論電力系統繼電保護分析

摘要：電力系統的安全性是當前在電力傳輸中的首要技術問題，并且是技術人員關注力爭解決的問題。本文主要介紹電力系統繼電保護基本構成以及工作原理，舉出集中較為典型的差動繼電器的比較，分析最佳動作區域以及其有關特性，討論了繼電保護普遍故障和排除方法，闡述了如何提高電力體系統繼電保護，同時分析了繼電保護技術的發展趨勢。

關鍵詞：電力系統；繼電器；可靠性

中圖分類號：TM8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0019-01

一、繼電保護的組成以及其工作原理

電力系統和電力傳輸系統在供電的過程中會出現故障，但因為故障的不可預見可能引起電流或電壓急劇變化，并且相位角改變，為防止此問題繼電保護由不同原理功能出現不同的繼電保護器。

（一）對繼電器的分析。按繼電器的功能促成分為：a.機電型繼電器；b.整流型繼電器；c.靜態型繼電器。其機電型繼電器中包括感應式、電磁式、極化式繼電器等，靜態式繼電器包括晶體管集成電路繼電器等。除此之外按輸入的電氣量的變化特性還有度量繼電器：這種繼電器直接對于被保護數額倍的電氣量變化敏感。其中有電流繼電器、正序負序零序繼電器、頻率阻抗差動繼電器等。

（二）繼電器的組成以及原理。繼電器通常是由測量模塊、邏輯模塊、執行模塊組成。其原理為：輸入信號經測量模塊，邏輯模塊，由執行模塊執行，再輸出信號，最后保護輸出。其中的輸入信號就是電力傳輸的系統保護對象的信號，測量模塊會采集來自與被保護對象相關聯的特征信號，并且有所給的定值進行對比，其結果送至邏輯模塊。邏輯模塊根據多種參數的組合邏輯運算，所計算出的值決定了是否進行動作。

二、繼電保護中常見的故障影響及排除研究

（一）互感飽和對配電系統中的影響。電流互感飽和會影響變電設備以及配電保護，而隨著配電系統負荷的增容，系統一旦短路，電流會很大，甚至達到電流互感器額定值百倍量級的電流。通常短路時，互感器的誤差會隨一次短路電流倍數的增大而增大，在電流速斷保護靈敏度較低時可至阻止動作長生。線路的短路時，因為互感器的電流飽和，感應到的二次電流極小，也可能致使保護裝置無法按正常工作。而當在配電的出口線動作致使進口線動作，就會使配電系統斷電。

（二）開關保護設備選擇不當引起影響。選擇合適的開關保護設備也是相當的重要，現今，很多配電系統都將開關站建立在高負荷密集區域，也就是變電所—開關站—配電變壓器方式輸送。沒有繼電保護自動化的開關站，大多采用組合繼電器設備系統實行保護作用。一般的，符合開關組合電器只在直接帶配電壓設備的出口線路中選用，且大多數為熔斷器與負荷開關組合，所以故障出在配電所出口處時，開關站會斷電跳閘。

（三）如何排除機電保護系統故障信息。信息故障處理模塊主要實現如下功能：（1）與不同的廠站端子系統通信，取得各類的實時信息同時經行處理以及顯示和存儲。（2）查詢統計主站和子站歷史記錄并分析，通過故障兩端的數據，進行雙端測距，來完成復雜的運算，精確定位故障點，最后由故障分析結果自動對相關裝置的動作進行判斷。

（四）如何排除繼電保護中常見的隱性故障的。通過實際的調查，現今在用電系統上有超過75%的停電事故都是因電力保護系統所引起的，而繼電保護又有很多故障，目前已成為電力系統工程人員正在研究解決的熱點問題，多數文章中都強調分析繼電保護隱形故障。對中要的輸電線路來說，跳閘元件故障時全部的本地和遠地的跳閘指令有效。因此所有的設計要求一個更加可靠的機電保護系統。只有完成這樣的設計后才會使一個配電系統正常運行時足夠安全。

三、幾種典型差動繼電器的比較

在現今的電力系統和電力傳輸系統的繼電保護中，母線的保護非常重要，母線保護的最基本的繼電器類型是量度繼電器的電流差動繼電器。通過基爾霍夫電流定律就可以深刻理解其工作原理。在母線上有多個設備終端，任何時刻流入系統的總電流為零，如果令總電流唯一定制Ic，則Ic=0，成Ic為母線保護的差動電流。如果母線故障發生，電流Ic發生變化母線保護便開始作用，有效的切斷母線上的故障點。以下是對電流差動繼電器和比率差動繼電器的比較分析。

（一）電流差動繼電器的特性。電流差動繼電器的動作特征：當電流互感器存在的誤差是0.1的時候，電流動差繼電器就會發生誤判斷，從而導致錯誤的動作產生。換言說，電流動差繼電器只能用于較小的電流流出的母線系統。

（二）比率差動繼電器的特性。比率動差繼電器的動作特征：抗CT誤差能力比較強，并且適用于母線短路電流達到50%的情形下。但是不同的系數所對應的電流流出值也是不同的。

四、繼電保護裝置可靠性的提高方法

通過上述的分析可得知，繼電保護系統關系到電網安全和穩定的運行，是電力以及電力傳輸系統的重要組成設備。可以選擇通過加強二次回路的維修和檢護，來實現實時的狀態檢修，整理統計故障點以及出現的故障緣由，促進規范的管理操作規程，加強設備冗余的設計等。

五、展望繼電保護的發展

1.網絡化：當前計算機網絡在信息處理和數據通信的過程中起到為國家的能源以及國民經濟建設的重要作用，網絡化信息所帶來快捷和便利，現已逐步開始得到在電力傳輸與配電系統當中的廣泛應用。

2.信息化：隨著現代通信技術飛速的發展，基于CPU核來實現的硬件保護措施也在不管得到提高，由自動化芯片控制使用的電路已經經歷了從16G到32G位單CPU結構的微機保護發展到32G位多結構的發展階段后來又發展到了總線結構，其性能與影響速度大大的得到提高，現已開始得到廣泛的應用。

3.智能化：近幾年來，例如神經網絡、模糊算法、遺傳算法等的人工智能技術廣泛的應用在了電力系統自動化相關的領域中，而在繼電保護領域中的應用和研究也日益興起。因此在實現繼電保護的信息化條件下，使得保護、測控、數據通訊一體化，同時并逐步實現繼電保護的智能化，成為了現今乃至今后電力以及傳輸系統繼電保護技術主要發展方向。

電力系統的安全性以及電力傳輸問題關系到人們的日常生活甚至是國家的經濟發展，其安全的重要性更尤為重要，因此電力系統繼電保護的關鍵性較為顯著。為了順應現代化的腳步，提高電力工作的安全性，運行便捷性，工作簡潔性所采取的保護措施正在完善的過程中。又由于快速發展的智能科技的介入，電力繼電保護系統運用了通信技術，正在進一步的向智能化轉型。進一步改造的電力系統會更好的為國民經濟造福，提高我國電力系統各項性能。

參考文獻：

[1]魏巍，魏文生.對配電線路設計的探討[J].廣東科技，2009，2

[2]鄭武龍，姜峰遠.用于10kV配電線路的便攜式電參量在測量裝置的設計[J].電測與儀表，2006，6