論配電系統綜合繼電保護

區(qū)建騰

摘要：配電系統是電力系統的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運行，對用戶的用電可靠性影響很大。配電系統綜合繼電保護在配電系統安全穩(wěn)定運行中占有重要的地位，其研究是電力改革重要內容。本文從綜合繼電保護裝置出發(fā)，探討了其發(fā)展與形成，并分析其可靠性和功能。

關鍵詞：配電系統、綜合繼電保護、互感器。

中圖分類號：F407.61文獻標識碼：A

發(fā)、變、配、用是組成電力系統五個重要組成部分，配電系統是當中重要成分，當配電系統的安全穩(wěn)定性出現問題的時候，整個電力系統的安全穩(wěn)定將受到嚴重威脅。為了確保配電系統的安全穩(wěn)定運行，需正確的設定綜合繼電保護裝置。綜合繼電保護裝置是電力系統的一道防火墻，是防止電力系統發(fā)生故障的重要組成部分。隨著經濟的快速發(fā)展，用戶對電力系統的穩(wěn)定性提出了更高的要求，這就給繼電保護提出了更高的要求。目前綜合繼電保護廣泛的受到電力企業(yè)的認可，綜合繼電保護的推廣使用是電力系統深化改革的重要組成部分。

1綜合繼電保護裝置

綜合繼電保護是配電開關柜的保護設施，常見的繼電保護裝置是：電流互感器、電壓互感器、高壓隔離開關、高壓斷路器、高壓負荷開關和高壓熔斷器。這些設備是組成綜合繼電保護的基礎。下面進行簡要介紹。

1.1電流互感器和電壓互感器

互感器是綜合繼電保護的最基本裝置，其包括電流互感器和電壓互感器。在配電系統運行過程中，電壓和電流的測量很重要。同時互感器除了測量以外，還可以作為繼電保護裝置電源，將電力系統中的控制單元和高壓電路隔開，減少之間的干擾。

1.2高壓隔離開關

高壓隔離開關的主要作用是在檢修的時候，隔離高壓電源。但是高壓隔離開關不涉及滅弧裝置，不能夠接通或切斷正常負荷電流，不能帶負載工作。

1.3高壓斷路器

高壓斷路器具有滅弧裝置，是高壓配電中最重要的電氣設備，高壓斷路器不同于高壓隔離開關，它能夠接通和切斷正常的負荷電流，并能夠自動跳閘，以減少故障帶來的損失。在配電系統中，斷路器和隔離開關是相輔相成的，二者各有功能，必須配合工作，才能夠完成相應的操作。綜合繼電保護裝置和高壓斷路器的電氣控制原理圖如圖1所示。

圖1（實線框內為繼電保護設備內部接線；虛線框內為高壓斷路器內部接線）

1.4高壓負荷開關

高壓負荷開關是一種隔離高壓電源的裝置，可以實現負荷電流的通斷。但不能夠接通或切斷短路電流，高壓負荷開關需要在高壓熔斷器的配合下才能進行短路電流的切斷。

1.5高壓熔斷器

高壓熔斷器是最簡單的保護裝置，其作用的機理是當線路的電流超過負荷值的時候，自動的熔斷，以切斷線路，減少電流過大引起的故障。

2綜合繼電保護的發(fā)展與形成

綜合繼電保護的發(fā)展經過了多年的歷程，傳統的繼電保護裝置相對獨立，裝置的運行需要由專人維護，效率較低。綜合繼電保護發(fā)展經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型；最后微機型的綜合繼電保護裝置產生了。微機型的繼電保護裝置目前應用較為廣泛，主要依靠的是電子信息技術的高速發(fā)展。目前高性能低價位的微機型產品得以實現。綜合繼電保護將遙信、遙測、遙控和遙調等加入了繼電保護中去，通過微機的平臺將這諸多的功能進行融合。綜合繼電保護能夠極大的減少人力的投入，是自動化繼電裝置的重要組成部分，目前通過微機的人機界面，可以實現對繼電裝置的控制，能夠高效率的發(fā)現和解決問題。伴隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，綜合繼電保護也將會不斷取得突破，以逐漸實現繼電保護的自動化。

3 繼電保護裝置的可靠性分析

3.1繼電保護裝置可靠性的重要性

繼電保護裝置對電力系統的安全運行很重要，因為目前企業(yè)的自動化設備較多，當發(fā)生斷電等情況的時候，企業(yè)的損失是很大的。繼電裝置在運行的過程中，隨著時間的推移，難免發(fā)生相應的故障。這樣，檢修維護就成了繼電裝置正常運行的重要內容。當電力系統發(fā)生故障的時候，需要快速的排除故障，以減少故障帶來的損失，所以提高繼裝置的可靠性具有重要意義。繼電保護裝置就是對電力系統進行檢測，發(fā)現故障，并發(fā)出信號的一種安全保護裝置。繼電保護裝置的安全可靠性，是指當電力系統發(fā)生故障的時候，其不應該發(fā)生誤動或拒動的情況。隨著繼電裝置的快速發(fā)展，綜合繼電裝置已經慢慢取代傳統的相對獨立的繼電保護裝置，微機型綜合繼電保護裝置很大程度上提升了繼電裝置的可靠性，這就增強了發(fā)現并處理故障的能力，在電力系統的安全運行中發(fā)揮著重要的作用。

