和光纤通讯的结合实现了向量测量(MPU)的快速和同步，是电力系统控制的一个发展方向。

关键词：光学电压　电流互感器　GPS　光纤通讯

1　新型光学数字式电压、电流互感器

电压、电流互感器在电力系统中有着重要的作用，它是电力系统监测中不可缺少的基本测试设备。随着电力需求的越来越高，电力系统向着超高压、大容量的趋势发展，传统的电磁感应式或电容分压式电压互感器在电力系统的安全运行，提高电能测量的精度，和提高电力系统自动化程度方面逐渐暴露出与之不相适应的弱点，如固有体积大、磁饱和、铁磁谐振、绝缘结构复杂、动态范围小、使用频带窄，以及爆炸的危险性，同时耗费大量的铜材，远距离传送造成的电位升高等，已难以满足电力系统发展的要求，因此，寻求更理想的电压、电流互感器已是当务之急。

目前，已在电力系统中广泛应用的以微处理器为基础的数字保护装置、计量测试仪表、运行监控系统以及发电机励磁控制装置都要求采用低功率、紧凑型的电压和电流互感器代替常规的电压和电流互感器，这对电力系统特别是电力系统保护的可靠性具有重要意义。

在数字保护装置中，很大一部分设备是进行模数转换的设备以及小隔离变压器、继电器等。如果能采用数字式电压互感器和电流互感器，实现电流、电压就地变成数字量，用光信号送出去，不但节约了铜和二次设备的投资，而且不传送功率。

由于光电技术和计算机的飞速发展。新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力，它与传统的电压、电流互感器相比，优势十分明显，良好的绝缘性能，较强的抗电磁干扰能力，测量频带宽，动态范围大，与现代技术紧密结合，而且体积小、重量轻、维修方便、价格相对便宜。新型光学电压、电流互感器充分利用了电光晶体的各种优异特性和现代光电技术的优点，信号处理部分采用先进的DSP技术，充分发挥了其实时性、快速性和便于进行复杂算法处理等特点。同时方便与主机间的通信，以及电力系统联网通信。近几年来各方面对这种新型互感器表示了极大的兴趣，再加上数字信号处理器(DSP)技术，光电技术的催化、推动作用，发展势头很好，国外一些大公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器，并且已有挂网运行产品，国内较国外起步晚，目前还处于样机的研究设计阶段。

目前，担心的有两个方面的问题：一是原来的TV，TA不需要电源，而数字式TV、TA需电源，能否经受干扰是一个问题；第二是心理问题，20年前计算机保护用于电力系统，有不少人对其可靠性持怀疑态度，新型的数字式光学电压、电流互感器的应用同样存在这个问题。

2　GPS和光纤通讯的结合实现了向量测量(MPU)的快速和同步

相角(包括发电机的功角和母线电压相角)是反映系统稳定性最主要的状态量，如果它能被直接测量，将大量节约电力系统的稳定计算时间，提高状态估计可靠性，更有可能实现电力系统的实时自动控制，随着全球定位系统在电力系统中的推广应用，数据通信系统尤其是以光纤通信电路为主的我国电力通讯网(CEDnet)的逐步建成，国内多家省网目前都在积极建设利用GPS时钟进行全网相角测量的稳定控制系统。

电力系统实时决策系统的基本构想是：首先通过高速采集装置，将电力系统的实时状态数据采集到前置机中，然后通过高速网络将数据传送到服务器中，计算出在此电力系统中运行的各大电厂之间的功角，并对功角进行处理和分析。如果发现电力系统将要失去稳定，服务器便向紧急控制机下达实时控制策略，进行反事故控制，所有这些必须在电力系统的稳定破坏之前执行完毕。电力系统实时决策控制，系统要求很强的实时性-电力系统实时信息的提取、传输与处理周期必须为30～50ms，以保证获得系统完整的暂态信息，并在失稳或崩溃前发出反事故紧急措施。