關于電力系統(tǒng)繼電保護技術的分析

摘 要 本文通過對繼電保護的概念、工作原理繼電器的要求及評價統(tǒng)計指標進行了分析，主要就配電系統(tǒng)繼電保護中存在的問題和處理方法及改進措施進行了詳細的闡述。

關鍵詞 電力系統(tǒng) 繼電保護 評價統(tǒng)計指標 配電運行 配置原則

一、前言

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展和計算機通信技術的進步，繼電保護技術的發(fā)展向計算機化、網(wǎng)絡化、一體化、智能化方向發(fā)展，這對繼電保護工作者提出了新的挑戰(zhàn)。

二、繼電保護的概念

繼電保護裝置是電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器、輸電線路、配電裝置等電氣設備發(fā)生故障，危及電力系統(tǒng)安全運行時，能夠向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，終止這些故障發(fā)展的一種自動保護裝置。

三、繼電保護的工作原理

供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，會引起電流增加、電壓降低、以及電流電壓間相位角的變化，因此出現(xiàn)故障時的參數(shù)與正常運行時的參數(shù)差別就可以構成不同原理和類型的繼電保護。一般情況下繼電保護是由測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分組成。

測量部分從被保護對象讀取有關信號，與給定的整定值相比較，比較結果輸出至邏輯部分；邏輯部分根據(jù)測量部分各輸出量的大小性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，決定是否動作；如需動作，則發(fā)出信號給執(zhí)行部分；執(zhí)行部分立即或延時發(fā)出警報信號或跳閘信號。

四、對繼電器的要求

（一）動作值的誤差小。由于保護裝置的靈敏度與動作值的誤差有關，因此，繼電器動作值的誤差應盡可能小，以免引起誤動作或降低保護的靈敏性。

（二）接點可靠。繼電器接點接觸要良好，并具有一定的負荷能力。對于常閉接點要有一定的壓力；對于常開接點，閉合時要有一定的行程。

（三）返回時間短。繼電器動作將故障切除后，繼電器應在最短時間內(nèi)返回到起始位置。

（四）消耗功率小。繼電器消耗的功率通常指繼電器線圈在額定狀態(tài)下（額定電流或電壓）所消耗的功率。繼電器消耗的功率小，可以減輕互感器的負擔。

五、目前常用的評價統(tǒng)計指標

（一）正確動作率。正確動作率即為一定期限內(nèi)（例如一年）被統(tǒng)計的繼電保護裝置的正確動作次數(shù)與總動作次數(shù)之比。用公式表示為：

正確動作率=（正確動作次數(shù)/總動作次數(shù)）×100%

用正確動作率可以觀測該繼電保護系統(tǒng)每年的變化趨勢，也可以反映不同的繼電保護系統(tǒng)（如220kV與500kV）之間的對比情況，從中找出薄弱環(huán)節(jié)。

（二）可靠度 ?？煽慷萺（t）是指元件在起始時刻正常的條件下，在時間區(qū)間（0，t）不發(fā)生故障的概率。對于繼電保護裝置，注意力主要集中在從起始時刻到首次故障的時間。

（三）可用率 ?？捎寐蔭（t）是指元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻t 正常工作的概率?？煽慷扰c可用率的區(qū)別在于，可靠度中的定義要求元件在時間區(qū)間（0，t）連續(xù)地處于正常狀態(tài)，而可用率則無此要求。

（四）故障率。故障率h（t）是指元件從起始時刻直到時刻t 完好條件下，在時刻t 以后單位時間里發(fā)生故障的概率。

（五）平均無故障工作時間 。平均無故障工作時間MTBF（Mean Time Between Failure）。設從修復到首次故障之間的時間間隔為無故障工作時間，則其數(shù)學期望值為平均無故障工作時間。

