石浩瑋

摘要：隨著國家經(jīng)濟快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對于電能的需求不斷的加大，電能輸送網(wǎng)絡(luò)也在不斷的發(fā)展變革中，為保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全的運行，電力系統(tǒng)的安全性能決定了對繼電保護不斷提出更高的要求以來滿足其整個網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定。伴隨計算機技術(shù)與通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，繼電保護技術(shù)的發(fā)展的速度也不斷加快，自動化的程度不斷提高。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護 系統(tǒng)原理 保護設(shè)計

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0114-02

電力系統(tǒng)繼電保護是指電力系統(tǒng)在異常狀態(tài)運行時，能保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行自動裝置。其目的是隔離故障點或者故障區(qū)域，盡可能小的影響整個供電網(wǎng)絡(luò)。在電力發(fā)展過程中，主要出現(xiàn)了機電型、整流型、晶體管型、集成電路型和現(xiàn)在的微機型。微機型繼電保護是將遠動技術(shù)、信息技術(shù)和計算機技術(shù)綜合性的結(jié)合在一起，實現(xiàn)電力系統(tǒng)遠程、自動的進行故障處理保護形式。

1 電力系統(tǒng)的繼電保護原理探析

電力系統(tǒng)繼電保護就是在電力系統(tǒng)中當某些元器件發(fā)生故障后，迅速判斷出發(fā)生故障的區(qū)域，并且根據(jù)計算機的分析，進行電力系統(tǒng)故障影響最小化的處理，使故障影響范圍被限定在最小影響區(qū)域內(nèi)，其他區(qū)域正常供電。

另一方面，繼電保護系統(tǒng)因為可以進行影響最小化分析，因此可以將故障發(fā)生部位準確的表現(xiàn)出來，有利于故障的及時處理。

繼電保護裝置根據(jù)電網(wǎng)正常工作時的工作狀態(tài)特點來判定該區(qū)域是否發(fā)生了故障。判定依據(jù)主要根據(jù)電流、電壓、電流與電壓相位角、阻抗等參數(shù)值。當這些參數(shù)中某項或者某幾項發(fā)生變化時，使繼電保護裝置工作狀態(tài)發(fā)生改變，變化信號傳入計算機處理，根據(jù)之前編訂好的分析程序和處理程序，計算機將處理信號傳送至動作部位，切斷故障點或者故障區(qū)域，保護其他區(qū)域的正常運行。

2 電力系統(tǒng)繼電保護方案設(shè)計

2.1 電力系統(tǒng)繼電保護組成部分

電力系統(tǒng)繼電保護裝置由信號輸入部分、測量部分、分析部分、動作部分四個部分組成。

現(xiàn)場信號輸入部分是將電能使用區(qū)域的電能參數(shù)值實時輸入檢測系統(tǒng)中的裝置，其輸入的信號通常也要進行輸入前處理，例如電平轉(zhuǎn)換以及低通濾波等。經(jīng)過處理的信號輸入到系統(tǒng)中。

測量部分：繼電保護裝置中的測量部分是將輸入信號部分傳來的信號進行測量，根據(jù)測量部分的電壓大小、電流大小、阻抗值、功率等物理量進行測量后與給定的參量范圍進行比較，通過比較對輸入信號進行特征的標記，也可以稱之為特征放大或者特征識別。

分析部分：經(jīng)測量部分的測量后，得到了輸入信號的特征量，根據(jù)特征量分析部分要進行故障的判斷、分析、排序等動作，得出相應(yīng)的故障區(qū)域范圍，結(jié)合實際的供電線路，分析故障最小化區(qū)域的線路選擇。核定后，發(fā)出動作信號，傳輸至動作部分。

動作部分：根據(jù)分析部分的信號輸入，執(zhí)行一系列的動作使之完成故障影響范圍最小的動作。

2.2 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備對線路及主變壓器的保護

繼電保護裝置對線路的保護。（1）對線路電流的保護。電力系統(tǒng)正常運行時，輸電線路上流過負荷電流時，在正常狀態(tài)下母線為額定電壓。當輸電線路發(fā)生短路故障時，短路電流會經(jīng)過回路線路上，母線電壓降低為殘余電壓。當殘余電壓出現(xiàn)時，裝置部分測量部分會反映出這一信號特征，線路進行電流電壓保護。當嚴重短路故障發(fā)生時，采用瞬時電流速斷保護。其設(shè)定動作電流應(yīng)按照躲過本線路末端短路時流過保護的最大電流來進行設(shè)定。當需要擴大保護范圍時，采用電視電流速斷保護，該種保護可以保護線路全長，并且延伸到相鄰線路的一部分。其動作電流為躲過相鄰瞬時電流速斷電流來設(shè)定。此外，還有一種電流保護就是定時限過電流保護，安全運行時，保護范圍可以覆蓋本線路的全長，也能覆蓋相鄰線路的全長。其動作電流按照躲開最大負荷電流來設(shè)定。

