電力系統繼電保護設置技術研究分析

林 威

（國網福建省電力有限公司，福州 350000）

據調查電力系統中的故障，有三分之一來自于繼電保護裝置。降低故障率對保障電力系統安全有著重大意義，而要全面的解決這一問題，首先需要做的就是弄清楚繼電保護的組成及工作原理。

1 繼電保護組成及工作原理

電力系統運行異常時，往往會出現一些問題，例如電流電壓間的相位角錯誤，或是電流、電壓采樣失真，這些異常是電力系統安全的重大隱患，繼電器是一種有效的保護電力系統的設備，關于繼電器的分類有著多種不同的標尺，其具體的分類如下：

1.1 按照功能和組成分類

繼電器主要分為機電型繼電器、靜態型繼電器、整流型繼電器。其中機電型繼電器的范疇較廣，極化式繼電器、電磁式繼電器、感應式繼電器都屬于機電型機電器。而靜態繼電器包括了集成電路繼電器和晶體管繼電器兩種。量度繼電器的劃分依據與這幾種有所不同，量度繼電器直接敏感于被保護設備的電氣量變化。頻率阻抗差繼電器、正序負序繼電器以及電流電壓繼電器都屬于量度繼電器。

1.2 繼電器組成及原理

繼電器雖然種類繁多，但大體的運行原理有著較大的一致性，其組成也相似，大多可分為執行模塊、邏輯模塊和測量模塊。

首先，需要向繼電器輸入保護對象的信號，然后，由測量模塊對信號進行檢測，將采集到的信號與既定的信號比較，然后傳遞到邏輯模塊，邏輯模塊將檢測后的信息進行深度的組合處理，主要是通過邏輯運算的方式進行，當測得邏輯值為1時，即可判斷邏輯值有效，需要移交到執行模塊進行警報或是跳閘處理。

2 幾種典型差動繼電器的比較

母線保護是繼電器保護中非常重要的一種，最常見的類型就是量度繼電器中的電流差動繼電器。

如果母線上有N個設備，在任意時刻下，母線上的電流相加應得0，如果令母線各支路電流I1+I2+I3+I4+I5……+In=Ia，那么，Ia=0，這里Ia是母線保護的差動電流。當系統中出現問題時，設接入故障點的電流為Iw，I1+I2+I3+I4+I5……+In=Iw此時，Ia=Iw。當Ia比母線保護的動作電流大時，就進入了母線保護狀態，相關的斷路器就會發揮作用，直接斷開故障點的電流，繼電器之所以能夠識別出故障的位置，是因為電流差動繼電器獨立進行操作。

由此可見，電流差動繼電器能夠有效的保護母線是一種高效的電力系統保護裝置，在實際的應用中，BCD-2型電流差動繼電器和FB-1型電流差動繼電器都有著廣泛的使用。

比率差動繼電器與電流差動繼電器有著一定的區別，以下是比率差動繼電器與電流差動繼電器兩者之間的差異性分析。

2.1 電流差動繼電器特性分析

電流差動繼電器的的動作特性圖1所示：

如圖1所示，OD、OC的斜率為1，OA可以表示為Ia/Ib=1，OB可以表示為Ia/Ib=0.9，OB與OD相交，由此可知，電流互感器存在誤差為0.1時，電流繼電器會出現錯誤，而當Ia/Ib的比值為0.5時，此時母線短路，在這種情況下，有一半的電流流出。

圖1 差動繼電器的動作特征線

圖2 比率差動繼電器動作特征線

經過以上分析，可以得到結論：電流差動繼電器的精準度較好，然而，不宜用在電流過大的母線上。

2.2 比率差動繼電器特性分析

比率差動繼電器的動作特征分析如圖2所示，在比率差動繼電器動作特征圖上作出0.1的繼電器動作線和電流互感器誤差線，再作出0.5的電流流出線，具體畫法參照圖4，當K≥1/3時，繼電器的動作線和50%的電流流出線平行，并且也不能和10%的誤差線保護相交。

