试论电力系统继电保护技术的应用

摘要：在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现。本文主要论述电力系统运行中的继电保护的作用、原理及基本技术要求，继而提出相关的保护措施，在电力系统继电保护工作中具有十分重要的意义。

关键词：电力系统；继电保护；技术

Abstract: in the operation of the power system, external factors (such as the lightning, the bird?), internal factors (insulation aging, damage etc) and operation, are likely to cause all kinds of fault and not the normal operation of the state appear. This paper mainly discusses the operation of the power system protection function, principle and basic technical requirements, and then puts forward some measures, in power system protection work in a very important significance.

Key words: electric power system; The relay protection; technology

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

概述

电力系统继电保护是指在电力系统事故或异常运行情况下动作，保证电力系统和电气设备安全运行的自动装置。在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。

电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。

电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。

最早的继电保护装置是熔断器。以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，最近发展迅速的以远动技术、信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置；

继电保护装置必须具备以下5项基本性能：①安全性：在不该动作时，不误动；②可靠性：在该动作时，不拒动；③速动性：能以最短时限将故障或异常从系统中切除或隔离；④选择性：在自身整定的范围内切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电，不越级跳闸；⑤灵敏性。反映故障的能力，通常以灵敏系数表示；不拒动不误动是关键。

电力系统继电保护的作用

（1）．继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。

① 继电保护技术是一个完整的体系，它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等技术。

② 继电保护装置是完成继电保护功能的核心。P1

继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

（2）．电力系统的故障和不正常运行状态：（三相交流系统）

① 故障：各种短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。其后果：

a．电流I增加 危害故障设备和非故障设备；

b．电压U降低或增加 影响用户的正常工作；

c．破坏系统稳定性，使事故进一步扩大（系统振荡，电压崩溃）

d．发生不对称故障时，出现I2，使旋转电机产生附加发热；发生接地故障时出现 I0，―对相邻通讯系统造成干扰

② 不正常运行状态：

电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。

（3）．继电保护的作用：

① 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；

② 反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

继电保护的基本原理、构成与分类

（1）．基本原理

为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态――必须找出两种情况下的区别。

I增加 故障点与电源间―>过电流保护

U降低母线电压 ―>低电压保护

相位变化，变化；正常：为负荷的功率因数角一般为0-30°左右

短路：为输电线路的阻抗角一般为60°～85°―>方向保护.

测量阻抗降低，Z= 模值减少 ―>阻抗保护

双侧电源线路外部故障：内部故障：――电流差动保护。

反映I2 ，0 的 序分量保护等。

非电气量：瓦斯保护，过热保护

原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。

（2）．构成

以过电流保护为例：

正常运行： LJ不动

故障时： LJ动―>SJ动（延时）―>XJ动―>信号

TQ动―>跳闸

保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。

① 测量元件

作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。

② 逻辑元件

作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。

逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。

③ 执行元件：

作用：根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。

（3）．分类

几种方法如下：

① 按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；

② 按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；

③ 按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；

④ 按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；

⑤ 按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；

主保护 满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

后备保护主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。

a、远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

b、近后备保护：当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。

辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

继电保护故障的处理方法和措施

(1).替换法：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；

(2).参照法：通过对正常设备和非正常设备的相关技术参数对比，找出不正常设备的故障点。这个方法主要用于检查接线错误、定值校验过程中测试值与预想值有比较大差异的故障。在进行改造和设备更换之后二次接线不能正确恢复时，可参照同类设备的接线。并在继电器定值校验时，如果发现某一只继电器测试值与整定值相差得比较远，此时，不可以轻易做出判断，判断该继电器特性不好，应当调整继电器上的刻度值，可用同只表计去测量其他相同回路同类继电器进行比较；

(3).短接法：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。

结语

继电保护对我国电力系统的安全运行,起着不可替代的作用,在我国经济持续发展,对电力要求不断增大的情况下,要做好继电保护工作,就要从各方面对继电保护的基本任务和意义,以及起保护作用的继电保护装置有深刻的了解,并要及时掌握未来技术发展的方向。

参考文献：

[1]李佑光,林东.电力系统继电保护原理及新技术[M].科学出版社,2003.

[2]吴晓梅,邹森元.电力系统继电保护典型保障分析[M].中国电力出版社,2001.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。