繼電保護(hù)技術(shù)的特性與發(fā)展趨勢

何耀宇+藺穎平+何益平

摘要：繼電保護(hù)技術(shù)能夠反映電力系統(tǒng)中元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，能夠向人們發(fā)出警示信號或直接控制斷路器終止故障的擴(kuò)大。文章提出在電力系統(tǒng)中需要建立安全監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控各種運(yùn)行狀態(tài)并實(shí)施控制，以保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；斷路器；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）27-0007-02

1 繼電保護(hù)的作用

繼電保護(hù)主要利用系統(tǒng)中元器件發(fā)生短路或異常工況時(shí)的電流、電壓、頻率等的變化，從而診斷系統(tǒng)的異常。它的基本任務(wù)是：（1）短路故障是電力系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的故障，繼電保護(hù)裝置能夠迅速做出響應(yīng)，及時(shí)準(zhǔn)確地切除故障設(shè)備，同時(shí)，將系統(tǒng)中未出現(xiàn)異常的部分能夠迅速恢復(fù)工作，將故障對系統(tǒng)造成的影響降低到最低程度；及時(shí)斷開故障設(shè)備還可以避免其再次受到破壞；（2）系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，繼電保護(hù)裝置根據(jù)設(shè)備的異常情況和維護(hù)條件，及時(shí)發(fā)出信息，通知相關(guān)人員或保護(hù)裝置做出相關(guān)處理。

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的主要作用是監(jiān)測相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，預(yù)防事故的發(fā)生或縮小事故的影響范圍，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定。因此，繼電保護(hù)裝置是保護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成，對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行

監(jiān)測。

2 繼電保護(hù)的基本特性

繼電保護(hù)有四個(gè)基本特性，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。

2.1 選擇性

選擇性指電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置只是將故障部分從系統(tǒng)中切除，不能誤動(dòng)作將正常運(yùn)行的部分切除，如果故障設(shè)備或線路不能及時(shí)動(dòng)作，需要故障的相鄰設(shè)備及時(shí)切除故障源。即要求繼電保護(hù)裝置有選擇地動(dòng)作，不能出現(xiàn)無選擇地誤動(dòng)作。

2.2 速動(dòng)性

速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置能夠快速切除故障設(shè)備。要求快速動(dòng)作的主要原因如下：

2.2.1 系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性需要繼電保護(hù)裝置快速切除故障設(shè)備，避免故障設(shè)備的再次損害，影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2.2 快速切除故障可以將故障造成的影響降低在最小的范圍之內(nèi)，避免事態(tài)的擴(kuò)大化，系統(tǒng)可以根據(jù)情況快速地將重合閘、備用電源或設(shè)備投入系統(tǒng)中，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

故障設(shè)備的快速切除，提高了電力系統(tǒng)的可靠性。切除故障的時(shí)間是指從發(fā)生短路故障的時(shí)刻起到斷路器跳閘電弧熄滅為止的時(shí)間。所以，為了減小快速切除故障的時(shí)間，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間盡量縮短，同時(shí)使用快速跳閘斷路器。

2.3 靈敏性

靈敏性是指繼電保護(hù)裝置檢測系統(tǒng)中電氣設(shè)備或線路的運(yùn)行情況，當(dāng)發(fā)生短路故障或異常時(shí)，裝置靈敏地察覺到故障的發(fā)生，并鎖定故障設(shè)備。

2.4 可靠性

可靠性是指在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)該做出響應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作，不能因?yàn)槠渥陨淼娜毕莶蛔鱿嚓P(guān)響應(yīng)；而對不應(yīng)該保護(hù)裝置做出響應(yīng)的任何情況，保護(hù)裝置都不應(yīng)該做出響應(yīng)。繼電保護(hù)裝置必須具有很高的可靠性，保護(hù)裝置不響應(yīng)或誤響應(yīng)，都會(huì)給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果。

3 繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢

隨著信息化時(shí)代的來臨，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展正在影響著人們的生產(chǎn)和生活的方方面面，各工業(yè)領(lǐng)域都引入了計(jì)算機(jī)，新的控制算法（如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等）和方法開始在繼電保護(hù)中使用，推動(dòng)繼電保護(hù)的研究向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及控制、保護(hù)、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的方向發(fā)展。

