浅析电力系统的继电保护技术

杨波

【摘要】随着电力系统的快速发展，作为遏制电气故障的继电保护技术也不断提出新的要求。本文作者主要就我国电力系统继电保护技术的发展现状、继电保护的配置及发展趋势做了阐述，同时对智能电网继电保护装置简介、维护及实际应用进行了探讨。

【关键词】电力系统；继电保护；故障；发展趋势

前言

随着学科技术的发展，为继电保护技术的发展注入了新的活力，同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。继电保护技术如何有效的遏制故障，使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是电力技术人员需要解决的技术问题。

1.继电保护发展现状

20世纪60-80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期。70年代中期起，基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究，到8O年代末集成电路保护技术已形成完整系列，并逐渐取代晶体管保护技术，集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时，我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用，相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机---变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定，至此，不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，此时，我国继电保护技术进入了微机保护的时代。

2.继电保护工作原理及分类

2.1继电器组成及原理

继电保护的一般都是由测量模块、逻辑模块、执行模块组成。输入信号指来自电力传输系统保护对象的信号，测量模块采集来自被保护对象相关运行的特征信号，获得的测量信号需要与给定的整定值对比，将比较结果送至逻辑模块。逻辑模块根据测量模块输出比较值的大小、性质及产生的次序或上述多种参数的组合，进行逻辑运算，得到的逻辑值是决定是否动作的主要依据。当逻辑值为真，即为1时，激励动作信号至执行模块，此刻，由执行模块立即响应或在规定的延时时刻执行掉电或者警报命令。

2.2继电器分类

2.2.1继电器按结构型式分类，有电磁型、感应型、整流型以及静态型。

2.2.2继电器按在继电保护中的作用，可分为测量继电器和辅助继电器两大类。测量继电器能直接反映电气量的变化，按所反应电气量的不同，又可分为电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、正序负序零序继电器、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器等；辅助继电器可用来改进和完善保护的功能，按其作用的不同，可分为中间继电器、事件继电器以及信号继电器等。

3.电力系统对继电保护的基本要求

继电保护装置是实现继电保护的基本条件要实现继电保护的作用，就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置，所谓“工欲善其事，必先利其器”，有了设备的支持，才真正具备了维护电力系统的能力。因此，要做好继电保护的工作，就必须要重视保护的设备。而设备的质量问题，直接决定了继电保护的效果，因而必须对继电保护的装置提出较高的要求。

3.1灵敏性。即要求继电器保护装置，可以及时的把继电保护设备，因为种种问题而出现的故障和运行异常的情况，灵敏的反映到保护装置上去，及时有效的反映其保护范围内发生的故障。以便相关部门和人员采取及时有效的防治措施。

3.2可靠性。即要求继电器保护装置的正常，不能發生误动或拒动等不正常的现象，在继电器接线和回路接点上要保证其简练有效。

3.3快速性。即要求继电设备能在最短时间内，消除故障和异常问题，以此保证系统运行的稳定，同时可以把故障设备的损坏降到最低限度，以最快的速度启动正常设备的正常运转，避免出现由局部故障而造成全面故障的情况出现。

3.4选择性。即在要求继电器在系统发生故障后，可能选择性的断开离故障点最近的开关或断路器，有目标的，有选择性的切除故障部分，在实现最小区间故障切除的同时，保证系统其它正常部分最大限度地继续运行。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，它们之间相互紧密联系，相辅相成。

4.继电保护常见故障影响及排除

4.1 电流互感饱和对配电系统的影响

电流互感器饱和对变电设备和配电保护的影响非常大，随着配电系统设备终端负荷的不断增容，系统如果发生短路，其短路电流很大，当系统靠近终端设备区发生短路时，电流固然大，可以达到或接近电流互感器单次额定电流的百倍量级。在常态短路情形下，越大，电流互感器误差随着一次短路电流倍数增大而增大，当电流速断保护使灵敏度低时就可能阻止动作。在线路短路时，由于电流互感器电流饱和，再次感应的二次电流小或接近于零，也会导致定时限过流保护装置无法动作。当在配电系统的出口线过流保护拒动作导致配电所进口线保护动作了，则使整个配电系统断电。

4.2常见隐形故障的排除

经过调查，现在用电系统上有四分之三以上的停电事故都是由于电力系统保护系统的造成的，继电保护存在很多隐形故障，当前已经成为电力配电系统工程技术人员研究解决的热点问题之一，大多文章中都强调对继电保护隐形故障的分析。对于重要的输电线路，在跳闸元件故障情况下所有的本地的和远地的跳闸指令有效。所有的这些设计需要有一个更可靠的继电保护系统。完成这样的设计才能使一个配电系统在正常操作运行时具有足够的安全系数。

5.继电保护整定计算的研究与发展状况

目前，在我国各大电网继电保护整定过程中，计算机的应用还比较少。其主要工作还是由人工来完成的。继电保护整定计算时，一般先对整个电网进行分析，确定继电保护的整定顺序以及各继电器之间的主从保护顺序，然后应用计算机进行故障计算。按照继电保护的整定规程，在考虑了各种可能发生的故障情况下，获取保护的整定值，同时应注意到各继电器之间的配合关系，以保证继电保护的速动性、选择性和灵敏性的要求。随着电网的规模不断扩大，电网的结构日趋复杂，需要耗费大量的人力、物力对整个电力网络进行分析计算，因此电力运行部门迫切要求能够应用计算机来进行继电保护的整定计算。从总体上来说，几十年来在我国电力系统建设中，继电保护整定计算的理论研究、继电保护装置的生产和应用能满足我国电力系统发展的需要，并形成了一定的特色。近几年来，在广大继电保护人员的共同努力下，继电保护动作率逐年提高，继电保护与前沿技术也以紧密相结合。其中，作为继电保护组成部分之一的微机保护起了重要作用。伴随着集成电路、计算机技术的飞速发展，信息技术的广泛应用，微机保护也迅速发展起来，使用人工智能 （AI）、自适应控制算法等先进手段。

6.结语

随着科学技术的发展，电力系统和计算机技术、继电保护等技术面将趋一体化。在电力系统继电保护工作中，必须正确地认识继电保护装置，汲取相关的专业技术，加强检查和维护，及时排除故障，确保系统的正常运行。

参考文献：

[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验【J】.科苑论坛，2003（4）.

[2]严兴畴.继电保护技术极其应用【J】.科技资讯，2007（6）.

[3]周培华.浅谈电力系统中继电保护的发展趋势[J].科技咨询导报，2007（7）