电力系统继电保护关键技术分析

张钰金 孙鄞 袁田 贺芃

摘 要：电力系统运行稳定性时刻对电力系统的运行效益产生影响，继电保护设备的运行也是与之相关联的重要因素。为充分地解决电力系统短路故障问题，并提高继电保护设备运行效果，文章将以电力系统短路故障及继电保护为核心，通过对电力系统故障的分析与研究提高电力设备运行效益，同时根据问题提出切实可行的解决方案，以此为电力系统故障及继电保护问题的解决提供理论知识方面的帮助。

关键词：电力系统;短路;继电保護;措施

近几年，由于我国各个地区的需求逐渐增多，电力系统的建设力度不断提升，建设环境和运行环境也日趋复杂，若是系统保护力度不够的话，很容易出现短路故障，进而影响电力系统运行的稳定性和安全性。因此，为了保证电力系统运行的稳定性，针对继电保护电力系统运行的状态，制定相应的保护措施，避免短路故障的发生，也对电力能源进行了有效的节约，提升了电力企业的经济效益。

1、概述

所谓电气自动化继电保护系统，主要是指在电力系统运行过程中，对其起到保护作用的故障防控设备。一旦电力系统发生故障，该保护设备就会通过继电保护的手段来对故障电力系统进行全面排查，不仅确定出具体故障原因和位置，而且还会第一时间向维修人员传递报警信息，使其能够快速的对故障系统进行维修处理。并利用跳闸处理方式保护电力系统，使其故障部分停止工作，以免出现大面积停电，给用电户的正常生产生活造成影响。据相关实践证明，继电保护下的电力系统，不仅运行安全性和稳定性得到了较大程度的提升，而且还有效推动了电力系统的智能化、自动化发展，因此，将继电保护安全技术大力应用在电气自动化系统中，很有必要。

2、电力系统继电保护的要求

电力系统同时驱动着数以亿计的电气设备，因此其供电可靠性一下成为最为重要的考核指标，这就要求对继电保护装置进行设计时，应使其具备足够的先进性。电力系统使从发电到用电的一系列过程融为一体，其本身具有高度的复杂度和耦合度，要想保证其可靠稳定运行具有一定的难度。一套先进的继电保护系统应具备以下几个特征：一是可靠性。继电保护由多个电力电子元器件组合设计而成，每一个器件都具有不可替代的作用，只要其中一个器件出现误动或损坏，整个继电保护装置将无法工作。二是灵敏性。继电保护系统在复杂的电路中，需要准确区分多种电路故障并实现自动动作，无论是哪种类型，只要达到动作条件，都应该快速而准确地进行动作，要求具有很高的灵敏性。三是选择性。为了保证电力系统故障影响范围的最小化，一般会设置主保护和后备保护等类型的继电保护环节，它们是在特定条下进行选择性动作的，例如后备保护只能在主保护失效的前提下才能动作，以合理控制故障影响的扩散。四是快速性。电力系统中的电能传输和能量交换是十分迅速的，在故障条件下，一些设备会在瞬间烧坏，造成严重经济损失，因此继电保护装置必须快速动作，避免严重事故的发生。

3、电力系统继电保护关键技术

3.1、发动机继电保护

在对发动机进行继电保护时，可以从以下两个方面入手：首先，要抓住重点保护要点，尤其是定子组匝的保护，因为该部位一旦出现短路问题，就会导致局部温度出现突发性升高现象，严重时，还会破坏绝缘层，进而导致发动机无法进行正常运转。因此，继电保护主要通过在定子绕组中安装相应的匝间保护装置来规避短路问题，进而最大化提升发动机的安全防护性能;其次，是在电动机单相接地时，若发现流经电流高于规定值，就要及时的安装保护接地装置，并根据电流与相位的中心点对发动机进行继电保护，这样才能保障发动机的安全稳定运行[1]。

