火力发电过程中高压电动机继电保护技术研究

常亮

摘 要：从高压发电机继电控制保护的原理出发，分析了目前各种继电保护措施的优、缺点，并探讨了未来继电保护系统的发展趋势，以期为高压电动机的故障分析和继电保护系统的设计提供借鉴。

关键词：继电保护原理；继电保护措施；微机继电保护系统；火力发电站

中图分类号：TM772 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.145

火力发电是指将煤、石油、天然气等各种燃料燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式，这是我国主要的发电方式之一。电气系统是火力发电站的核心，由发电机、主变压器、配电设备、开关设备、发电机引出线、保安电源、通信设备和照明设备等部分组成。其中，发电机是电气系统的核心。由于火力发电过程中产生的高压电流极易损坏发电机，进而中断生产过程，造成严重的直接经济损失和间接经济损失。因此，研究、设计高压电动机继电保护措施至关重要。

1 继电控制保护的原理

简单而言，高压电动机中的继电器保护装置称为继电控制保护系统。继电器是指当电流输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定变化的一种电器。继电保护的基本原理为利用小电流控制大电流运作，在电路中起到自动调节、安全保护和转换电路等作用。随着计算机科学和电力事业的发展，继电器已由机电整流式逐渐向微机处理式转变，且保护性能不断增强，可及时发现并准确、快速地消除人为、自然和设备故障等因素引发的电网故障，从而降低负面影响，促进电气系统的正常运行。

2 常用的继电控制保护措施

传统的高压电机继电保护措施主要包含过负荷保护、纵联差动保护、低电压保护、接地保护和机组联锁保护。

2.1 过负荷保护

过负荷保护是指被保护区出现超过规定负荷时采取的保护措施。在电路中，当回路电流超过过负荷保护装置的预设值时，过负荷保护装置会自动断开电流回路，起到保护有效负载的作用。一般情况下，该保护分为温度、热积累和电流保护，其中，温度保护是最重要的保护方式之一，其基本原理是将温度敏感元件黏在或者埋设在被保护设备的最热部位，从而实时监测设备的温度。

2.2 纵联差动保护

纵联差动保护是指用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电流、功率等电气量传送到对端，并比较两端的电气量，从而判断故障范围，决定是否切断被保护线路。这种保护措施最大的优点在于可设定特定的保护区域、可快速切除整个保护区中的任何短路线路，且不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题。

2.3 低电压保护

低电压保护是指用低压保护继电器并连在电源两端，当电压过低时会自动脱扣，从而分开断路器开关。

2.4 接地保护

接地保护是指将正常情况下不带电、在绝缘材料损坏或其他情况下可能带电的电器的金属部分用导线与接地体可靠连接起来的保护方式之一。

2.5 机组联锁保护

机组联锁保护是指在火力发电过程中联锁监控锅炉、发电机、发变组等设备的各种安全控制参数，必要时会停运设备。这种保护措施比前4种保护措施复杂的多，且更加依赖计算机设备的监控和处理。

3 继电保护技术的发展

近年来，高压电机继电保护技术不断发展，其最大特点在于逐步以微型计算机为基础结构来构建继电保护系统，进而取代了传统的机电整流式保护系统。虽然我国继电保护研究的水平与西方发达国家存在一定的差距，但微机继电保护技术已在我国得到了普遍应用，在微机继电保护的算法和软件等方面也取得了一定的研究成果。随着信息技术的发展，越来越多的新技术将在微机继电保护领域得以应用，未来的微机继电保护系统将呈现网络化、智能化和多功能一体化的新格局。

在传统的继电保护系统中，除了纵联差动保护和机组联锁保护外，大多数继电保护装置只具备迅速切除报警故障元件的功能，无法实现整个系统运行信息和故障信息的共享。只有实现继电保护网络化，才能使继电保护装置共享故障信息，从而准确判断故障的性质、位置，提升继电保护的可靠性和有效性。比如，可将人工神经网络理论运用到继电保护系统中，从而有效分析电网的线损问题和解决电力系统中的非线性问题。因此，网络化是微机继电保护技术的长久趋势之一。

微电子技术的发展使继电保护产品与微控制器、微处理器、DSP芯片级嵌入式系统进一步融合，有效提升了继电设备的智能化水平。此外，人工智能、多媒体、模糊控制，以及人机交互等多种计算机信息处理技术的发展和应用，也将推动微机继电保护系统向着智能化的方向不断发展。智能化继电保护设备在测量速度、精准度、自动化程度和性价比方面都具有传统继电保护产品无法比拟的优点。

智能化和网络化的继电保护系统的实质是一台高性能的计算机，它将作为电力计算机网络上的智能终端，传送和处理电力系统中各个被保护元件的运行信息和故障信息。每台微机继电保护设备不仅具备继电保护功能，还将实现测量、控制与数据通信等多种功能的一体化。这是今后高压电机继电保护的又一重要发展方向。

4 结束语

如何提高高压电动机继电保护系统的灵敏度和可靠性，使继电保护向着操作简单化、功能智能化、网络化的方向发展，是广大设计人员和生产运行人员最关心的问题。微机继电保护技术的发展将高压电机继电保护推向了新的发展高度。然而，在科学技术不断发展的今天，我国的继电保护事业将遇到更多的挑战和机遇，广大电力事业工作者和研究者必须勇于探索、积极进取，才能推动我国电网的可持续性发展。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