石浩瑋

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對(duì)于電能的需求不斷的加大，電能輸送網(wǎng)絡(luò)也在不斷的發(fā)展變革中，為保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全的運(yùn)行，電力系統(tǒng)的安全性能決定了對(duì)繼電保護(hù)不斷提出更高的要求以來(lái)滿(mǎn)足其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展的速度也不斷加快，自動(dòng)化的程度不斷提高。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護(hù) 系統(tǒng)原理 保護(hù)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（c）-0114-02

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是指電力系統(tǒng)在異常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，能保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行自動(dòng)裝置。其目的是隔離故障點(diǎn)或者故障區(qū)域，盡可能小的影響整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)。在電力發(fā)展過(guò)程中，主要出現(xiàn)了機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型和現(xiàn)在的微機(jī)型。微機(jī)型繼電保護(hù)是將遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合性的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程、自動(dòng)的進(jìn)行故障處理保護(hù)形式。

1 電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)原理探析

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)就是在電力系統(tǒng)中當(dāng)某些元器件發(fā)生故障后，迅速判斷出發(fā)生故障的區(qū)域，并且根據(jù)計(jì)算機(jī)的分析，進(jìn)行電力系統(tǒng)故障影響最小化的處理，使故障影響范圍被限定在最小影響區(qū)域內(nèi)，其他區(qū)域正常供電。

另一方面，繼電保護(hù)系統(tǒng)因?yàn)榭梢赃M(jìn)行影響最小化分析，因此可以將故障發(fā)生部位準(zhǔn)確的表現(xiàn)出來(lái)，有利于故障的及時(shí)處理。

繼電保護(hù)裝置根據(jù)電網(wǎng)正常工作時(shí)的工作狀態(tài)特點(diǎn)來(lái)判定該區(qū)域是否發(fā)生了故障。判定依據(jù)主要根據(jù)電流、電壓、電流與電壓相位角、阻抗等參數(shù)值。當(dāng)這些參數(shù)中某項(xiàng)或者某幾項(xiàng)發(fā)生變化時(shí)，使繼電保護(hù)裝置工作狀態(tài)發(fā)生改變，變化信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)處理，根據(jù)之前編訂好的分析程序和處理程序，計(jì)算機(jī)將處理信號(hào)傳送至動(dòng)作部位，切斷故障點(diǎn)或者故障區(qū)域，保護(hù)其他區(qū)域的正常運(yùn)行。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)組成部分

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置由信號(hào)輸入部分、測(cè)量部分、分析部分、動(dòng)作部分四個(gè)部分組成。

現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入部分是將電能使用區(qū)域的電能參數(shù)值實(shí)時(shí)輸入檢測(cè)系統(tǒng)中的裝置，其輸入的信號(hào)通常也要進(jìn)行輸入前處理，例如電平轉(zhuǎn)換以及低通濾波等。經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)輸入到系統(tǒng)中。

測(cè)量部分：繼電保護(hù)裝置中的測(cè)量部分是將輸入信號(hào)部分傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量部分的電壓大小、電流大小、阻抗值、功率等物理量進(jìn)行測(cè)量后與給定的參量范圍進(jìn)行比較，通過(guò)比較對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行特征的標(biāo)記，也可以稱(chēng)之為特征放大或者特征識(shí)別。

分析部分：經(jīng)測(cè)量部分的測(cè)量后，得到了輸入信號(hào)的特征量，根據(jù)特征量分析部分要進(jìn)行故障的判斷、分析、排序等動(dòng)作，得出相應(yīng)的故障區(qū)域范圍，結(jié)合實(shí)際的供電線(xiàn)路，分析故障最小化區(qū)域的線(xiàn)路選擇。核定后，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，傳輸至動(dòng)作部分。

動(dòng)作部分：根據(jù)分析部分的信號(hào)輸入，執(zhí)行一系列的動(dòng)作使之完成故障影響范圍最小的動(dòng)作。

2.2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)線(xiàn)路及主變壓器的保護(hù)