3.2繼電保護裝置可靠性指標

繼電保護裝置的安全可靠，需要相應的指標來進行衡量，可靠性指標是衡量其可靠性的重要參數?？煽啃灾笜瞬粌H將可靠性量化，同時解決了可靠性分析難度大的問題。目前，通用的可靠性指標主要包括：可靠度R、可用度A、故障率λ、修復率μ、切換時間T、平均無故障工作時間MTBF和平均修復時間MTTR。下面針對這些指標進行簡要介紹。

3.2.1可靠度R。可靠度R是裝置的故障和時間關系，其表示正常工作的連續(xù)時間，當其出現第一次故障的時候，認為其可靠使用時間以經達到，通常的說法就是保質期。不同的構件的可靠度時間不同，對安全穩(wěn)定要求較高的位置，當構件達到時間的時候，即使沒有發(fā)生故障，也需要對其進行更換。

3.2.2可用度A?？捎枚華與可靠度R的定義類似，但是其較可靠度的值大，可用度是正常工作的時間／(正常工作的時間+故障時間)。一般的構件都是通過可用度指標來評定的。

3.2.3故障率λ。故障率λ是與可靠度R相反的指標，故障率是指正常使用后發(fā)生故障的概率。故障率的大小直接決定了對這部分構件的檢測程度。

3.2.4修復率μ。修復率μ是指構件修復故障的概率，主要針對的對象是配電網系統，當配電網系統發(fā)生故障以后，構件自動的進行修復，可修復率越高，代表其自動化程度越高，安全穩(wěn)定性越好。

3.2.5切換時間T。切換時間T是反應構件靈敏度的物理量，電力系統出現故障后，繼電保護裝置會切斷故障，以減少故障帶來的損失，在故障發(fā)生和切斷之間有一個時間，這個時間越短，則故障造成的損失越小，保護裝置的穩(wěn)定性越高。

3.2.6平均無故障工作時間和平均修復時間。平均無故障工作時間和平均修復時間是數學期望值，往往在評定構件的穩(wěn)定性的時候用到，平均無故障工作時間和平均修復時間能夠在一定程度上直接反應配電系統的安全穩(wěn)定性。

3.3常用綜合繼電保護裝置控制原理

3.3.1控制原理介紹

以下，我們以配電房高壓出線柜為例子，顯示常用綜合繼電保護裝置控制原理。如圖2所示的綜合繼電保護裝置為配電系列保護裝置。其主要應用于中低壓等級的電力系統中，可以獨立或者配合完成帶變壓器出線的保護。功能包括：保護功能、測控功能、通信功能。其中保護功能包括：a、三段式過流保護。b、兩段式零序過流保護。c、低電壓。d、溫度保護。e、瓦斯保護。f、非電。g、控制回路斷電。h、裝置故障、失電告警。

圖2

3.3.2主要保護功能電氣邏輯

3.3.2.1三段式電流保護。當“電流曲線”為反時限時，斷路器閉合 Tys 時間后反時限保護自動投入。如裝置所帶負載為電動機，則可將Tys 時間設定為電動機的啟動時間，以免在電動機啟動時裝置告警。如不需延時功能，可退出“反時延時”功能。邏輯圖如圖3所示。

3.3.2.2低電壓保護。斷路器在合閘狀態(tài)時，當三個線電壓Uab、Ubc、Uca 同時低于低電壓整定值ULdz，經延時TL后低電壓動作。 為了防止TV斷線導致低電壓動作，本保護增加了無流閉鎖功能。當“低壓無流”投入，三相電流任一個大于“電流定值”Idy時，閉鎖低電壓保護。邏輯圖如圖4所示。

圖3圖4

3.3.2.2高溫保護

本單元設有變壓器高溫保護，高溫保護分高溫報警和高溫跳閘。該保護是通過變壓器溫度繼電器提供的開入量實現的。投入高溫告警，當變壓器溫度上升至溫度繼電器告警接點

(IN02)閉合時，裝置經過整定時間Twdgj后發(fā)出告警信號；投入高溫跳閘保護，溫度繼續(xù)上升至高溫跳閘接點(IN03)閉合時，經過整定時間Twdtz后跳閘。邏輯圖如圖5所示。

圖5

4結語：

經濟的快速發(fā)展，用戶對電力的安全穩(wěn)定的要求越來越高，特別是企業(yè)的生產對連續(xù)性供電的要求很高。斷電的發(fā)生，往往給用戶帶來巨大的損失，所以繼電保護的安全穩(wěn)定就顯得尤為重要。目前配電企業(yè)廣泛的使用的都是微機綜合繼電保護裝置，這種裝置極大的提升了配電的安全穩(wěn)定性，減少了配電運行的人力，極大的提升了配電系統的自動化運行，隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，綜合繼電保護裝置的發(fā)展的空間還很大。

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