微机继电保护的发展

    1. 第一阶段理论探索：
    （1）时间：
    60年代中期至70年代初期
    1965年有人倡议用计算机构成继电保护装置
    （2）主要内容及重点：
    保护算法、数字滤波的等理论探索
    早期样机及试验
    （3）方案：
    单机集中保护方案
    基本方案--使用一台中、小型计算机
    完成整个变电站的保护功能
    完成整个变电站的控制功能
    （4）主要问题：
    速度的限制--要求完成整个变电站的保护控制功能
    小型计算机：难以胜任
    中型和大型计算机：性价比差
    可靠性问题---计算机软、硬件故障
    整个变电站失去保护和控制功能
    软、硬件冗余：性能价格比差
    2. 第二阶段实用化初期：
    （1）外部条件：
    计算机技术出现重大突破
    微型处理器/计算机得到广泛应用
    微型处理器/计算机价格大大下降
    保护算法、数字滤波的研究相对成熟
    （2）保护方案（研究重点：线路保护）：
    ◆研究开发相对集中：
    保护算法相对复杂
    研究成果用于元件保护相对容易
    ◆保护方案：
    单处理器/单片机方案
    采用单片微处理器（后大都改用单片机）完成一条线路的全部保护功能
    ◆分时方式 ：
    故障起动后，循环执行相间距离保护（或相间电流保护）——接地距离保护（或零序电流保护）——重合闸保护功能程序。
    ◆故障分类方式 ：
    故障启动后先进行故障分类，根据分类结果执行相应保护功能算法。
    3. 第三阶段微机保护推广应用阶段：
    （1）外部条件：
    单片机价格大幅度下降
    单片机性能大幅度提升
    （2）微机保护发展特点：
    采用多CPU（单片机）结构
    线路保护相对成熟
    元件保护进入实用化阶段
    硬件结构以及制造水平大大提高，装置的故障率显著下降
    （3）多CPU的优点：
    保护的可靠性大大提高 ：各ＣＰＵ插件之间相对独立 （某一ＣＰＵ插件故障时可保留其它ＣＰＵ插件的保护功能 ）。
    保护的动作速度大大提高：整套保护装置以多ＣＰＵ并行方式完成全部保护功能计算，从而提高了保护的动作速度。
    4. 90年代中期以来进入成熟期：
    （1）外部条件：
    新型高性能单片机开始获得应用
    新型高性能DSP开始获得应用
    网络通讯技术的应用
    （2）微机保护发展特点：
    高压、超高压电网已经广泛使用
    中低压电网中开始广泛应用
    元件保护的发展迅速
    新技术、保护新原理与新算法的引入
    5. 新型高性能单片机/ DSP的使用
    （1）高性能32位单片机：
    片内集成了各种通用硬件，大大简化硬件设计
    总线不出芯片，大大提高了装置的抗干扰性
    运算能力更强
    （2）专用数字处理器DSP：
    计算能力强、精度高、总线速度快
    专用硬件实现定点和浮点加乘（矩阵）运算
    为引入小波分析等信号处理算法提供方便
    6. 网络通讯技术的应用
    （1）现场总线网络接口的配置：
    ◆与变电站综合自动化接口
    ◆现场总线的双网接口配置，互为备用：
    接口A：与变电站综合自动化通信
    接口B：分散录波功能（录波数据传送）
    （2）分布式保护的发展
    （3）分布式母线保护的研究和应用：
    分布式母线方向保护
    分布式母线差动保护
    （4）广域后备纵联保护的研究：
    ATM高速网络通讯技术，实现快速的广域后备
    （5）保护新算法的研究：
    ◆自适应控制：
    自适应电流保护的应用
    ◆模糊控制：
    变压器保护多判据的模糊逻辑控制
    ◆小波变换理论：
    基于小波分析的行波故障定位
    （6）保护新原理研究：
    神经网络保护
    神经网络距离、变压器保护的研究
    暂态保护
    无通信暂态电流保护的研究
    （7）国内微机保护发展大致经历了三个阶段：
    硬件设计重点是如何使总线系统更隐蔽，以提高抗干扰水平。
    ◆第一阶段微机保护装置是单CPU结构
    几块印刷电路板和总线相连组成一个完整的计算机系统
    总线暴露在印刷电路板之外。
    ◆第二阶段微机保护装置是多个CPU结构
    每块印刷电路板上以CPU为中心组成一计算机系统，实现“总线不出插件”
    ◆第三阶段利用了单片机
    将总线系统与CPU一起封装在一个集成电路块中，“总线不出芯片”，抗干抗强。
    DSP以其高速运算能力及与实时信号处理相适应的寻址方式实现了因CPU性能而无法实现的保护算法。