输电线路继电保护问题研究

郑沛豪，刘婧雯，戈元江（国网河南省电力公司漯河供电公司，河南省 漯河市462000）

输电线路继电保护问题研究

郑沛豪，刘婧雯，戈元江（国网河南省电力公司漯河供电公司，河南省 漯河市462000）

输电线路是电力系统的重要组成部分，承担着传送电能与联系电力用户和输电系统的重要任务，但是在整个电力系统的组成部分中，输电线路的运行条件最加恶劣，发生事故的概率比其他电力设备要高很多，而且发生暂时性故障的概率也比较高，输电线路的继电保护也变得尤其重要。本文主要介绍了输电线路故障产生的原因、常用的继电保护方式和对输电线路保护问题的新进展进行分析。

输电线路；继电保护；发展趋势

前言

继电保护系统是维护电力系统的重要的手段，在电力系统的正常运行中起着非常重要的作用。随着电力技术的发展和对于电网继电系统保护的研究，电力保护系统的发展得到很大的进步，并且不断的趋于成熟。继电保护系统作为国家电网稳健运行的关键防线，在电网的建设中发挥着非常重要的作用。

1 输电线路产生故障的原因

只要是需要电能输送的地方都需要输电线路的架设，然而由于输电线路的架设经过的距离较远，因此难免会经过各种各样的地形，此外，由于输电线路覆盖的地域范围比较广，受各种其他因素的影响也较大。受自然条件的影响、输电设备的影响和其他人为因素的影响，输电线路很可能发生各种故障，主要的故障大致有雷击跳闸、鸟害故障及线路覆盖等自然故障和外力破坏造成的跳闸故障及员工操作失误造成的故障等。

1.1 人为造成的故障

目前电力系统的自动化水平不断地提高而且已经达到了一定的水平，但是为了保证电力系统的稳定性，仍然存在部分工作人员手动操作控制电网部分线路的权限。因此很容易受到人为因素的影响，可能会发生因为误判而导致错误的操作，从而给电力系统的建设带来很大的危害。

1.2 外力破坏造成的跳闸故障

随着国家电网的不断发展，输电线路经过的整个区域范围在不断地扩大，因此输电线路的安全运行也面临着越来越多的问题，外力造成的破坏在一定程度上严重的影响着输电线路的安全运行。

外力给输电线路造成的破坏主要有以下几种：①违章建筑和高大的树木造成的破坏，这两个原因严重威胁着电力线路的安全运行。在很大的范围内，一些单位和个人不顾国家法律法规的明确规定，私自在电力设施的保护区域内种植树木、修建违章建筑，当所种的树木或者修建的建筑与输电线路的距离达不到安全距离的标准时，很可能给输电线路造成跳闸的故障，给电力系统的可靠性带来不确定的影响因素，同时很可能给周围的人员、建筑和设备带来危害；②违章施工作业带来的破坏。由于施工企业为了追求完工的速度，再加上管理制度的不健全，很可能导致挖断电缆、撞断塔杆的事故，对电力部门造成损失，与此同时也为施工安全埋下了隐患。

1.3 雷击跳闸造成的故障

由于输电线路覆盖的区域范围比较广和数量众多，大都是出于空旷的区域，并且输电塔和输电线都比较高，因此很有可能遭受到雷击的侵害。在这种情况下，如果线路的绝缘体水平太低或者是对雷电的防护措施不到位，很容易发生各种形式的雷击跳闸故障。

导致输电线路雷击跳闸的原因大致可以概括为以下几点：①线路布置不合理。避雷线的线路布置不适当或是角度出现偏差时，很可能会发生避雷针失效的情况，从而导致雷直接击到导线上；②线路绝缘水平低。由于线路绝缘是雷击时的第一道防护线，绝缘水平不够在很大程度上增加了线路受雷电打击发生的概率；③线路位于雷电活动的强烈区。雷电是雷击事故发生的主要原因，如果处于强雷区，输电线路很可能遭受雷电的重复打击。

2 继电保护的原理及任务

继电保护的原理是当系统中发生异常或是短路时根据电气量的变化进行的继电保护，继电保护的装置主要包括测量、逻辑和执行三个部分。继电保护的任务主要分为以下两种：

（1）在发生故障时，为了避免使运行中的原件受到继续危害，在不影响其他原件正常的使用和系统的正常运行下，继电保护系统科技自动、快捷有效的将故障原件从整个电力的运营系统中删除。