繼電保護(hù)裝置對(duì)線(xiàn)路的保護(hù)。（1）對(duì)線(xiàn)路電流的保護(hù)。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，輸電線(xiàn)路上流過(guò)負(fù)荷電流時(shí)，在正常狀態(tài)下母線(xiàn)為額定電壓。當(dāng)輸電線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流會(huì)經(jīng)過(guò)回路線(xiàn)路上，母線(xiàn)電壓降低為殘余電壓。當(dāng)殘余電壓出現(xiàn)時(shí)，裝置部分測(cè)量部分會(huì)反映出這一信號(hào)特征，線(xiàn)路進(jìn)行電流電壓保護(hù)。當(dāng)嚴(yán)重短路故障發(fā)生時(shí)，采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。其設(shè)定動(dòng)作電流應(yīng)按照躲過(guò)本線(xiàn)路末端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大電流來(lái)進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)需要擴(kuò)大保護(hù)范圍時(shí)，采用電視電流速斷保護(hù)，該種保護(hù)可以保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)，并且延伸到相鄰線(xiàn)路的一部分。其動(dòng)作電流為躲過(guò)相鄰瞬時(shí)電流速斷電流來(lái)設(shè)定。此外，還有一種電流保護(hù)就是定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，安全運(yùn)行時(shí)，保護(hù)范圍可以覆蓋本線(xiàn)路的全長(zhǎng)，也能覆蓋相鄰線(xiàn)路的全長(zhǎng)。其動(dòng)作電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)設(shè)定。

（2）線(xiàn)路的接地保護(hù)。加入中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，往往會(huì)有大的短路電流出現(xiàn)，裝置都會(huì)有接地短路保護(hù)。一般中性點(diǎn)接地短路保護(hù)采用三段式零序電流保護(hù)。主要配置事宜瞬時(shí)零序電流速斷作為第一段，顯示零序電流速斷保護(hù)作為第二段、定時(shí)先零序電流保護(hù)作為第三段保護(hù)。

（3）線(xiàn)路高頻保護(hù)。高頻保護(hù)主要分為兩大類(lèi)：方向高頻保護(hù)和相差高頻保護(hù)。高頻保護(hù)采用比較線(xiàn)路兩端的功率方向作為判斷依據(jù)，來(lái)判別輸電線(xiàn)路的故障類(lèi)型，當(dāng)線(xiàn)路內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，功率方向是從母線(xiàn)流向線(xiàn)路，功率方向元件都會(huì)進(jìn)行動(dòng)作，輸電線(xiàn)路兩側(cè)的斷路器立即跳閘；當(dāng)外部發(fā)生故障時(shí)，離故障點(diǎn)近的一側(cè)會(huì)發(fā)出閉鎖信號(hào)。

相差高頻保護(hù)是比較兩端電流的相位的保護(hù)，若線(xiàn)路兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)同相位，系統(tǒng)各元件阻抗角相等，則當(dāng)線(xiàn)路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位；當(dāng)外部故障時(shí)，兩側(cè)電流相位差為180度。它就是利用這種原理構(gòu)成保護(hù)裝置。

繼電保護(hù)裝置對(duì)主變壓器的保護(hù)。變壓器的瓦斯保護(hù)?，F(xiàn)代電網(wǎng)中的變壓器的電壓和容量不斷增大，冷卻方式和有載調(diào)壓等也不斷發(fā)展應(yīng)用到變壓器中。這些設(shè)備的應(yīng)用使瓦斯保護(hù)的運(yùn)行、操作及管理都相應(yīng)的增加了難度。而重瓦斯保護(hù)一般在下列情況下應(yīng)由跳閘改為信號(hào)：變壓器停電或處于備用時(shí)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，仍可能使運(yùn)行中的設(shè)備跳閘。如由單相變壓器組成的三相變壓器，當(dāng)運(yùn)行項(xiàng)轉(zhuǎn)為備用時(shí)；工作廠(chǎng)用變壓器重瓦斯保護(hù)跳發(fā)電機(jī)一變壓器組，該廠(chǎng)用變壓器停電時(shí)；發(fā)電機(jī)變壓器組停電后，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作可能使66%斷路器接線(xiàn)“串”上運(yùn)行斷路器而誤動(dòng)作；變壓器在運(yùn)行中加油、濾油或換硅膠時(shí)，或潛油泵、冷油器（散熱器）放油檢修后投入時(shí)；需要打開(kāi)呼吸系統(tǒng)的放氣門(mén)或放油塞子，或清理吸濕器時(shí)；有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)油路上有工作時(shí)。