由此可以得知，比率差動繼電器適用于50%電流流出的情況，具有較好的穩定性，然而，如果K≥0.7時，電流繼電器會在電流流出為50%的情況下出現誤判。

3 繼電保護常見故障影響及排除研究

3.1 電流互感器飽和對電力系統的影響

當配電設備的終端負荷增加較大時，電力系統會出現極不穩定的情況，容易造成短路，短路時的電流可能會較大，有時會大到接近電流互感器單次定額電流的百倍量級，短路時，電流越大，電流互感器的誤差越多，而當電流過小的時候，也容易導致保護裝置不能起到作用，這種情況下往往會產生斷電現象。

3.2 開關保護設備選擇不當造成影響

開關保護裝置是重要的電力系統保護裝置，許多配電站都建立了開關保護站，以保障配電站的電力安全，建立了變電所到開關站再到配電變壓器的輸電供電系統，部分沒有實現繼電保護自動化的開關站里，依舊以舊的繼電器設備為開關保護設備，一般情況下，多采用復合開關，效果較好。如果開關設備選擇不當，容易產生越級跳閘現象。

3.3 繼電器系統故障信息排除

3.3.1 通信與儲存

故障信息處理功能能夠有效的聯系到各個廠家的廠站端系統，從中收集信息，并且實現信息的儲存工作。3.3.2 管理與統計

故障信息處理模塊能夠全面而精準的對全站的信息進行查詢與管理，并且能夠將收集到的信息進行分析與統計，精準的確定故障的位置，并且對波形文件作出分析，完成十分復雜的計算工作，最終判斷電力系統中各個裝置的工作是否正常，應對故障的種種反應是否有效。

3.4 繼電保護中常見的隱形故障的排除

電力保護系統中往往會出現許多的隱形故障，這些故障嚴重的影響了電力系統的安全，繼電保護裝置成為了電力系統故障率最高的裝置，為了解決這一問題，首先需要一個良好的電力保護系統，因為，如果繼電保護設備的判斷出現誤差，而其他的電力設備一切正常，那么，繼電保護設備的指令就會影響到電力系統的安全。

4 繼電保護裝置可靠性提高方法

繼電保護系統對于電網的整體安全起到極大的作用，提高繼電保護裝置的可靠性就是在提升電網的可靠性，提高繼電保護裝置的可靠性需要通過二次回路維修檢修進行，及時處理故障問題并且將故障信息進行反饋，集中匯總整合信息，為日后的繼電保護設備優化工作提供數據基礎。盡量優化相關的管理章程，優化管理也是提高繼電保護設備可靠性的關鍵。

5 繼電保護的發展

5.1 信息化

隨著信息化的發展，電力管理方法發生了翻天覆地的變化，而在電力管理系統中深化計算機技術與互聯網技術是大的趨勢，將信息技術應用到電力管理系統中來。不僅可以有效的提高電力管理的效率，還可以有效的提升電力管理的水平，提高各項事宜處理的精度。

5.2 數據化

實現數據化是實現信息化的必然途徑，這主要包含了兩個層面，一是收集信息，傳遞信息，整合信息，二是以信息為語言，用數據傳遞指令，在軟硬件的相結合之下，實現對于繼電保護網絡全面的管理。

5.3 智能化

隨著經濟與科技的發展，人工智能技術走向了各行各業，便利著人們的工作和生活，電力管理也是如此，智能化的管理可以減輕人力的負擔，并且提高管理的效率和準度，許多較為發達的地區已經將智能化利用在了電力管理中，并且取得了較好的成績，智能化的管理電力繼電保護系統是勢在必行的趨勢。

6 結束語

繼電保護設備的安全影響著整個電力系統的安全，維護好繼電保護設備對于維護供電系統和變電系統的穩定性與可靠性有著重大意義，本文對繼電保護設備進行了研究。分析了繼電保護的種類和具體的應用。