論電力系統(tǒng)繼電保護(hù)分析

摘要：電力系統(tǒng)的安全性是當(dāng)前在電力傳輸中的首要技術(shù)問題，并且是技術(shù)人員關(guān)注力爭解決的問題。本文主要介紹電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本構(gòu)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(qū)域以及其有關(guān)特性，討論了繼電保護(hù)普遍故障和排除方法，闡述了如何提高電力體系統(tǒng)繼電保護(hù)，同時分析了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電器；可靠性

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

一、繼電保護(hù)的組成以及其工作原理

電力系統(tǒng)和電力傳輸系統(tǒng)在供電的過程中會出現(xiàn)故障，但因為故障的不可預(yù)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(hù)由不同原理功能出現(xiàn)不同的繼電保護(hù)器。

（一）對繼電器的分析。按繼電器的功能促成分為：a.機(jī)電型繼電器；b.整流型繼電器；c.靜態(tài)型繼電器。其機(jī)電型繼電器中包括感應(yīng)式、電磁式、極化式繼電器等，靜態(tài)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(hù)數(shù)額倍的電氣量變化敏感。其中有電流繼電器、正序負(fù)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(zhí)行模塊組成。其原理為：輸入信號經(jīng)測量模塊，邏輯模塊，由執(zhí)行模塊執(zhí)行，再輸出信號，最后保護(hù)輸出。其中的輸入信號就是電力傳輸?shù)南到y(tǒng)保護(hù)對象的信號，測量模塊會采集來自與被保護(hù)對象相關(guān)聯(lián)的特征信號，并且有所給的定值進(jìn)行對比，其結(jié)果送至邏輯模塊。邏輯模塊根據(jù)多種參數(shù)的組合邏輯運(yùn)算，所計算出的值決定了是否進(jìn)行動作。

二、繼電保護(hù)中常見的故障影響及排除研究

（一）互感飽和對配電系統(tǒng)中的影響。電流互感飽和會影響變電設(shè)備以及配電保護(hù)，而隨著配電系統(tǒng)負(fù)荷的增容，系統(tǒng)一旦短路，電流會很大，甚至達(dá)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(shù)的增大而增大，在電流速斷保護(hù)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(yīng)到的二次電流極小，也可能致使保護(hù)裝置無法按正常工作。而當(dāng)在配電的出口線動作致使進(jìn)口線動作，就會使配電系統(tǒng)斷電。

（二）開關(guān)保護(hù)設(shè)備選擇不當(dāng)引起影響。選擇合適的開關(guān)保護(hù)設(shè)備也是相當(dāng)?shù)闹匾F(xiàn)今，很多配電系統(tǒng)都將開關(guān)站建立在高負(fù)荷密集區(qū)域，也就是變電所—開關(guān)站—配電變壓器方式輸送。沒有繼電保護(hù)自動化的開關(guān)站，大多采用組合繼電器設(shè)備系統(tǒng)實行保護(hù)作用。一般的，符合開關(guān)組合電器只在直接帶配電壓設(shè)備的出口線路中選用，且大多數(shù)為熔斷器與負(fù)荷開關(guān)組合，所以故障出在配電所出口處時，開關(guān)站會斷電跳閘。

（三）如何排除機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)故障信息。信息故障處理模塊主要實現(xiàn)如下功能：（1）與不同的廠站端子系統(tǒng)通信，取得各類的實時信息同時經(jīng)行處理以及顯示和存儲。（2）查詢統(tǒng)計主站和子站歷史記錄并分析，通過故障兩端的數(shù)據(jù)，進(jìn)行雙端測距，來完成復(fù)雜的運(yùn)算，精確定位故障點，最后由故障分析結(jié)果自動對相關(guān)裝置的動作進(jìn)行判斷。

