淺析電力系統(tǒng)的繼電保護技術(shù)

楊波

【摘要】隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，作為遏制電氣故障的繼電保護技術(shù)也不斷提出新的要求。本文作者主要就我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、繼電保護的配置及發(fā)展趨勢做了闡述，同時對智能電網(wǎng)繼電保護裝置簡介、維護及實際應(yīng)用進行了探討。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；繼電保護；故障；發(fā)展趨勢

前言

隨著學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，為繼電保護技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，同時也給繼電保護技術(shù)不斷的提出了新的要求。繼電保護技術(shù)如何有效的遏制故障，使電力系統(tǒng)的運行效率及運行質(zhì)量得到有效的保障，是電力技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

1.繼電保護發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀60-80年代是晶體管繼電保護技術(shù)蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時期。70年代中期起，基于集成運算放大器的集成電路保護投入研究，到8O年代末集成電路保護技術(shù)已形成完整系列，并逐漸取代晶體管保護技術(shù)，集成電路保護技術(shù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用的主導(dǎo)地位持續(xù)到90年代初。與此同時，我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用，相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護方面，關(guān)于發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機---變壓器組保護、微機線路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過鑒定，至此，不同原理、不同機型的微機線路保護裝置為電力系統(tǒng)提供了新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，此時，我國繼電保護技術(shù)進入了微機保護的時代。

2.繼電保護工作原理及分類

2.1繼電器組成及原理

繼電保護的一般都是由測量模塊、邏輯模塊、執(zhí)行模塊組成。輸入信號指來自電力傳輸系統(tǒng)保護對象的信號，測量模塊采集來自被保護對象相關(guān)運行的特征信號，獲得的測量信號需要與給定的整定值對比，將比較結(jié)果送至邏輯模塊。邏輯模塊根據(jù)測量模塊輸出比較值的大小、性質(zhì)及產(chǎn)生的次序或上述多種參數(shù)的組合，進行邏輯運算，得到的邏輯值是決定是否動作的主要依據(jù)。當邏輯值為真，即為1時，激勵動作信號至執(zhí)行模塊，此刻，由執(zhí)行模塊立即響應(yīng)或在規(guī)定的延時時刻執(zhí)行掉電或者警報命令。

2.2繼電器分類

2.2.1繼電器按結(jié)構(gòu)型式分類，有電磁型、感應(yīng)型、整流型以及靜態(tài)型。

2.2.2繼電器按在繼電保護中的作用，可分為測量繼電器和輔助繼電器兩大類。測量繼電器能直接反映電氣量的變化，按所反應(yīng)電氣量的不同，又可分為電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、正序負序零序繼電器、阻抗繼電器、頻率繼電器以及差動繼電器等；輔助繼電器可用來改進和完善保護的功能，按其作用的不同，可分為中間繼電器、事件繼電器以及信號繼電器等。

3.電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求

繼電保護裝置是實現(xiàn)繼電保護的基本條件要實現(xiàn)繼電保護的作用，就必須要具備有科學(xué)先進、行之有效的繼電保護裝置，所謂“工欲善其事，必先利其器”，有了設(shè)備的支持，才真正具備了維護電力系統(tǒng)的能力。因此，要做好繼電保護的工作，就必須要重視保護的設(shè)備。而設(shè)備的質(zhì)量問題，直接決定了繼電保護的效果，因而必須對繼電保護的裝置提出較高的要求。

3.1靈敏性。即要求繼電器保護裝置，可以及時的把繼電保護設(shè)備，因為種種問題而出現(xiàn)的故障和運行異常的情況，靈敏的反映到保護裝置上去，及時有效的反映其保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障。以便相關(guān)部門和人員采取及時有效的防治措施。

3.2可靠性。即要求繼電器保護裝置的正常，不能發(fā)生誤動或拒動等不正常的現(xiàn)象，在繼電器接線和回路接點上要保證其簡練有效。

3.3快速性。即要求繼電設(shè)備能在最短時間內(nèi)，消除故障和異常問題，以此保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，同時可以把故障設(shè)備的損壞降到最低限度，以最快的速度啟動正常設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)由局部故障而造成全面故障的情況出現(xiàn)。

