探讨电力继电保护防护的重要性

2010-08-15浩广东电网公司深圳供电局广东广州510630

科技传播 2010年3期

兰浩广东电网公司深圳供电局，广东广州 510630

0 引言

随着电力系统的快速发展，供电可靠性的要求不断的提高，电力系统对继电保护技术的要求也在不断提高，而现今计算机技术、通信技术与数字信号处理技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，随着微机保护装置的应用普及，继电保护二次系统的自动化水平得到不断提高，打破了继电保护的传统格局。电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义，从而要求继电保护及防护装置必需具有很高的可靠性。本文在通过分析继电保护的作用、组成、基本要求及干扰因素，对如何做好继电保护的防护，提出了建议，为今后进一步深人开展继电保护研究，确定继电保护的可靠性奠定了基础。

1电力系统继电保护

继电保护对电力系统发挥重要作用，而要达到准确、及时的保护目的，继电保护装置及技术也需要达到一定的基本要求。

1.1 继电保护的作用与组成

在电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，并使故障元件免于继续遭受损害，减少停电范围；当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护条件，发出信号、减负荷或跳闸动作指令。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。继电保护的组成一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。继电保护在过去的40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。自上世纪60年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。到90年代初集成电路及大规模集成电路保护的研制、生产、应用处于主导地位，目前正在研究面向智能信息处理的计算机继电保护时代。

1.2 继电保护的基本要求

继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。可靠性是指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作，在正常运行状态时，不该动作时应可靠不动作。任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行，可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求，主要由配置合理、性能优良的装置以及正常的维护和管理来保证；选择性指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障。上、下级电网（包括同级）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电；灵敏性是指设备或线路在被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数；速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，以减轻损坏程度，指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。

1.3 继电保护的干扰因素

1.3.1雷击

当变电站的接地部件或避雷器遭受雷击时，由于变电站的地网为高阻抗或从设备到地网的接地线为高阻抗，都将因雷击产生的高频电流在变电站的地网系统中引起暂态电位的升高，就可能导致继电保护装置误动作或损坏灵敏设备与控制回路。

1.3.2高频干扰

如果电力系统在隔离开关的操作速度缓慢，操作时在隔离开关的两个触点间就会产生电弧闪络，从而产生操作过电压，出现高频电流，高频电流通过母线时，将在母线周围产生很强的电场和磁场，从而对相关二次回路和二次设备产生干扰，当干扰水平超过装置逻辑元件允许的干扰水平时，将引起继电保护装置的不正常工作，从而使整个装置的工作逻辑或出口逻辑异常，对系统的稳定造成很大的破坏。高频电流通过接地电容设备流人地网，将引起地电位的升高。

1.3.3辐射干扰

在新时期，电力系统周围经常会步话机和移动通信等工具，那么它的周围将产生强辐射电场和相应的磁场。变化的磁场耦合到附近的弱电子设备的回路中，回路将感应出高频电压，形成一个假信号源，从而导致继电保护装置不正确动作。

1.3.4静电放电干扰

在干燥的环境下，工作人员的衣物上可能会带有高电压，在穿绝缘靴的情况下，他们可以将电荷带到很远的地方，所以，当工作人员接触电子设备时会对其放电，放电的程度依设备的接地情况，环境不同而不同，严重时会烧毁电子元件，破坏继电保护系统。

1.3.5直流电源干扰

当变电所内发生接地故障时，在变电站地网中和大地中流过接地故障电流，通过地网的接地电阻，使接地故障后的变电站地网电位高于大地电位，该电位的幅值决定于地网接地电阻及入地电流的大小，按我国有关规程规定其最大值可达每千安故障电10V。对于直流回路上发生故障或其它原因产生的短时电源中断接电源的干扰主要是直流与恢复，因为抗干扰电容与分布电容的影响，直流的恢复可能极短，也可能较长，在直流电压的恢复过程中，电子设备内部的逻辑回路会发生畸变，造成继电的暂态电位差，从而影响整个保护系统。

2 加强电力系统继电保护

2.1 协调配置保护人员

在继电保护中，调度、继保、运行人员都会参与到其中。三方必须做到步调一致，思想统一，使三方人员合作意识与新型保护一道跟上去，摆好自己的位置，要明确继保人员与电网调度和基层运行人员一样，是电网生产的第一线人员，工作一样，目标一样。

2.2 完善规章制度

根据继电保护的特点，健全和完善保护装置运行管理的规章制度是十分必要的。继电保护设备台账、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理等档案应逐步采用计算机管理跟踪检查、严格考核、实行奖惩，有效促进继电保护工作的开展。同时电力系统在管理中应加强对继电保护工作的奖惩力度，建议设立年度继电保护专业劳动竞赛奖等奖项，并制定奖励办法进行奖励，从而增强继电保护人员的荣誉感和责任心。

2.3 对二次设备实行状态监测方法

随着微机保护和微机自动装置的自诊断技术的发展，变电站继电保护故障诊断系统的完善为电气二次设备的状态监测奠定了技术基础。对综合自动化变电站而言容易实现继电保护状态监测，保护装置内各模块具有自诊断功能，对装置的电源、CPU、I/0接口、A/D转换、存储器等插件进行巡查诊断。可以采用比较法、编码法、校验法、监视定时器法、特征字法等故障测试的方法。对保护装置可通过加载在线监测程序，自动测试每一台设备和部件。但是一些常规继电保护进行状态监测较难实现，比如二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成，点多、分散，要通过在线监测继电器触点的状况和接线的正确性等既难也不经济。一方面应从设备管理环节人手，如设备的验收管理，离线检修资料管理，结合在线监测来诊断其状态；另一方面在不增加新的投入的情况下，应充分利用现有的测量手段。

2.4 注重低压配电线路保护

在我国，无论是城市内配网线路，还是农村配网线路，一般都以10kV电压等级为主，但是10kV配电线路结构特点是一致性差。如有的为用户专线，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台变压器T接于同一条线路的各个分支上。因此，对于低压配电线路的继电保护特别重要。现阶段10kV配电线路的保护，一般采用电流速断、过流及三相一次重合闸构成。不能满足要求时，我们建议可考虑增加其它保护，如保护Ⅱ段、电压闭锁等。进行整定计算的过程中，应该考虑特殊情况和常规情况，并进行灵敏度校验。同时还要根据一般电网保护配置情况及运行经验，利用规范的保护整定计算方法，各种情况均可计算，一般均可满足要求。

2.5 实行继电保护智能化与网络

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域的应用也逐步开始。例如，在居民线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路属于非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动，如果用神经网络方法，经过大量故障样本分析，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别，其它如遗传算法，进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。在新时期，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，它深刻影响着各工业领域，也为各工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护外，所有继电器保护装置只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围，这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这要求每个保护单元都能共享系统的运行和故障信息数据，各保护单元与重合闸装置在分析这些信息数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即使现微机保护的网络化，这在当前的技术条件是完全可能的。