关于电力系统继电保护的探讨

摘要：继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分，保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用，本文主要对电力系统的继电保护进行了探讨，可供大家参考。

关键词：继电保护；基本原则 ；故障分析

中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：

电力系统安全、可靠运行是非常重要的，从而要求继电保护及自动化装置必需具有很高的可靠性。对于继电保护及自动化装置的可靠性指标和标准，继电保护及自动化装置是电力系统二次回路的保护和控制部分。继电保护装置的功能是在电力系统出现异常现象时，及时准确地发现故障并发出各信号， 迅速地切除， 防止故障的扩大，保证电力系统安全运行。自动化装置的功能是对电力系统运行的各种设备的运行参数进行实时监测、控制，并实现遥测、遥信、遥调、遥控， 保证电力系统的可靠运行。

1. 继电保护的基本概念和组成

1.1继电保护

泛指继电保护的技术和由各种继电保护设备组成的保护系统。

具体包括: 继电保护的设计、配置、整定、调试等技术；从获取电量信息的互感器二次回路、经过继电保护装置、至断路器跳闸线圈的一整套设备。

组成:

测量部分：测量从被保护对象输入的有关电气量，适当处理后并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果，给出逻辑信号。判断保护装置是否应该动作。

逻辑部分：根据测量部分的输出，使保护装置按照一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号。

执行部分：根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。

1.2 装置的工作特点

继电保护装置不是一种频繁动作电器。在系统发生故障时，如出现短路或者过载运行， 继电保护装置必须要可靠动作,发出各种信号, 并操作其它电气设备及时切除故障。由于电力系统出现故障的几率较低,继电保护装置动作的次数是不会太多的。继电保护装置的故障形式一般分为2 类,一类故障称之为拒动故障,即当电力系统发生故障时,继电保护装置不能及时可靠动作,使电力系统的故障或不正常的运行状态得不到及时的切除或改，严重时会造成电力系统的崩溃和瓦解。另一类故障称之为误动,即当电力系统没有故障时。继电保护装置由于本身的动作特性欠佳或由于各种干扰信号的作用而发生误动作，当发生误动时， 也会产生一定的经济损失。自动化装置是一种对电力系统运行的各种设备的运行参数进行实时监测、控制的设备， 并能实现遥测、遥信、遥调、遥控， 因此是一种长期带电工作的设备。它的故障形式就是不能正确地进行测量、传输、调节、控制电力系统的运行参数。

2. 继电保护的基本原则

对作用于跳闸的继电保护，在技术上有5个基本原则:可靠性、灵敏性、选择性、速动性以及经济性。

2.1可靠性

可靠性指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言，可以用拒动率和误动率来衡量。当两者愈小，则保护的可靠性愈高。

为保证可靠性，应采用由可靠的硬件和软件构成的装置，并应具有必要的自动监测、闭锁、报警等措施。

2.2 灵敏性

灵敏性是指保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力，用灵敏系数来衡量。如下图:

1.2(如满足此要求将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可仅按常见的运行方式和故障类型校验灵敏度)

变压器 纵联差动保护 2

3 - 10kV电缆线路 中性点不直接接地电网零序电流保护

1.25

3 - 10kV架空线路 1.5

2.3 选择性

选择性是指当供电系统发生故障时，首先由故障设备或线路本身保护且出故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。如下图所示，k处故障时QF2动作。

2.4 速动性

速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统列并运行的稳定性，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装置速动保护、充分发挥零序瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。

故障切除时间=保护装置动作时间+断路器动作时间

不同电压等级和不同结构的电网切除故障最小时间如下表:

2.5 经济性

经济性是指在经济上以最少的投资达到最高程度的保护原则。

3. 电力系统继电保护的作用

继电保护在电力系统中在设备发生故障时,自动的,迅速的,有选择的将故障设备从系统中切除,保证无故障设备迅速恢复正常运行,并防止故障设备继续遭到破坏,当系统出现不正常的运行状态时,发出报警,以便使值班人员采取有效措施。电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。横向不对称故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。电网在发生故障后会造成很严重的后果。

3.1 电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。

3.2故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。

3.3 破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。

3.4 电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。 不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：

(1)当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。

（2)当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。

可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。

4.继电保护系统的故障分析

4.1继电系统中常见的故障

（1）开关保护设备的选择出现的问题。开关保护设备的选择是非常重要的一项工作，现在的多数配电都在高负荷密集的地区建立起开关站，也就是采用变电所-开关站-配电变压器的供电输电的模式。在未实现继电保护自动化的开关站内，我们应当更多地采用负荷开关或与其组合的继电器设备系统作为开关保护的设备。

（2）电流互感饱和故障电流互感器的饱和对电力系统继电保护的影响是非常之大。随着配电系统设备终端负荷的不断增容，如果发生短路，则短路电流会很大。如果是系统在靠近终端设备区的位置发生短路时，电流可能会达到或者接近电流互感器单次额定电流的 100 倍以上。在常态短路情况下，越大电流互感器误差是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降低时就可能阻止动作。

4.2继电系统常见故障的解决方法

（1）比较法：把稳定的设备与出现问题的设备的各种参数进行详细的比较，发现问题的关节所在，这个办法的实用性在接线发生失误、定值校验过程中测试值与预想值有比较大差异的故障。如果进行了修理和换新之后，二次接线不可正常使用，要根据相似装置的接线来尝试，继电器开展定值检查的时候，若出现某一继电装置的测试数字有疑问，这个时候不能断然做出判断，例如性能是否较差，建议更换继电器上方的刻度，也可以用同样一个表去和另外的回路相同的继电器对比来看。

（2）替换法：替换法简单的来讲就是用完好的元件代替被认定有故障的元件，来判断它的好与坏，可以快速缩小故障的查找范围，这是一种最常见而且也很有效的一种方法。

（3）短线连接法：将回路某一段或一部分用短接线短接，来进行判断故障是否存在短接线范围内或者其他地方，这样来确定故障范围。此法主要是用在电磁锁失灵、电流回路开路、切换继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否完好。

5.结束语

在电力系统中，除应采取各种积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择地切除故障设备，以确保电力系统非故障部分继续安全运行，避免事故扩大，缩小事故的范围和影响，最大限度地保证向用户安全连续供电，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。电力系统继电保护装置就扮演着这一重要角色，是电力系统安全可靠运行不可或缺的技术措施。

参考文献：

[1] 梁干. 浅谈电力系统继电保护装置的维护措施[J]. 黑龙江科技信息. 2010(34)

[2] 周武红. 论继电保护维护与故障处理[J]. 现代商贸工业. 2010(04)