2.3 繼電保護(hù)需要注意的事項(xiàng)

一般性檢查。在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置裝置的檢查是不可缺少的一個(gè)步驟，無(wú)論哪種保護(hù)方式，一般性檢查都是非常重要的，但是在實(shí)際操作過(guò)程中往往也是容易被忽略的部分。一般性檢查包括如下幾方面：機(jī)械特性、連接件是否緊固、焊接點(diǎn)是否虛焊、清潔等；將裝置所有的插件拔下來(lái)檢查一遍后重新插上，將所有的芯片按緊，并且檢查是否虛接。檢查過(guò)程中，務(wù)必將各元件、控制屏、保護(hù)屏、接線(xiàn)箱等部分的螺絲緊固作為一項(xiàng)重要工作來(lái)落實(shí)。

接地問(wèn)題。繼電保護(hù)工作中很重要的原因就是接地短路，因此在接地問(wèn)題上應(yīng)重點(diǎn)考慮：（1）保護(hù)屏的各個(gè)機(jī)箱、屏障等的接地，必須接在保護(hù)屏內(nèi)的銅排上，通常生產(chǎn)廠(chǎng)家已做得質(zhì)量較好，只需認(rèn)真檢查是否有異常發(fā)生即可。（2）電流、電壓回路的接地務(wù)必保證可靠，如接地接在端子箱上，那么應(yīng)檢查端子箱的接地是否可靠，這些細(xì)節(jié)之處都是嚴(yán)重影響設(shè)備安全和人身安全的因素，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，這些問(wèn)題將決定繼電保護(hù)裝置能否實(shí)現(xiàn)其功能。

定值區(qū)問(wèn)題。計(jì)算機(jī)保護(hù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行多個(gè)區(qū)域定值，不僅方便了電網(wǎng)運(yùn)行方式變化，同時(shí)對(duì)更改線(xiàn)路情況下的定值問(wèn)題也起到一定作用。在實(shí)際操作時(shí)必須注意定值區(qū)的數(shù)值是否正確，否則不僅對(duì)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生危害，也會(huì)對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，陰此必須采用嚴(yán)格的管理和相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)確保定值區(qū)的正確性。一般在在修改完定值后，必須打印定值單及定值區(qū)號(hào)，并且注意日期、變電站、修改人員及設(shè)備名稱(chēng)，必要時(shí)需兩人同時(shí)在場(chǎng)并核對(duì)，在繼電保護(hù)工作記錄中注明定值編號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)裝置是電網(wǎng)系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備，是保護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵裝置之一，隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于繼電保護(hù)裝置可靠性和智能性的要求會(huì)不斷提高，應(yīng)用范圍也將不斷擴(kuò)大，發(fā)展好繼電保護(hù)技術(shù)將有著重大意義。

參考文獻(xiàn)

[1]景敏慧.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作實(shí)例分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012，12.

[2]陳家斌，張露江.繼電保護(hù)、二次回路、電源故障處理方法及典型實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012，6.

[3]張芝雨.實(shí)際應(yīng)用中電力系統(tǒng)基本概念的分析與探討[J].中國(guó)商界，2013（1）：400-400.

[4]孫芝蓮，耿琴蘭.繼電保護(hù)故障分析與處理方法探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（12）：131-131.

[5]高志明.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)管理問(wèn)題分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（12）：164-164.