試議繼電保護技術(shù)應(yīng)用

崔東艷

【摘 要】我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)發(fā)展過程經(jīng)歷了從電磁型、晶體管型、集成電路型到微機型保護4個時代。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和計算機通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護技術(shù)的發(fā)展向計算機化的方向發(fā)展，這對繼電保護工作者提出了新的挑戰(zhàn)，但這也是我國電力技術(shù)的發(fā)展的一個巨大機遇。我國的電力工作者和計算機通信工作者要抓住這個機遇，盡可能早地研究、掌握新技術(shù)，發(fā)展我國電力事業(yè)。

【關(guān)鍵詞】繼電保護；技術(shù)應(yīng)用；安全性

1.繼電保護分析及安全性

社會現(xiàn)代化的日新月異變化對不斷發(fā)展的電力系統(tǒng)提出了越來越高的要求，其中最為重要的前提條件是“安全”。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力電氣設(shè)備的安全性能不容忽視。

1.1繼電保護裝置的安全標(biāo)準(zhǔn)

繼電保護產(chǎn)品在現(xiàn)場運行中存在著包括電擊、著火、機械、輻射、化學(xué)等多方面的危險形式，因而此類產(chǎn)品在安全性能方面必須達(dá)到以下幾點條件：（1）在預(yù)期的環(huán)境條件下能抵御外界的非機械的影響，而不危及人身與設(shè)備的安全；（2）在滿足預(yù)期的過載條件下，不應(yīng)危及人身和設(shè)備的安全；（3）在可預(yù)見的過載條件下，不應(yīng)危及人身和設(shè)備的安全：（4）應(yīng)有對人體的直接觸電或間接觸電所引起的身體傷害及其他危害有足夠的防護措施；（5）不應(yīng)產(chǎn)生危害人身安全的溫度、電弧或輻射等危險；（6）絕緣性能應(yīng)滿足各種預(yù)見的情況；（7）對危害人身和設(shè)備安全的其他危險應(yīng)有足夠的防護措施。

1.2電器設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)

IEC60255-27：2005將電氣設(shè)備進(jìn)行了分類，按照不同的安全防護級別劃分為三類設(shè)備，根據(jù)不同類別的設(shè)備，提出了不同的安全要求，其中包括：（1）一般要求；（2）電擊防護要求及單一故障狀態(tài)定義；（3）機械方面安全要求；（4）可燃性及防火要求；（5）通用和基本安全設(shè)計要求。該標(biāo)準(zhǔn)為保證繼電保護及自動化產(chǎn)品的安全運行提供了依據(jù)。

2.電力系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

（1）電壓矢量跳躍技術(shù)的繼電保護系統(tǒng)的應(yīng)用三相平衡交流供電蹦的電壓，其大小和相位是相對穩(wěn)定的，只要系統(tǒng)阻抗或電流不發(fā)生改變，則系統(tǒng)電壓矢量基本維持不變。當(dāng)系統(tǒng)故障時，突變電流將導(dǎo)致電壓相角跳變。如突變電流增大，則系統(tǒng)短路；突變電流為零，則系統(tǒng)開路失壓。常用的差動保護原理是利用比較被保護設(shè)備兩端電流的大小和相位作為啟動判據(jù)，不反應(yīng)區(qū)外故障或電網(wǎng)的擾動。當(dāng)系統(tǒng)故障，由于三干重合閘，會引起發(fā)電機輸出電壓或頻率的波動。嚴(yán)重時可能出現(xiàn)異步情況，損壞發(fā)電機或者發(fā)電機和設(shè)備之間的傳動裝置。監(jiān)視電壓相角可作為確定饋線受擾的依據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)故障時，突變電流將導(dǎo)致電壓相角跳變。跳變相角△由負(fù)載變化的大小和性質(zhì)決定。△的變化作為保護啟動的判據(jù)，當(dāng)它超過保護設(shè)置的限值時，將開斷發(fā)電機或跳耦合斷路器，這意味著矢量跳躍主要用于電網(wǎng)去耦。具有矢量跳躍功能的微機保護裝置，尤其適應(yīng)于以下幾個類型的保護：水輪機、蓄能發(fā)電機、入網(wǎng)發(fā)電站、柴油發(fā)電機、汽輪機、工業(yè)電力站傳統(tǒng)的蒸汽發(fā)電站、大中型同步電動機、大中型主變壓器等。

（2）基于網(wǎng)格平臺的中壓電網(wǎng)廣域保護系統(tǒng)廣域保護是這幾年來國內(nèi)外新興的一個課題，它不同于傳統(tǒng)的單個電氣元件的邏輯保護，而是從電網(wǎng)的整體或區(qū)域電網(wǎng)的角度出發(fā)，以保證受擾動的系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定地運行為最大目標(biāo)。廣域保護的提出是建立在計算機和通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上的。與大型互聯(lián)電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定性要求有著密切的關(guān)系。借助可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，以及智能儀器的推理和信息交換功能，廣域保護系統(tǒng)可以獲得電力系統(tǒng)多測點的信息，在快速準(zhǔn)確地切除故障的同時，能根據(jù)故障切除前后電網(wǎng)潮流分布和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的情況，合理選擇預(yù)防性的控制措施，更新保護區(qū)域的劃分和保護整定值，防止大規(guī)模的連鎖跳閘和崩潰。

