1. 第一階段理論探索:
(1)時間:
60年代中期至70年代初期
1965年有人倡議用計算機構成繼電保護裝置
(2)主要內(nèi)容及重點:
保護算法、數(shù)字濾波的等理論探索
早期樣機及試驗
(3)方案:
單機集中保護方案
基本方案--使用一臺中、小型計算機
完成整個變電站的保護功能
完成整個變電站的控制功能
(4)主要問題:
速度的限制--要求完成整個變電站的保護控制功能
小型計算機:難以勝任
中型和大型計算機:性價比差
可靠性問題---計算機軟、硬件故障
整個變電站失去保護和控制功能
軟、硬件冗余:性能價格比差
2. 第二階段實用化初期:
(1)外部條件:
計算機技術出現(xiàn)重大突破
微型處理器/計算機得到廣泛應用
微型處理器/計算機價格大大下降
保護算法、數(shù)字濾波的研究相對成熟
(2)保護方案(研究重點:線路保護):
◆研究開發(fā)相對集中:
保護算法相對復雜
研究成果用于元件保護相對容易
◆保護方案:
單處理器/單片機方案
采用單片微處理器(后大都改用單片機)完成一條線路的全部保護功能
◆分時方式 :
故障起動后,循環(huán)執(zhí)行相間距離保護(或相間電流保護)——接地距離保護(或零序電流保護)——重合閘保護功能程序。
◆故障分類方式 :
故障啟動后先進行故障分類,根據(jù)分類結果執(zhí)行相應保護功能算法。
3. 第三階段微機保護推廣應用階段:
(1)外部條件:
單片機價格大幅度下降
單片機性能大幅度提升
(2)微機保護發(fā)展特點:
采用多cpu(單片機)結構
線路保護相對成熟
元件保護進入實用化階段
硬件結構以及制造水平大大提高,裝置的故障率顯著下降
(3)多cpu的優(yōu)點:
保護的可靠性大大提高 :各cpu插件之間相對獨立 (某一cpu插件故障時可保留其它cpu插件的保護功能 )。
保護的動作速度大大提高:整套保護裝置以多cpu并行方式完成全部保護功能計算,從而提高了保護的動作速度。
4. 90年代中期以來進入成熟期:
(1)外部條件:
新型高性能單片機開始獲得應用
新型高性能dsp開始獲得應用
網(wǎng)絡通訊技術的應用
(2)微機保護發(fā)展特點:
高壓、超高壓電網(wǎng)已經(jīng)廣泛使用
中低壓電網(wǎng)中開始廣泛應用
元件保護的發(fā)展迅速
新技術、保護新原理與新算法的引入
5. 新型高性能單片機/ dsp的使用
(1)高性能32位單片機:
片內(nèi)集成了各種通用硬件,大大簡化硬件設計
總線不出芯片,大大提高了裝置的抗干擾性
運算能力更強
(2)專用數(shù)字處理器dsp:
計算能力強、精度高、總線速度快
專用硬件實現(xiàn)定點和浮點加乘(矩陣)運算
為引入小波分析等信號處理算法提供方便
6. 網(wǎng)絡通訊技術的應用
(1)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡接口的配置:
◆與變電站綜合自動化接口
◆現(xiàn)場總線的雙網(wǎng)接口配置,互為備用:
接口a:與變電站綜合自動化通信
接口b:分散錄波功能(錄波數(shù)據(jù)傳送)
(2)分布式保護的發(fā)展
(3)分布式母線保護的研究和應用:
分布式母線方向保護
分布式母線差動保護
(4)廣域后備縱聯(lián)保護的研究:
atm高速網(wǎng)絡通訊技術,實現(xiàn)快速的廣域后備
(5)保護新算法的研究:
◆自適應控制:
自適應電流保護的應用
◆模糊控制:
變壓器保護多判據(jù)的模糊邏輯控制
◆小波變換理論:
基于小波分析的行波故障定位
(6)保護新原理研究:
神經(jīng)網(wǎng)絡保護
神經(jīng)網(wǎng)絡距離、變壓器保護的研究
暫態(tài)保護
無通信暫態(tài)電流保護的研究
(7)國內(nèi)微機保護發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段:
硬件設計重點是如何使總線系統(tǒng)更隱蔽,以提高抗干擾水平。
◆第一階段微機保護裝置是單cpu結構
幾塊印刷電路板和總線相連組成一個完整的計算機系統(tǒng)
總線暴露在印刷電路板之外。
◆第二階段微機保護裝置是多個cpu結構
每塊印刷電路板上以cpu為中心組成一計算機系統(tǒng),實現(xiàn)“總線不出插件”
◆第三階段利用了單片機
將總線系統(tǒng)與cpu一起封裝在一個集成電路塊中,“總線不出芯片”,抗干抗強。
dsp以其高速運算能力及與實時信號處理相適應的尋址方式實現(xiàn)了因cpu性能而無法實現(xiàn)的保護算法。