（四）如何排除繼電保護(hù)中常見的隱性故障的。通過實際的調(diào)查，現(xiàn)今在用電系統(tǒng)上有超過75%的停電事故都是因電力保護(hù)系統(tǒng)所引起的，而繼電保護(hù)又有很多故障，目前已成為電力系統(tǒng)工程人員正在研究解決的熱點問題，多數(shù)文章中都強(qiáng)調(diào)分析繼電保護(hù)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(yuǎn)地的跳閘指令有效。因此所有的設(shè)計要求一個更加可靠的機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)。只有完成這樣的設(shè)計后才會使一個配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時足夠安全。

三、幾種典型差動繼電器的比較

在現(xiàn)今的電力系統(tǒng)和電力傳輸系統(tǒng)的繼電保護(hù)中，母線的保護(hù)非常重要，母線保護(hù)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(shè)備終端，任何時刻流入系統(tǒng)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(hù)的差動電流。如果母線故障發(fā)生，電流Ic發(fā)生變化母線保護(hù)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(dāng)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(fā)生誤判斷，從而導(dǎo)致錯誤的動作產(chǎn)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(tǒng)。

（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(qiáng)，并且適用于母線短路電流達(dá)到50%的情形下。但是不同的系數(shù)所對應(yīng)的電流流出值也是不同的。

四、繼電保護(hù)裝置可靠性的提高方法

通過上述的分析可得知，繼電保護(hù)系統(tǒng)關(guān)系到電網(wǎng)安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，是電力以及電力傳輸系統(tǒng)的重要組成設(shè)備。可以選擇通過加強(qiáng)二次回路的維修和檢護(hù)，來實現(xiàn)實時的狀態(tài)檢修，整理統(tǒng)計故障點以及出現(xiàn)的故障緣由，促進(jìn)規(guī)范的管理操作規(guī)程，加強(qiáng)設(shè)備冗余的設(shè)計等。

五、展望繼電保護(hù)的發(fā)展

1.網(wǎng)絡(luò)化：當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息處理和數(shù)據(jù)通信的過程中起到為國家的能源以及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要作用，網(wǎng)絡(luò)化信息所帶來快捷和便利，現(xiàn)已逐步開始得到在電力傳輸與配電系統(tǒng)當(dāng)中的廣泛應(yīng)用。

2.信息化：隨著現(xiàn)代通信技術(shù)飛速的發(fā)展，基于CPU核來實現(xiàn)的硬件保護(hù)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(jīng)經(jīng)歷了從16G到32G位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)發(fā)展到32G位多結(jié)構(gòu)的發(fā)展階段后來又發(fā)展到了總線結(jié)構(gòu)，其性能與影響速度大大的得到提高，現(xiàn)已開始得到廣泛的應(yīng)用。

3.智能化：近幾年來，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法、遺傳算法等的人工智能技術(shù)廣泛的應(yīng)用在了電力系統(tǒng)自動化相關(guān)的領(lǐng)域中，而在繼電保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究也日益興起。因此在實現(xiàn)繼電保護(hù)的信息化條件下，使得保護(hù)、測控、數(shù)據(jù)通訊一體化，同時并逐步實現(xiàn)繼電保護(hù)的智能化，成為了現(xiàn)今乃至今后電力以及傳輸系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)主要發(fā)展方向。

電力系統(tǒng)的安全性以及電力傳輸問題關(guān)系到人們的日常生活甚至是國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其安全的重要性更尤為重要，因此電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的關(guān)鍵性較為顯著。為了順應(yīng)現(xiàn)代化的腳步，提高電力工作的安全性，運(yùn)行便捷性，工作簡潔性所采取的保護(hù)措施正在完善的過程中。又由于快速發(fā)展的智能科技的介入，電力繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)用了通信技術(shù)，正在進(jìn)一步的向智能化轉(zhuǎn)型。進(jìn)一步改造的電力系統(tǒng)會更好的為國民經(jīng)濟(jì)造福，提高我國電力系統(tǒng)各項性能。

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