刍议继电保护自动化技术在电力系统中的应用

摘要：电力系统的组成部分有电压变化系统、发电系统、配电系统、母线、电气设备等。文章研究了继电保护自动化技术在电力系统中的应用，介绍了继电保护自动化技术的工作原理和常见的自动化继电器类型，并对电力系统继电保护自动化技术的应用进行了探讨。

关键词：继电保护；自动化技术；电力系统；电压变化系统；发电系统；配电系统 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）25-0066-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.031

电力系统由电压变化系统、发电系统、配电系统、母线以及电气设备等部分组成，继电保护系统的作用是在线路出现故障时能够及时切除故障点，避免事态进一步扩大。自动化继电保护装置能够在电力系统发生故障的0.1s以内快速反应切除故障线路，对电力系统起到保护作用，提高系统运行的稳定性和安全性。

1 继电保护自动化技术

1.1 原理与类型

1.1.1 工作原理。继电保护装置有测量模块、逻辑模块以及执行模块三部分，继电器测量模块接收传入信号，并将测量值和定值比较，将比较结果传输给逻辑模块，继电器逻辑模块再根据接收装置发送来输出值的性质、次序、大小等相关参数计算获得逻辑值，根据逻辑值确定动作是否合理，再将激励动作或者静止动作信号传递给执行模块，执行模块接受到指令信号之后再做出对应的动作。

1.1.2 继电器类型。电力系统使用的继电器有多种结构形式，可以分为电磁型、静态型、感应型、整流型等，并且继电器有着多种不同的功能，具体可以细分为测量和辅助两类，测量继电器用于测量了解电气量变化，根据继电器测量电气量的种类不同，测量继电器可以进一步细分为电压、电流、频率和功率测量继电器。辅助继电器的功能是保护电力系统，有中间、事件和信号三种类别。

1.2 电力系统自动化继电保护系统的作用

继电保护自动化技术是一种电力系统中应用十分普遍的电力系统维护技术，电力系统规模大、跨度广，暴露在自然环境中，长期运行中各种精密设备容易出现故障，如果不经过及时有效的处理，故障可能进一步发展，导致线路上大量设备烧损，带来巨大的经济损失，影响正常供电。自动化继电保护系统能够在电力设备出现故障时在事态进一步扩大之前迅速切除故障点和故障线路，确保系统无故障部分能够继续工作，缩小故障点导致的停电范围，并发出告警，使维修工作人员能够在第一时间了解故障点位置和故障类型，加快维修进度。与此同时，自动继电保护系统还具有监控功能，能够自动采集电力设备各项运行参数，了解电力设备的健康状态，为电力系统的运行维护工作提供参考依据。电力元件出现故障，继电保护装置将能够根据预设逻辑正确响应，及时跳闸消除线路浪涌。

2 继电保护自动化技术在电力系统中的应用

从接地保护、变压器保护以及发电机组保护等方面，对继电保护自动化技术在电力系统中的应用进行了探讨。

2.1 接地保护

电力系统不同线路有着不同的接地方式，主要有小电流接地、大电流接地两种，小电流接地保护以发出保护信号为主要功能，接入小电流接地系统的电路在出现故障时，接地系统将发出告警信号，而线路在一定时间内将继续运行，而大电流接地系统则在线路故障时立即响应，切断线路，保护系统。其中大电流接地系统更多应用于自动化继电保护系统的执行系统，而小电流接地系统在逻辑层的应用更加广泛，电力系统正常运行过程中并没有零序电压，而且三相电压对称分布，接在三相上的电压表都可以独立显示电压，电力系统出现故障，某一相接地，电力系统就会显示出零序电压，小电流继电保护系统就会发出告警信息，观察电压表读数就能够判断是否出现了故障。零序电流是指电力系统在正常运行过程中不会出现零序电流，而系统出现故障时，零序电流值不再为零，继电保护装置将响应，切除故障电路。除此之外，还有零序功率保护。

2.2 变压器继电保护

变压器是电力系统中十分重要的核心设备，变压器的运行状态对整个电力系统运行稳定性有着巨大的影响，现阶段，变压器的继电保护主要有接地保护、瓦斯保护、短路保护三类。

2.2.1 接地保护。直接接地保护变压器采用零序电流保护方案，变压器接地线上安装零序保护装置，不接地保护的电压器可改用零序电压保护。

2.2.2 瓦斯保护。变压器油箱出现故障时，绝缘油和绝缘材料可能会在电弧作用下发生分解而产生易燃易爆的危险气体，因此瓦斯保护成为了电压器保护的重点，油箱出现闪络电弧故障时，继电保护装置能够立即切除变压器电源，并发出告警信息。

2.2.3 短路保护。变压器短路保护分为过电流保护和阻抗保护两种，过电流保护在变压器电源两侧和时间元件上安装过电路继电保护装置，电流元件运行一段时间之后将会切断电源。阻抗继电保护则使用接入电阻器代替切断电源来保护线路设备，阻抗元件运行一段时间之后将会跳闸断路。

2.3 发电机组继电保护

发电机组是电力系统的电能来源，做好发电机组的继电保护工作同样十分重要。

2.3.1 重点保护。发电机可能存在失磁故障，可以结合发电机相位、电流以及中性点，对发电机形成纵联差动保护，而发电机单相接地电流超过整定值，可以在发电机组上安装接地保护装置。发电机组定子绕组匝间短路会使发电机故障位置温度升高，破坏绝缘层，威胁发电机运行安全，因此定子绕组内需要安装匝间保护装置。

2.3.2 备用保护。发电机定子绕组负荷过低，保护装置将会响应，跳闸切除电源并告警，发电机组外部出现的故障能够及时切除，避免对机组造成影响，而过电压保护主要目的是避免发电机低负荷情况下绝缘击穿。

3 结语

从接地保护、变压器保护以及发电机组保护三方面，对继电保护自动化技术在电力系统中的应用进行了研究。继电保护自动化系统能够监控电力系统的运行情况，为电力设备维护工作提供参考依据，同时在出现故障时能够快速响应，切除故障点，避免故障范围进一步扩大，是保证电力系统能够正常运行的重要技术措施。

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作者简介：何为（1983-），男，供职于荆州供电公司检修分公司变电检修室二次检修班，研究方向：继电保护、电气工程及其自动化；李穑1984-），男，供职于荆州供电公司检修分公司变电检修室二次检修班，研究方向：继电保护、电气工程及其自动化。