芻議繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

何為　李愷

摘要：電力系統(tǒng)的組成部分有電壓變化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、母線、電氣設(shè)備等。文章研究了繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了繼電保護自動化技術(shù)的工作原理和常見的自動化繼電器類型，并對電力系統(tǒng)繼電保護自動化技術(shù)的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：繼電保護；自動化技術(shù)；電力系統(tǒng)；電壓變化系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；配電系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）25-0066-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.031

電力系統(tǒng)由電壓變化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、母線以及電氣設(shè)備等部分組成，繼電保護系統(tǒng)的作用是在線路出現(xiàn)故障時能夠及時切除故障點，避免事態(tài)進一步擴大。自動化繼電保護裝置能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的0.1s以內(nèi)快速反應(yīng)切除故障線路，對電力系統(tǒng)起到保護作用，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

1 繼電保護自動化技術(shù)

1.1 原理與類型

1.1.1 工作原理。繼電保護裝置有測量模塊、邏輯模塊以及執(zhí)行模塊三部分，繼電器測量模塊接收傳入信號，并將測量值和定值比較，將比較結(jié)果傳輸給邏輯模塊，繼電器邏輯模塊再根據(jù)接收裝置發(fā)送來輸出值的性質(zhì)、次序、大小等相關(guān)參數(shù)計算獲得邏輯值，根據(jù)邏輯值確定動作是否合理，再將激勵動作或者靜止動作信號傳遞給執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊接受到指令信號之后再做出對應(yīng)的動作。

1.1.2 繼電器類型。電力系統(tǒng)使用的繼電器有多種結(jié)構(gòu)形式，可以分為電磁型、靜態(tài)型、感應(yīng)型、整流型等，并且繼電器有著多種不同的功能，具體可以細分為測量和輔助兩類，測量繼電器用于測量了解電氣量變化，根據(jù)繼電器測量電氣量的種類不同，測量繼電器可以進一步細分為電壓、電流、頻率和功率測量繼電器。輔助繼電器的功能是保護電力系統(tǒng)，有中間、事件和信號三種類別。

1.2 電力系統(tǒng)自動化繼電保護系統(tǒng)的作用

繼電保護自動化技術(shù)是一種電力系統(tǒng)中應(yīng)用十分普遍的電力系統(tǒng)維護技術(shù)，電力系統(tǒng)規(guī)模大、跨度廣，暴露在自然環(huán)境中，長期運行中各種精密設(shè)備容易出現(xiàn)故障，如果不經(jīng)過及時有效的處理，故障可能進一步發(fā)展，導致線路上大量設(shè)備燒損，帶來巨大的經(jīng)濟損失，影響正常供電。自動化繼電保護系統(tǒng)能夠在電力設(shè)備出現(xiàn)故障時在事態(tài)進一步擴大之前迅速切除故障點和故障線路，確保系統(tǒng)無故障部分能夠繼續(xù)工作，縮小故障點導致的停電范圍，并發(fā)出告警，使維修工作人員能夠在第一時間了解故障點位置和故障類型，加快維修進度。與此同時，自動繼電保護系統(tǒng)還具有監(jiān)控功能，能夠自動采集電力設(shè)備各項運行參數(shù)，了解電力設(shè)備的健康狀態(tài)，為電力系統(tǒng)的運行維護工作提供參考依據(jù)。電力元件出現(xiàn)故障，繼電保護裝置將能夠根據(jù)預設(shè)邏輯正確響應(yīng)，及時跳閘消除線路浪涌。

2 繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

從接地保護、變壓器保護以及發(fā)電機組保護等方面，對繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了探討。