（六）修復率 。修復率m（t）是指元件自起始時刻直到時刻t 故障的條件下，自時刻t 以后每單位時間里修復的概率。

（七）平均修復時間。平均修復時間mttr（MeanTime to Repair）是修復時間的數(shù)學期望值。

六、配電系統(tǒng)繼電保護存在的問題

（一）電流互感器飽和。隨著供電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，很多低壓配電系統(tǒng)短路電流會隨著變大，當變、配電所出口處發(fā)生短路時，短路電流往往很大，甚至可以達到電流互感器一次側額定電流的幾百倍。若是在變電所出線故障則要靠母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護來切除，延長了故障時間，使故障范圍擴大；而若是在配電所的出線過流保護拒動，則將使整個配電所全停。

（二）二次設備及二次回路老化 ?，F(xiàn)在我國很多配電系統(tǒng)的繼電器是20世紀七八十年代的老式繼電器，節(jié)點氧化塵太多，壓力不夠，也會造成保護誤動，出口不可靠。

（三）環(huán)網(wǎng)供電無保護。目前我國環(huán)狀配電網(wǎng)基本采用負荷開關為主，目前不設斷路器，也沒有保護。若裝設斷路器，由于運行方式變化，負荷轉移等因素，繼電保護選擇性無法協(xié)調(diào)。

七、配電系統(tǒng)繼電保護的改進措施

（一）避免電流互感器飽和。避免電流互感器飽和主要從3個方面入手：首先是電流互感器的變比不能選得太小，要考慮線路短路時電流互感器飽和問題。其次要盡量減少電流互感器二次負載阻抗。盡量避免保護和計量共用電流互感器，縮短電流互感器二次側電纜長度及加大二次側電纜截面。第三是遵守速斷保護的原則。高壓電動機按起動電流乘以1.2～1.3倍可靠系數(shù)確定，如超過其數(shù)值就可確定故障電流。時限整定Os。超過2倍的電流整定值，按計算數(shù)據(jù)乘以可靠系數(shù)確定，采區(qū)變電所內(nèi)進線柜則遵照最大整定值數(shù)據(jù)加上其余變壓器的額定負荷。按等級劃分，確定延時時間，仍有選擇性。但短路情況下速斷保護無選擇性。

（二）完善環(huán)網(wǎng)結構的配套建設，目前環(huán)網(wǎng)結構是電纜網(wǎng)絡采用的主要形式，目前還沒有性能頗為理想的繼電保護裝置，為快速隔離故障、恢復供電，可以考慮結合配電自動化系統(tǒng)的建設，繼電保護與自動化系統(tǒng)相互配合使用。

（三）實行狀態(tài)檢修。繼電保護發(fā)展至今，從保護原理的設計，到生產(chǎn)廠家制造工藝，到售后服務，各方面都已比較完善。微機保護裝置的性能已非常穩(wěn)定。近幾年在我區(qū)范圍內(nèi)，由于保護裝置性能不穩(wěn)定引起的誤動基本上沒有出現(xiàn)過，所發(fā)生的保護誤動作基本上是保護裝置外部原因引起的。因此我們建議對繼電保護設備實行狀態(tài)檢修，也就是說，只要保護裝置不告警，就不用進行檢修。

（四）增加投入，更新設備，及時更新保護校驗設備，完善供電網(wǎng)絡建設，在不影響正常安全生產(chǎn)的情況下，確保各回路均有足夠保護整定時間，使保護裝置校驗做到應校必校，不漏項，不簡化。

八、結語

繼電保護是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的第一道防線。近年來隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，輸送線路容量更大、線路距離更長、系統(tǒng)短路容量更大，因而對線路繼電保護的要求也就更高。因此，如何在今后確保繼電保護的更可靠運行，實施繼電保護全過程管理，是牽涉繼電保護可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

希望廣大現(xiàn)場工作的運行維護技術人員能結合運行經(jīng)驗，提出對應的措施，共同做好工作。從而提高電網(wǎng)的可靠運行。

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