繼電保護技術在電氣主設備中的應用

劉仕前

摘 要：隨著電力系統的飛速發展，社會對繼電保護提出了更高的要求，也對電氣主設備中應用繼電保護技術的要求日益提升。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；電氣主設備；仿真系統

中圖分類號：TM771 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.158

作為當前社會穩定發展中的重要基礎設施，電力系統的穩定運行是我國社會各行各業穩定發展的前提條件，同時，也是實現社會穩定的重要措施。隨著當前社會對電力系統應用的要求不斷提高，各項技術和設備在電力系統中得到了更多的應用，而繼電保護技術正是電力輸送過程中的基礎和電力良好發展的前提。本文主要在對電氣主設備保護現狀分析的基礎上，探討繼電保護技術在電氣主設備中的應用和發展趨勢。

1 電氣主設備保護現狀

在當前社會經濟和科技水平不斷發展的社會環境下，電力系統有了較為迅速的發展，同時，進一步提升了對繼電保護技術的要求。在此過程中，各種計算機技術和信息技術的進步和發展帶動了繼電保護技術新發展模式和發展理念的創新，為電力系統的發展奠定了良好的前提條件。近年來，電氣主設備保護分析取得了一定的成就，比如多回路法在發電機內部故障計算中的應用，為主設備內部故障保護奠定了理論基礎，并通過動模系統和仿真系統對主設備保護進行檢驗，大大提升了各項新原理和新技術的驗證水平。

1.1 雙重化配置與主后一體化

在電氣設備繼電保護技術發展的過程中，雙主雙后保護配置方案逐漸在電氣主設備繼電保護領域中得到了應用，且在繼電保護實施細則中對主設備的保護作了雙重化規定，最終使雙主雙后保護方案轉變成了電氣主設備研制和設計過程中的指導準則，提升了現場的運行效率。

1.2 主設備保護的新原理

目前，對電氣主設備故障過程中的電磁暫態過程、TA飽和特性和內部故障理論進行了深入研究，并在充分與實際動模、數字仿真相結合的基礎上，形成了新的應用原理。

1.2.1 差動保護

對于應差動保護原理而言，較為常用的為兩折線比率差動、三折線比率顫動、采樣值差動和標積制動式差動，以上差動保護原理在電氣主設備繼電保護現場已經得到了較為廣泛的應用。

1.2.2 勵磁涌流

在電力系統工程中對勵磁涌流原理的判斷大多是以涌流波形與短路電流波形之間特征的不同分析的，并對勵磁涌流和短路情況進行有效區分。此外，對于不同的涌流判別原理而言，其有一個共同的特點為當前出現故障合閘時，保護動作時間較長或保護動作的時間離散度較大。

1.2.3 TA飽和

TA飽和問題是電力工程各電氣主設備繼電保護中需要共同面對的問題，其主要是因為各大型發電機變壓器組容量較大，造成電氣主設備的故障電流分周期分量衰減時間常數增大，進而造成差動保護各側TA傳變暫態出現不一致或不飽和的現象。對于變壓器而言，如果各側的TA特性存在一定程度的差異，則會更易引起TA飽和，比如會引發區外故障，差動保護裝置發生誤動，進而引發母線近端區外故障，造成TA飽和。因此，差動保護需要相應穩定、可靠的TA飽和判斷依據。

2 電氣主設備繼電保護的應用和發展趨勢

2.1 保護裝置一體化趨勢

保護裝置一體化趨勢有以下3點：①在充分的資源共享環境下，同一個裝置包含了被保護元件所有的模擬性，而在該種情況下可以利用電氣量對保護邏輯進行判斷和確定，使之更加完善和可靠，判據更具靈活使用性；②主后一體化裝置的廣泛應用給故障錄波和后臺分析帶來了便利，對于任何一個故障啟動或動作保護裝置而言，其都能有效地對整個單元的所有模擬量進行記錄，從而使現場故障的認定和分析更具便利性；③主后一體化裝置的發展和應用便于電氣主設備保護雙重化的進一步實現，在主后共用一組TA的情況下，TA的斷線概率會相應下降，且裝置數量越少，其產生差動誤動的概率則越低。

2.2 新型互感器的應用

相比于傳統的電磁式TA非線性電流互感器而言，各類新型光電流互感器和光電壓互感器的絕緣結構更加簡化、動態范圍和使用頻帶更大、銅材使用量較低，且在遠距離傳輸的情況下不會發生相應的電位升高現象。

2.3 信息網絡化發展

變電站監控和發電廠的電氣監控系統對主設備的通信功能有著較高的要求，在監控系統的基礎上實現保護動作的各項報文管理、數據處理和定值遠方整定等，有利于電氣智能設備運行深層次管理。在采用了大容量和高速度的微處理器和高速總線設計后，繼電保護裝置的各項數據處理功能和通信功能均有了較大程度的完善和提升，有利于保護信息化、網絡化和動作化的實現。

2.4 故障分析技術

對于未來新一代的電氣主設備而言，需要具有較為強大的故障錄波功能。繼電保護裝置在報文和故障數據處理的基礎上，還應可對故障發生前、后的各項模擬量、開關量、裝置啟動量和中間量的變化進行記錄，并在將其上傳至電氣監控系統或保護信息管理系統后，通過應用軟件對其保護動作進行分析。從本質上而言，其是通過故障再現的方式進行的保護性能的完善和改進。

2.5 自適應技術、智能技術和數字技術

對于自適應繼電保護而言，基本思想是在與電力系統各種變化相互適應的基礎上，實現保護性能的進一步改善。對于電氣主設備保護而言，它與保護的定值和系統的變化是相互關聯的，比如發電機失步保護和變壓器零序保護等。目前，部分保護功能已初步具備了自適應能力，隨著與微機保護技術相互關聯的其他科技領域的技術和理論、自適應控制理論和通信技術等的應用，勢必會大力促進自適應保護的快速發展。

參考文獻

[1]王忠才.電氣主設備繼電保護技術解析[J].華東科技（學術版），2014（2）：225.

[2]樊鳳霞.電氣主設備繼電保護技術分析[J].科技與生活，2013（1）：125.

〔編輯：張思楠〕