繼電保護(hù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，為了防止或減少故障的發(fā)生，必須采用保護(hù)裝置來(lái)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，這種保護(hù)裝置通常由繼電器或其附屬設(shè)備組成稱(chēng)為繼電保護(hù)。

1.我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（1）建成了一支具有深度繼電保護(hù)理論和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍。對(duì)全國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用，阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國(guó)自己的繼電器制造業(yè)，因此在60年代中我國(guó)已建成了繼電保護(hù)研究，設(shè)計(jì)，制造，運(yùn)行和教學(xué)的完整體系，這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（2）結(jié)束了500KV線路保護(hù)完全依靠從國(guó)外進(jìn)口的時(shí)代。在此期間，從70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開(kāi)始研究，到80年代未集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)，到90年代初集成電路保護(hù)的研制，生產(chǎn)，應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時(shí)代。

（3）天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相繼壓補(bǔ)償方式向高頻保護(hù)也在多條220KV和500KV線路上運(yùn)行，我國(guó)從70年代未即已開(kāi)始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究。

（4）高等院校和科研院所起著先導(dǎo)作用。華中理工大學(xué)，東南大學(xué)，華北電力學(xué)院，西安交通大學(xué)，天津大學(xué)，上海交通大學(xué)，重慶在學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理，不同形式的微機(jī)保護(hù)裝置。

（5）揭開(kāi)了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開(kāi)辟了道路，在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)，發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)也相繼于1989年，1994年通過(guò)鑒定，投入運(yùn)行，隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件，處落地等方面也取得了很多理論，可以說(shuō)從90年代開(kāi)始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)時(shí)代。

2.繼電保護(hù)的基本要求

（1）可靠性是指保護(hù)該動(dòng)體時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作。不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。可靠性是對(duì)繼電保護(hù)裝置性能的最根本的要求。繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理，質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來(lái)保證。任何電力設(shè)備都不允許在無(wú)繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。220KV及以上電網(wǎng)的所有運(yùn)行設(shè)備都必須由兩套交，直流輸入，輸出回路相互獨(dú)立，并分別控制不同斷路器的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)任一套繼電保護(hù)裝置或任一組斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，能由另一套繼電保護(hù)裝置操作另一級(jí)斷路器切除故障。在所有情況下，要求這套繼電保護(hù)裝置和斷路器所取的直流電源都經(jīng)由不同的熔斷器供電。

（2）選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)，線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障，為保證對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件的選擇性，其靈敏系數(shù)及動(dòng)作時(shí)間，在一般情況下應(yīng)相互配合。

（3）靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)具備必要的靈敏系數(shù)，各類(lèi)保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中具有具體規(guī)定。選擇性和靈敏性的要求，通過(guò)繼電保護(hù)的速定實(shí)現(xiàn)。

（4）速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。一般從裝設(shè)速動(dòng)保護(hù)，充分發(fā)揮零序接地瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用，減少繼電器固有動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘的時(shí)間等方面入手來(lái)提高速動(dòng)性。

3.繼電保護(hù)的內(nèi)容

（1）過(guò)電流保護(hù)。它是按照躲過(guò)被保護(hù)設(shè)備或線路中可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定的。如大電機(jī)啟動(dòng)電流（短時(shí)）和穿越性短路電流之類(lèi)的非故障性電流，以確保設(shè)備和線路的正常運(yùn)行，為使上，下級(jí)過(guò)電流保護(hù)能獲得選擇性，在時(shí)限上設(shè)有一個(gè)相應(yīng)的級(jí)差。

（2）電流速斷保護(hù)。這是按照被保護(hù)設(shè)備或線路未端可能出現(xiàn)的最大短路電流或變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路電流而整定的，速斷保護(hù)動(dòng)作，理論上電流束災(zāi)民保護(hù)沒(méi)有時(shí)限，即以零秒及以下時(shí)限動(dòng)作來(lái)切斷斷路器的，過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)常配合使用，以作為設(shè)備或線路的主保護(hù)和相鄰線路的備用保護(hù)。

（3）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。在正常運(yùn)行中，被保護(hù)線路上流過(guò)最大負(fù)荷電流時(shí)，電流繼電器不應(yīng)動(dòng)作，而本線線路發(fā)生故障時(shí)，電流繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電流繼電器，時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器三元件組成；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)，動(dòng)作時(shí)間是恒定的。

4.電壓保護(hù)

（1）過(guò)電壓保護(hù)。防止電壓升高可能導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞而裝設(shè)的。10KV開(kāi)閉所端頭，變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器主要用來(lái)保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備，變壓器，變壓器低壓側(cè)裝設(shè)避雷器是用來(lái)防止雷電波由低至低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器絕緣而設(shè)的。

（2）欠電壓保護(hù)。防止電壓突然降低致使電氣設(shè)備的正常運(yùn)行受損而設(shè)的。

（3）零序電壓保護(hù)。為防止變壓器一相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護(hù)，主要用于三相三線制中性點(diǎn)絕緣。

5.瓦斯保護(hù)

油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流所產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣物產(chǎn)生分解，并產(chǎn)生氣體，利用氣體壓力或沖力使氣體繼電器動(dòng)作，故障性質(zhì)可分為輕瓦斯和重乞討期，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)氣體繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使斷路器跳閘并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)一般只有信號(hào)報(bào)警而不發(fā)出跳閘動(dòng)作。

（1）差動(dòng)保護(hù)。這是一種按照電力系統(tǒng)中，被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障，在保護(hù)中產(chǎn)生的差電流而動(dòng)作的一種保護(hù)裝置，常用做主變壓器，發(fā)電機(jī)和并聯(lián)電容器的保護(hù)裝置，按其裝置方式的不同可分為A、橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。常用作發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)和并聯(lián)電容器的保護(hù)，一般設(shè)備的每相均為雙繞組或雙母線時(shí)，采用這種差動(dòng)保護(hù)。B、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。一般常用作主變壓器的保護(hù)，是專(zhuān)門(mén)保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部故障的主保護(hù)。

（2）高頻保護(hù)。這是一種作為主系統(tǒng)，高壓長(zhǎng)線路的高可靠性的繼電保護(hù)裝置。目前我國(guó)已建成的多條500KV的超高壓輸電線路就要求使用這種可行性，選擇性，靈活性和動(dòng)作迅速的保護(hù)裝置，高頻保護(hù)分為相差高頻保護(hù)，方向高頻保護(hù)。相差高頻保護(hù)的基本原理是比較兩端電流的相位的保護(hù)，規(guī)定電流方向由線線流向線路為正，從線路流向母線為負(fù)。這就是說(shuō)，當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位而外部故障時(shí)，兩側(cè)電流相應(yīng)差線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位而外部故障時(shí)，兩側(cè)電流相位差180度，方向高頻保護(hù)的基本工作原理是，以比較被保護(hù)線路兩端的功率方向，來(lái)判別輸電線路的內(nèi)部或外部故障的一種保護(hù)裝置。

6.繼電保護(hù)的發(fā)展及新趨勢(shì)

微機(jī)保護(hù)經(jīng)過(guò)近20年的應(yīng)用，研究和發(fā)展，已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了巨大的成功，并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，其未來(lái)趨勢(shì)向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)，控制，測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

7.結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入新的活力，進(jìn)而我國(guó)電力系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展將更為強(qiáng)大。

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