3.2、差动保护

在电力系统中，差动保护是一种非常常见且重要的继电保护方案，它通常作为主设备的主保护，具有重大的保护作用。差动保护具有很高的灵敏度，选择性也较好，但电路结构相对比较简单。因此，在继电保护设计中，对于发电机、电动机、母线、电抗器等关键的主设备节点，必须进行差动保护设计，对于重要的变压器节点，也可以设置差动保护。差动保护的原理是通过电流大小和相位关系来判断电路工作状态，一旦电路出现故障，差动继电器内将产生冲击电流，当该电流达到预设的阈值时，电路将自动切断电源防止故障向非故障区蔓延。差动保护的动作比较独立，且对故障位置有明确的判断，其反应速度也足以在产生严重损害之前将故障切断[2]。

3.3、变压器继电保护

首先，短路保护。在这一环节中，应着重对变压器的阻抗问题和过电流进行继电保护，其中前者保护方式要借助阻抗元件的保护功能来实现，即在变压器运行一段时间后对其进行自动断电，这样就能避免变压器出现阻抗问题;而后者保护方式则需要借助变压器两端时间元件和电源电流保护装置的力量来对电流元件和相应时间元件进行继电保护，使其在短期运行后能够自动断电，这样才能避免变压器出现过电流反应;其次，瓦斯保护。在这一环节中，主要注重对变压器油箱的继电保护，因为其一旦出现破损现象，就会产生故障电弧，这样很容易会导致油箱中的油和绝缘材质产生分解现象，进而形成大量有害气体，因此，必须及时对变压器油箱进行继电保护，可通过电源的及时切断及向维修人员发送预警信号来实现。

4、电力自动化继电保护的安全管理策略

4.1、拓展电网结构

随着社会的发展和人们生活水平的提高，大家对电能的需求会越来越大。因此，电力企业在进行电网建设中，必须考虑到未来社会对电能的需求，拓展电网结构，为未来电量的需求做准备[3]。

4.2、合理配置、改造继电保护装置

对继电保护装置进行合理的配置和改造也可以有效提升继电保护正确动作率。调查显示，很多继电保护装置元件因为生产工作水平较为落后，导致元件生产质量较差，不符合继电保护的实际要求。所以，为了改善这类问题，必须建立良好的供应商评价体系，保证所采购的元件具有较高的性能水平。全面的排查元件配置，对于存在问题的元件，应该立即进行更新和改造，加强服务年限管理，尤其是接近服务年限的保护类装置必须给予特别的关注，一旦超出服务年限，必须进行更新和改善[4]。

4.3、规范开展安全管理工作

电力系统运行中，接线无效或者接线错误都会容易引起电力事故，影响到电力系统运行的正常效果。切实发挥继电保护装置的自动化优势，有效监控和保障电力系统的运行状态，需要实施规范化处理活动，采用标准化管理的方式管控好继电保护操作环节，全面总结以往作业中发生的问题，着重整理安全问题和处理策略，形成专门管理手册，为后续指导操作行为提供可靠支持。电力企业可以广泛开展模拟练习活动，加强管理人员在操作规范方面的认识，促进他们可以有效按照规范性步骤分析和处理好故障源，仔细研究各项措施，保障设备运行安全性和操作人员的人身安全[5]。

结束语

在各种高科技不断得到应用的背景下，继电保护作为电网智能化的重要组成部分，也已得到迅速的发展。不难预测，在不久的将来，继电保护环节也将实现更高层次的智能化动作，其对电力系统的保护能力将得到大大的提升。

参考文献：

[1]仉云燕.35kV主变压器投运差动保护动作原因分析[J].电子制作，2020（02）：97-98+48.

[2]卫琳，张健康，粟小华，牛拴保，李怀强.电网交界面后备保护整定计算存在问题及对策[J].电气应用，2020，39（01）：74-81.

[3]王记昌，李仁，吕俊霞.电力系统继电保护和二次回路的现状与发展趋势[J].兵工自动化，2020，39（01）：32-34+67.

[4]陈忠敏.电力继电保护抗干扰措施研究[J].装备维修技术，2020（01）：115+49.

[5]宋金光.发电厂继电保护干扰因素及防范对策探讨[J].装备维修技术，2020（01）：193+186.