（2）在电力设备不能正常工作的情况下，可以根据是否有人值班，继电保护系统可以自动进行调整或是发出系统信号，如直接跳闸等。这种情况下不一定能够保证动作的迅速，但是可以根据具体的情况对故障起到一定的延时作用，避免引起干扰造成混乱。

3 继电保护的基本要求

继电保护的基本要求大致可以分为以下四种：

3.1 可靠性

可靠性是继电保护的最根本的要求，可靠性即是在供电系统需要进行保护的时候可靠地保证运行，与之相同的是在系统不需要保护时可靠地不进行运行。

3.2 灵敏性

灵敏性就是当设备或是输电线路在被保护的范围内发生短路时，保护设备的灵敏性就需要发挥作用，各类继电系统对继电保护的最小灵敏度都有具体的规定。

3.3 选择性

选择性就是当线路出现故障的时候，首先有线路故障设备或是输电线路自身的设备进行故障切除。当自己无法解决该故障的时候，才动用其他设备进行援助，从而达到对故障的切除。

3.4 速动性

速动性就是要求在解决问题时动作要迅速，这里所说的动作迅速是指保护装置应当及时切除输电线路短路造成的故障，从而减少对设备的损坏程度，降低电力设备的开销，减少短路造成的影响范围。

4 输电线路继电保护的发展趋势

4.1 继电保护系统集成网络化

常规的输电线路保护装置大部分只是反映本保护安装侧的电气量，相邻线路的气体保护侧只能靠触点作为开关量接入保护系统，运用这种方式的信息采集量非常有限，于此同时也需要很大的控制信号线缆，这样不仅不能实现数据信息的实时共享，同时还大量增加成本，对于调试和后期的检修维护也很不方便。利用光纤网络，可以很好地实现网络信息的实时传输和共享，性价比也变得比较高。利用光纤网络可以实现对继电保护系统的分布集控室保护，这样比常规的集中式保护具有更好的可靠性和调控的准确性。除此之外，继电保护系统的集成保护化系统，可以在很大程度上节省控制信号电缆的使用。

4.2 继电保护系统数字信息化

微机保护在当前的输电线路继电保护中处于核心位置，但是在目前的工程中使用的危机装置仍然还存在有许多问题，特别是集成电路芯片大多都是通用型的常规的芯片装置，这样就需要结合我国的目前的输电线路的具体情况，研究开发继电保护装置的专用芯片。由于输电线路对继电保护装置的实时性和安全性等方面有苛刻的技术要求，研究开发用于输电线路继电保护专用的芯片，在近期内将成为智能电网进一步发展的一项不可缺少的技术基础。除此之外，继电保护系统信息化是电力系统发展的一个趋势，因此如何更好的完善继电保护系统的相关技术要求和合理优化继电保护系统的实时性、安全性和可靠性，及如何更好的获得经济效益和社会效益的统一，还需要进一步的加深探讨。

4.3 继电保护系统自适应保护技术

自适应继电保护系统系统技术能在很大程度上提高输电线路的安全可靠性，其主要的思路是通过合理的决策和逻辑判断，来对输电线路中的负荷波动、瞬时故障等各种运行的情况，来进行进一步的改善，以此来提高电线继电保护系统的综合性能。在机电保护系统中运用自适应保护技术，可以使继电保护的装置的得到进一步的优化，以合理的调控决策自动改变从而适应系统的运行工况。自适应基点保护技术，通过合理改善保护装置的性能指标，体现了继电保护装置的网络化和智能化等特性。

4.4 继电保护系统测控、保护、网络和通讯一体化

在输电线路继电保护装置能够实现信息化和网络集成化的基础上，集控中心的继电保护装置可以看做是一部多功能的高级计算机，也是在整个输电系统在集系统计算分析和运行决策于一体的一个智能的终端系统。将继电保护装置直接安装在被保护的输电系统边上，利用光纤网络将相对应的数字信号直接额传输到集中控制中心，可以再很大程度上节省大量的控制信号的光纤电缆的使用，降低建设的成本，同时利用光纤作为信息传播的介质，在一定程度上可以免除电磁对输电系统的干扰。

TM773

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2095-2066（2016）22-0075-02

2016-7-10