输电线路继电保护研究及发展趋势分析

崔朋　王斌

摘要：输电线路是电力系统输送分配电能的重要元件，继电保护是系统可靠运行的前提要素。在总结电力系统输电线路事故成因的同时，分析线路主要保护的基本原理，同时展望智能电网输电线路继电保护未来的趋勢，以促进智能电网的建设与发展。

关键词：输电线路；故障；继电保护；发展趋势

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）08-0083-02

随着经济和科技的发展，我国的电网建设取得了飞速的进步，不仅电压等级有所提高，电网的稳定性也逐渐趋于优势。智能电网建设带来技术进步的同时，更重要的是带来了电力系统这个动态的系统的抗干扰能力和对事故快速反应处理能力的提升。

1 输电线路的故障成因

输电线路常年暴露在大气中，经受着外界复杂的环境的影响，经常发生对电网产生危害的事故。

1） 雷电闪击。雷电对电力系统的危害很大，是导致输电线路发生断线以及雷电侵入波的主要原因。由于雷电强大的雷电流的冲击，电气设备要承受各种过电压、过电流的作用，很可能导致跳闸事故，影响供电可靠性。为此，线路在设计的时候必须考虑到雷电的影响，降低雷击事故的概率。

2） 外力因素。输电线路绵延几十公里、上百公里，经过的路径复杂多变。一些外力原因可能影响线路的安全，例如违章施工作业、违章建筑、植物的生长等诸多原因会影响到输电线路杆塔的安全性、导线的安全性，都可能导致输电线路发生跳闸事故。

3） 操作人员的因素。继电保护能够保证电力系统安全稳定可靠地运行，一旦操作失误或是出现设备故障，将给电力系统带来很大的危险，甚至引起系统的大面积失控。虽然电力系统自动化程度越来越高，但是也需要工作人员的参与，为了安全运行，必须保证操作人员严守规程操作。

2 输电线路继电保护的原理

继电保护的原理在于当系统中的部分发生短路或者异常时，根据电气量的变化进行继电保护。电气量包括电流、电压、功率等，当然还存在其他物理量。大部分情况下，无论哪种物理量反应，继电保护装置都包括测量、逻辑、执行三部分。

1） 继电保护的基本要求。继电保护系统在电力系统运行的过程中，要保证可靠性、灵敏性、选择性、速动性。可靠性就是在系统需要进行保护时可靠地运行保护动作，与之一致的是当系统不需要保护时就应该可靠地不进行动作。灵敏性和选择性的要求都是通过继电保护的整定来实现的。灵敏性就是当设备或线路在被保护的范围内有金属发生短路时，按照继电保护的各类保护最小灵敏系数规定动作。选择性就是当线路有故障时，先由故障设备或者线路本身切除故障，当自身无法解决这个故障问题时，才对其他保护设备进行求助来切除故障。速动性，顾名思义就是速度、动作迅速的意思。

2） 继电保护装置的设计原则。继电保护在防止事故发生或蔓延上起到重要作用，可保障电力系统有序运行，是电力系统的重要组成部分。继电保护本身的重要和不可替代的地位决定了继电保护装置必须采用符合我国电网要求的已经有运行经验并且成功了的技术。在装置的配置中应从整体出发，着重培养，合理管理，从选型、配置、整定试验等方面处理，以达到电网安全经济运行的目的。

3 输电线路继电保护的类型

1） 电流保护。由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断不能作为相邻设备的后备保护，为了保证迅速有选择地切除故障，常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成三段式电流保护，这里所说的电流保护就是三段式电流保护。实际应用中，可以只采用速断加过电流保护，或限时速断加过电流保护，也可以3种保护同时使用。

2） 横纵联差动继电保护。在现代的高压输电系统中，为了保证系统运行的稳定性，在很多情况下都要求保护能无延时地切除被保护线路任何点的故障。差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当输电线路正常工作或区外故障时，则流入输电线路的电流和流出电流相等，差动继电器不动作。当本级输电线路内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流的和正比于故障点电流，差动继电器动作。

4 输电线路继电保护的发展趋势

1） 数字化继电保护系统。计算机技术的进步带来了巨大的工业革命，在电力系统运行和控制领域体现也尤为突出。集成电路的发展是工业控制的常规芯片，在此基础上，通过数字化运行和对继电保护整体的把控，给电力系统的安全运行带来了更加准确的保护。

2） 网络化继电保护系统。在数字化的基础上，通过整体网络的链接，能够实现大系统的控制和运行。即常规的继电保护能够实现单独装置设备的保护控制或是部分线路的控制，由于网络相关和互联，在采集和分析大量数据的同时，能够更加安全可靠地采取保护动作，缩小故障范围，减低事故损失率。目前，我国在大力建设智能化电网，强大的网络功能是智能电网的基础。

3） 自适应继电保护系统。以数字化和网络化的计算机处理系统为前提，自适应技术给继电保护技术带来了安全运行的可靠保障。一定的合理的逻辑判断和算法预测，可使继电保护装置及动作过程更加合理化、准确化。自适应保护技术在输电线路保护领域的应用主要有自适应重合闸保护、自适应馈线跳闸保护、对串补输电线路的自适应调度保护，以及自适应行波保护等。

4） 测控、保护、录波、网络、通信一体化的继电保护系统。在输电线路继电保护装置实现计算机信息化和网络集成化的基础上，集控中心的继电保护保护装置实际可以认为是一台高性能、多功能的高级应用计算机，也是整个输电网络系统计算分析、运行决策网络的一个高特性参数的智能终端。将继电保护装置直接安装在被保护对象旁，利用光纤网络将对应的数字信号传输到集控中心，这样可以节省大量控制信号电缆的使用，提高工程投资的经济效益。

5 结语

智能电网的发展必然带来技术的革新和进步，现代化、自动化、智能化的输电保护系统是实现智能电网的重要环节，未来输电线路的继电保护系统将更加精准、可靠、快速。

参考文献

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[2] 康骥.输电线路继电保护问题研究[J].企业技术开发，2013（7）：81-82.

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Abstract： Power transmission lines is an important element of transmission and distribution of electrical energy in power system， and relay protection is the premise element to ensure its reliable operation. This paper summarized accident causes of the electric power system transmission lines while analyzed the main basic principle of relay protection， and at the same time looked into the distance of the development trend of smart grid transmission line relay protection in the future， so as to promote the construction and development of smart power grids.

Key words： power transmission line； fault； relay protection； development trend