3.4選擇性。即在要求繼電器在系統(tǒng)發(fā)生故障后，可能選擇性的斷開離故障點最近的開關(guān)或斷路器，有目標的，有選擇性的切除故障部分，在實現(xiàn)最小區(qū)間故障切除的同時，保證系統(tǒng)其它正常部分最大限度地繼續(xù)運行。以上四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎(chǔ)，它們之間相互緊密聯(lián)系，相輔相成。

4.繼電保護常見故障影響及排除

4.1 電流互感飽和對配電系統(tǒng)的影響

電流互感器飽和對變電設(shè)備和配電保護的影響非常大，隨著配電系統(tǒng)設(shè)備終端負荷的不斷增容，系統(tǒng)如果發(fā)生短路，其短路電流很大，當系統(tǒng)靠近終端設(shè)備區(qū)發(fā)生短路時，電流固然大，可以達到或接近電流互感器單次額定電流的百倍量級。在常態(tài)短路情形下，越大，電流互感器誤差隨著一次短路電流倍數(shù)增大而增大，當電流速斷保護使靈敏度低時就可能阻止動作。在線路短路時，由于電流互感器電流飽和，再次感應(yīng)的二次電流小或接近于零，也會導(dǎo)致定時限過流保護裝置無法動作。當在配電系統(tǒng)的出口線過流保護拒動作導(dǎo)致配電所進口線保護動作了，則使整個配電系統(tǒng)斷電。

4.2常見隱形故障的排除

經(jīng)過調(diào)查，現(xiàn)在用電系統(tǒng)上有四分之三以上的停電事故都是由于電力系統(tǒng)保護系統(tǒng)的造成的，繼電保護存在很多隱形故障，當前已經(jīng)成為電力配電系統(tǒng)工程技術(shù)人員研究解決的熱點問題之一，大多文章中都強調(diào)對繼電保護隱形故障的分析。對于重要的輸電線路，在跳閘元件故障情況下所有的本地的和遠地的跳閘指令有效。所有的這些設(shè)計需要有一個更可靠的繼電保護系統(tǒng)。完成這樣的設(shè)計才能使一個配電系統(tǒng)在正常操作運行時具有足夠的安全系數(shù)。

5.繼電保護整定計算的研究與發(fā)展狀況

目前，在我國各大電網(wǎng)繼電保護整定過程中，計算機的應(yīng)用還比較少。其主要工作還是由人工來完成的。繼電保護整定計算時，一般先對整個電網(wǎng)進行分析，確定繼電保護的整定順序以及各繼電器之間的主從保護順序，然后應(yīng)用計算機進行故障計算。按照繼電保護的整定規(guī)程，在考慮了各種可能發(fā)生的故障情況下，獲取保護的整定值，同時應(yīng)注意到各繼電器之間的配合關(guān)系，以保證繼電保護的速動性、選擇性和靈敏性的要求。隨著電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，需要耗費大量的人力、物力對整個電力網(wǎng)絡(luò)進行分析計算，因此電力運行部門迫切要求能夠應(yīng)用計算機來進行繼電保護的整定計算。從總體上來說，幾十年來在我國電力系統(tǒng)建設(shè)中，繼電保護整定計算的理論研究、繼電保護裝置的生產(chǎn)和應(yīng)用能滿足我國電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，并形成了一定的特色。近幾年來，在廣大繼電保護人員的共同努力下，繼電保護動作率逐年提高，繼電保護與前沿技術(shù)也以緊密相結(jié)合。其中，作為繼電保護組成部分之一的微機保護起了重要作用。伴隨著集成電路、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，微機保護也迅速發(fā)展起來，使用人工智能 （AI）、自適應(yīng)控制算法等先進手段。

6.結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)和計算機技術(shù)、繼電保護等技術(shù)面將趨一體化。在電力系統(tǒng)繼電保護工作中，必須正確地認識繼電保護裝置，汲取相關(guān)的專業(yè)技術(shù)，加強檢查和維護，及時排除故障，確保系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻：

[1]王翠平.繼電保護裝置的維護及試驗【J】.科苑論壇，2003（4）.

[2]嚴興疇.繼電保護技術(shù)極其應(yīng)用【J】.科技資訊，2007（6）.

[3]周培華.淺談電力系統(tǒng)中繼電保護的發(fā)展趨勢[J].科技咨詢導(dǎo)報，2007（7）