浅谈电力系统继电保护装置及要求

摘要：本文就电力系统继电保护装置及要求问题，概述了配电系统继电保护内容；说明了继电保护装置的基本要求；阐述了电力系统中继电保护的配置与应用；指出了未来继电保护技术的发展前景。

关键词：电力系统 继电 保护 装置

一、配电系统继电保护

随着我国经济的快速发展，我国工业生产和居民生活所需的用电需求越来越大，而配电系统是配供电一体形式，设备类型比较复杂，运行方式也较多，这就给继电保护带来了一定的难度，复杂的配电系统网络和运行方式，对系统中的继电保护装置提出了更高的要求。目前，国内外针对继电保护的研究已经取得了初步的成绩，但是还是存在一些顽固性问题。通常意义上的继电保护的配置，应当满足两点最基本的要求：一是任何电力设备和电力线路不能在任何继电保护的状态下运行，二是任何电力设备和线路在运行中必须保证由两套完全相对独立的继电保护装置来分别控制两全独立的断路器以实现保护。只有满足了这两顶基本要求，并在继电保护的原则下进行继电保护的配置，才能真正达到继电保护的要求。

二、继电保护装置的基本要求

对继电保护装置的基本要求有以下四个方面：选择性、灵敏性、速动性和可靠性。

1、灵敏性。指继电保护装置在其保护范围内，对故障或异常工作状况的反映能力。满足灵敏性要求的保护装置在其保护范围内，对于任意短路点的位置、任意短路性质，均不应产生拒绝动作；但在其保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。

2、可靠性。可靠性是对继电保护装置最根本、最重要的要求。可靠性要求保护装置应有正确的动作，即该动的时候不应该有拒绝动作；不该动的时候不能有误动作。继电保护装置的拒绝动作和误动作都会给电力系统带来严重的危害，因此，要做好设计原理、整定计算、安装调试、各元件质量和运行维护等方面的工作，确保继电保护装置的可靠性。

3、速动性。即要求继电保护设备能在最短时间内切除短路故障，这样就可以减轻短路电流对设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性，同时为设备的正常运转赢得时间，有效避免事故进一步扩大。

4、选择性。这是继电保护装置的关键属性，是指当电力系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地仅将故障元件切除，尽可能地缩小停电范围，以保证电力系统中无故障的部分能正常运行。

三、电力系统中继电保护的装置与应用

1、继电保护装置的任务？

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量（电流、电压、功率等）的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于：在供电系统运行正常时，安全地。完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；供电系统发生故障时，自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

2、保护装置的应用

继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分段母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括：①线路保护：―般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。⑦母联保护：需同时装设限时电流速断保护和过电流保护，③主变保护：主变保护包括主保护和后备保护，主保护―般为重瓦斯保护、差动保护，后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。④电容器保护：对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。随着继电保护技术的飞速发展，微机保护的装置逐渐投入使用，由于生产厂家的不同、开发时间的先后，微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面，但基本原理及要达到的目的基本一致。

四、未来继电保护技术的发展前景

1、微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机领域，发展速度最快的当属计算机硬件，按照著名的摩尔定律，芯片上的集成度每隔18～24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加，价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机与DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新，使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明，网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护，大量的传统导线将被光纤取代，传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常，这是继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化，将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。

继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务），还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，实现微机保护装置的网络化。这样，继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，大大提高保护性能和可靠性。

2、智能化进入20世纪90年代以来，神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等人工智能技术在电力系统的各个领域都得到了应用，并在继电保护领域的智能化方面得到了充分的体现。如利用人工神经网络可以实现故障距离的测定、故障类型的辨别、方向保护以及主设备保护等功能。神经网络方法已积累了大量失败训练样本和经验，一旦发生故障，人工神经网络可以进行分析、归类，正确辩别故障发生的位置，确定处理方法，使得故障得到及时处理，尽力减小事故造成的损失。其他技术如遗传算法、进化规划等也都有其独特的解决复杂问题的能力。

3、变电所综合自动化技术现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。

参考文献

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[2]万丹 电网系统继电保护发展趋势分析J 科技资讯，2010（22）

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