廣域保護系統(tǒng)從電網(wǎng)的整體或區(qū)域電網(wǎng)的角度出發(fā)，用廣域測量系統(tǒng)測得電力系統(tǒng)多測點的信息，在快速準(zhǔn)確切除故障的同時，能根據(jù)故障切除前后的電網(wǎng)潮流分布和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化情況，合理選擇預(yù)防性的控制措施，更新保護區(qū)域的劃分和保護整定值，防止大規(guī)模的連鎖跳閘和崩潰，保證了受擾動的系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運行。

3.電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展和作用

3.1繼電保護的定義、功能

電力系統(tǒng)的故障：三相短路、兩相短路、單相短路接地、兩相短路接地、斷線、變壓器繞組匝間短路、復(fù)合故障等。電力系統(tǒng)不正常運行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過負(fù)荷、變壓器過熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。繼電保護系統(tǒng)的作用在于，當(dāng)其保護的系統(tǒng)中電路或元器件出現(xiàn)故障或不正常運行時，這個系統(tǒng)的額保護裝置能及時根據(jù)設(shè)定的程序在系統(tǒng)相應(yīng)的部位實現(xiàn)跳閘或短路等既定操作，使故障電路或元器件從系統(tǒng)中脫離或者發(fā)出信號通知管理人員處理，以達(dá)到最大限度地降低電路或元器件的損壞，保護整個電路系統(tǒng)的安全，使被保護系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高系統(tǒng)的安全性，減少因部分電路或元器件損壞而導(dǎo)致的大面積故障的情況。

繼電保護的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。繼電保護系統(tǒng)的特殊功能決定其對電路系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行起著關(guān)鍵的保護作用，其相應(yīng)的功能也要隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而改變。目前，繼電保護應(yīng)用的最主要方面是高壓輸電，隨著我國電力運輸系統(tǒng)的規(guī)模不斷壯大和輸電系統(tǒng)等級的不斷提高，輸電系統(tǒng)的運行方式和系統(tǒng)機構(gòu)愈加復(fù)雜，對繼電保護提出了更高的要求。要保證受保護的電力系統(tǒng)安全、可靠的運行，電力系統(tǒng)的繼電保護必須具備四個特性：可靠性、靈敏性、速動性和選擇性。即保護系統(tǒng)必須反應(yīng)速度快，回應(yīng)動作快，靈敏性高，判斷準(zhǔn)確。

3.2繼電保護裝置的發(fā)展，局限性及其現(xiàn)階段的應(yīng)用范圍

繼電保護原理的發(fā)展是從簡單的電流保護逐步向復(fù)雜的距離保護和高頻保護過度的。繼電保護裝置的發(fā)展則依賴于構(gòu)成繼電保護裝置元器件技術(shù)的發(fā)展。其發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段，即從電磁型、晶體管型、集成電路型到微機型保護的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)的電磁和電磁感應(yīng)原理的保護存在動作速度慢、靈敏度低、抗震性差以及可動部分有磨損等固有缺點。晶體管繼電保護裝置也有抗干擾能力差、判據(jù)不準(zhǔn)確、裝置本身的質(zhì)量不是很穩(wěn)定等明顯的缺點。

繼電保護系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中起著開關(guān)或警報的作用，我們可以將該原理稱為開關(guān)原理?，F(xiàn)階段，我們習(xí)慣性的將繼電保護系統(tǒng)認(rèn)定為高壓、低壓的電力輸電系統(tǒng)的保護系統(tǒng)。然而，繼電保護的這一開關(guān)原理已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大部分的電路、電器、電子等高壓、低壓、強電、弱電等技術(shù)領(lǐng)域。因為每個繼電保護系統(tǒng)所要保護的對象不同，所以需要采用的保護裝置也要相應(yīng)的加以選擇，以達(dá)到功能與成本的匹配。

4.結(jié)論

繼電保護原理主要是伴隨著電力輸電系統(tǒng)的發(fā)展而不斷發(fā)展的，這一原理已被廣泛應(yīng)用于各個相關(guān)領(lǐng)域，其作用就是在必要時刻控制電路的通斷，以達(dá)到保護整個電路或電氣設(shè)備的作用。然而，每個應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)要求不同，保護的設(shè)備、方式也各有特點，故筆者認(rèn)為有必要對繼電保護系統(tǒng)在不同技術(shù)領(lǐng)域的適用度做相關(guān)討論。 [科]