（2）線路的接地保護。加入中性點接地電網(wǎng)中，當發(fā)生短路時，往往會有大的短路電流出現(xiàn)，裝置都會有接地短路保護。一般中性點接地短路保護采用三段式零序電流保護。主要配置事宜瞬時零序電流速斷作為第一段，顯示零序電流速斷保護作為第二段、定時先零序電流保護作為第三段保護。

（3）線路高頻保護。高頻保護主要分為兩大類：方向高頻保護和相差高頻保護。高頻保護采用比較線路兩端的功率方向作為判斷依據(jù)，來判別輸電線路的故障類型，當線路內(nèi)部發(fā)生故障時，功率方向是從母線流向線路，功率方向元件都會進行動作，輸電線路兩側(cè)的斷路器立即跳閘；當外部發(fā)生故障時，離故障點近的一側(cè)會發(fā)出閉鎖信號。

相差高頻保護是比較兩端電流的相位的保護，若線路兩側(cè)電源電動勢同相位，系統(tǒng)各元件阻抗角相等，則當線路內(nèi)部故障時，兩側(cè)電流同相位；當外部故障時，兩側(cè)電流相位差為180度。它就是利用這種原理構(gòu)成保護裝置。

繼電保護裝置對主變壓器的保護。變壓器的瓦斯保護?，F(xiàn)代電網(wǎng)中的變壓器的電壓和容量不斷增大，冷卻方式和有載調(diào)壓等也不斷發(fā)展應(yīng)用到變壓器中。這些設(shè)備的應(yīng)用使瓦斯保護的運行、操作及管理都相應(yīng)的增加了難度。而重瓦斯保護一般在下列情況下應(yīng)由跳閘改為信號：變壓器停電或處于備用時，重瓦斯保護動作后，仍可能使運行中的設(shè)備跳閘。如由單相變壓器組成的三相變壓器，當運行項轉(zhuǎn)為備用時；工作廠用變壓器重瓦斯保護跳發(fā)電機一變壓器組，該廠用變壓器停電時；發(fā)電機變壓器組停電后，重瓦斯保護動作可能使66%斷路器接線“串”上運行斷路器而誤動作；變壓器在運行中加油、濾油或換硅膠時，或潛油泵、冷油器（散熱器）放油檢修后投入時；需要打開呼吸系統(tǒng)的放氣門或放油塞子，或清理吸濕器時；有載調(diào)壓開關(guān)油路上有工作時。

2.3 繼電保護需要注意的事項

一般性檢查。在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置裝置的檢查是不可缺少的一個步驟，無論哪種保護方式，一般性檢查都是非常重要的，但是在實際操作過程中往往也是容易被忽略的部分。一般性檢查包括如下幾方面：機械特性、連接件是否緊固、焊接點是否虛焊、清潔等；將裝置所有的插件拔下來檢查一遍后重新插上，將所有的芯片按緊，并且檢查是否虛接。檢查過程中，務(wù)必將各元件、控制屏、保護屏、接線箱等部分的螺絲緊固作為一項重要工作來落實。

接地問題。繼電保護工作中很重要的原因就是接地短路，因此在接地問題上應(yīng)重點考慮：（1）保護屏的各個機箱、屏障等的接地，必須接在保護屏內(nèi)的銅排上，通常生產(chǎn)廠家已做得質(zhì)量較好，只需認真檢查是否有異常發(fā)生即可。（2）電流、電壓回路的接地務(wù)必保證可靠，如接地接在端子箱上，那么應(yīng)檢查端子箱的接地是否可靠，這些細節(jié)之處都是嚴重影響設(shè)備安全和人身安全的因素，一旦發(fā)生危險，這些問題將決定繼電保護裝置能否實現(xiàn)其功能。

定值區(qū)問題。計算機保護的一個優(yōu)點是可以進行多個區(qū)域定值，不僅方便了電網(wǎng)運行方式變化，同時對更改線路情況下的定值問題也起到一定作用。在實際操作時必須注意定值區(qū)的數(shù)值是否正確，否則不僅對繼電保護裝置產(chǎn)生危害，也會對整個電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，陰此必須采用嚴格的管理和相應(yīng)的技術(shù)手段來確保定值區(qū)的正確性。一般在在修改完定值后，必須打印定值單及定值區(qū)號，并且注意日期、變電站、修改人員及設(shè)備名稱，必要時需兩人同時在場并核對，在繼電保護工作記錄中注明定值編號。

3 結(jié)語

繼電保護裝置是電網(wǎng)系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵設(shè)備，是保護電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵裝置之一，隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，對于繼電保護裝置可靠性和智能性的要求會不斷提高，應(yīng)用范圍也將不斷擴大，發(fā)展好繼電保護技術(shù)將有著重大意義。

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