2.1 接地保護

電力系統(tǒng)不同線路有著不同的接地方式，主要有小電流接地、大電流接地兩種，小電流接地保護以發(fā)出保護信號為主要功能，接入小電流接地系統(tǒng)的電路在出現(xiàn)故障時，接地系統(tǒng)將發(fā)出告警信號，而線路在一定時間內(nèi)將繼續(xù)運行，而大電流接地系統(tǒng)則在線路故障時立即響應(yīng)，切斷線路，保護系統(tǒng)。其中大電流接地系統(tǒng)更多應(yīng)用于自動化繼電保護系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)，而小電流接地系統(tǒng)在邏輯層的應(yīng)用更加廣泛，電力系統(tǒng)正常運行過程中并沒有零序電壓，而且三相電壓對稱分布，接在三相上的電壓表都可以獨立顯示電壓，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，某一相接地，電力系統(tǒng)就會顯示出零序電壓，小電流繼電保護系統(tǒng)就會發(fā)出告警信息，觀察電壓表讀數(shù)就能夠判斷是否出現(xiàn)了故障。零序電流是指電力系統(tǒng)在正常運行過程中不會出現(xiàn)零序電流，而系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，零序電流值不再為零，繼電保護裝置將響應(yīng)，切除故障電路。除此之外，還有零序功率保護。

2.2 變壓器繼電保護

變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的核心設(shè)備，變壓器的運行狀態(tài)對整個電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性有著巨大的影響，現(xiàn)階段，變壓器的繼電保護主要有接地保護、瓦斯保護、短路保護三類。

2.2.1 接地保護。直接接地保護變壓器采用零序電流保護方案，變壓器接地線上安裝零序保護裝置，不接地保護的電壓器可改用零序電壓保護。

2.2.2 瓦斯保護。變壓器油箱出現(xiàn)故障時，絕緣油和絕緣材料可能會在電弧作用下發(fā)生分解而產(chǎn)生易燃易爆的危險氣體，因此瓦斯保護成為了電壓器保護的重點，油箱出現(xiàn)閃絡(luò)電弧故障時，繼電保護裝置能夠立即切除變壓器電源，并發(fā)出告警信息。

2.2.3 短路保護。變壓器短路保護分為過電流保護和阻抗保護兩種，過電流保護在變壓器電源兩側(cè)和時間元件上安裝過電路繼電保護裝置，電流元件運行一段時間之后將會切斷電源。阻抗繼電保護則使用接入電阻器代替切斷電源來保護線路設(shè)備，阻抗元件運行一段時間之后將會跳閘斷路。

2.3 發(fā)電機組繼電保護

發(fā)電機組是電力系統(tǒng)的電能來源，做好發(fā)電機組的繼電保護工作同樣十分重要。

2.3.1 重點保護。發(fā)電機可能存在失磁故障，可以結(jié)合發(fā)電機相位、電流以及中性點，對發(fā)電機形成縱聯(lián)差動保護，而發(fā)電機單相接地電流超過整定值，可以在發(fā)電機組上安裝接地保護裝置。發(fā)電機組定子繞組匝間短路會使發(fā)電機故障位置溫度升高，破壞絕緣層，威脅發(fā)電機運行安全，因此定子繞組內(nèi)需要安裝匝間保護裝置。

2.3.2 備用保護。發(fā)電機定子繞組負荷過低，保護裝置將會響應(yīng)，跳閘切除電源并告警，發(fā)電機組外部出現(xiàn)的故障能夠及時切除，避免對機組造成影響，而過電壓保護主要目的是避免發(fā)電機低負荷情況下絕緣擊穿。

3 結(jié)語

從接地保護、變壓器保護以及發(fā)電機組保護三方面，對繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了研究。繼電保護自動化系統(tǒng)能夠監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行情況，為電力設(shè)備維護工作提供參考依據(jù)，同時在出現(xiàn)故障時能夠快速響應(yīng)，切除故障點，避免故障范圍進一步擴大，是保證電力系統(tǒng)能夠正常運行的重要技術(shù)措施。

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作者簡介：何為（1983-），男，供職于荊州供電公司檢修分公司變電檢修室二次檢修班，研究方向：繼電保護、電氣工程及其自動化；李愷（1984-），男，供職于荊州供電公司檢修分公司變電檢修室二次檢修班，研究方向：繼電保護、電氣工程及其自動化。

（責任編輯：蔣建華）