3.1 計(jì)算機(jī)化

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的快速發(fā)展，使得微機(jī)保護(hù)的硬件性能在成倍增加；電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求越來越高，已不僅僅局限于基本的保護(hù)功能，還需要大容量故障數(shù)據(jù)和信息的長期存放磁盤空間，快速的數(shù)據(jù)處理能力，與其他控制裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)資源共用等，功能的提升需要繼電保護(hù)裝置從微機(jī)化向計(jì)算機(jī)化的方向發(fā)展，即繼電保護(hù)的微機(jī)保護(hù)相當(dāng)于一臺計(jì)算機(jī)。但如何根據(jù)電力系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，提高繼電保護(hù)的可靠性，更好地保障電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，還有很多問題值得我們進(jìn)行深入的探索。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)是信息和數(shù)據(jù)通信的工具，是信息傳輸?shù)妮d體，已大量應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)通信。目前，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)使用通信通道將保護(hù)裝置聯(lián)結(jié)起來，使某處檢測的電氣量傳輸?shù)狡渌谋Ｗo(hù)裝置；但大部分繼電保護(hù)裝置并沒有實(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)化。繼電保護(hù)的目的在于保障整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，縮小故障的影響，及時(shí)切除故障源。所以，各保護(hù)裝置之間的運(yùn)行參數(shù)和故障數(shù)據(jù)共享，各保護(hù)單元與重合閘裝置在分析運(yùn)行信息和故障數(shù)據(jù)后協(xié)調(diào)各保護(hù)裝置的動(dòng)作，保障系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行。各保護(hù)裝置間的運(yùn)行信息和故障數(shù)據(jù)的共享就需要借助于網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行傳輸，即實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。

3.3 智能化

近年，智能電網(wǎng)得到了快速的發(fā)展，分布式發(fā)電、交互式供電模式對繼電保護(hù)裝置的要求越來越高，另外，信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展使得數(shù)字化技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用日益普及，高精度傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)的輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并把采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送到微機(jī)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過這一過程實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，實(shí)時(shí)保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。繼電保護(hù)系統(tǒng)不僅保護(hù)自身的運(yùn)行狀態(tài)，還對關(guān)聯(lián)的相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。保證及時(shí)準(zhǔn)確地識別故障，同時(shí)保證在無人或少量人工干預(yù)的情況下，快速隔離故障，并盡可能恢復(fù)故障設(shè)備的功能，避免對系統(tǒng)運(yùn)行造成更大的危害。

3.4 控制、保護(hù)、測量和數(shù)據(jù)通信一體化

繼電保護(hù)在計(jì)算機(jī)化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化的條件下，每個(gè)保護(hù)裝置都是電力系統(tǒng)的智能終端。保護(hù)裝置可以獲取系統(tǒng)運(yùn)行信息和故障數(shù)據(jù)，也可以將所獲得的被保護(hù)元件的相關(guān)參數(shù)傳送到網(wǎng)絡(luò)控制中心或其他智能終端。因此，微機(jī)繼電保護(hù)裝置不僅完成傳統(tǒng)的繼電保護(hù)功能，而且可實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行狀態(tài)下控制、保護(hù)、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的功能。

4 繼電保護(hù)運(yùn)行的安全措施

4.1 繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)

整組試驗(yàn)和電流回路升流試驗(yàn)是繼電保護(hù)裝置的重要試驗(yàn)，因此繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)時(shí)要將上述試驗(yàn)放在最后進(jìn)行，這兩項(xiàng)檢驗(yàn)工作完成后，禁止再拔插件、修改定值、改變二次回路接線等。

4.2 一般性檢查

一般性檢查是一項(xiàng)基礎(chǔ)的檢查，如檢查連接件的緊固程度，焊接點(diǎn)是否存在虛焊，機(jī)械特性等。一般性檢查的重點(diǎn)內(nèi)容有檢查插件、芯片是否按緊，是否有虛焊點(diǎn)以及螺絲緊固等。

4.3 接地問題

繼電保護(hù)工作中接地問題有：需認(rèn)真檢查保護(hù)屏的各裝置機(jī)箱屏障等的接地是否嚴(yán)格接到了屏內(nèi)的銅排上；保護(hù)屏內(nèi)應(yīng)該用較大截面的銅排或?qū)Ь€可靠緊固在接入地網(wǎng)，并且檢測電阻是否符合要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀家李，李永麗，董新洲，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2] 張玉英.關(guān)于供電系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，（4）.

[3] 祝水根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)新技術(shù)的發(fā)展探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2014，（3）.

[4] 朱俊杰.繼電保護(hù)狀態(tài)檢修規(guī)劃研究[D].上海交通大學(xué)，2013.

[5] 賈嘯波.智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)探討[J].電子制作，2014，（6）.

作者簡介：何耀宇，男，就讀于湖南工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院；藺穎平，女，供職于國家電網(wǎng)天津市電力公司，研究方向：電力；何益平，男，供職于湖南省電力公司東江水力發(fā)電廠沙田水電站，研究方向：電力。