崔朋　王斌

摘要：輸電線路是電力系統(tǒng)輸送分配電能的重要元件，繼電保護(hù)是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提要素。在總結(jié)電力系統(tǒng)輸電線路事故成因的同時(shí)，分析線路主要保護(hù)的基本原理，同時(shí)展望智能電網(wǎng)輸電線路繼電保護(hù)未來的趨勢，以促進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：輸電線路；故障；繼電保護(hù)；發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）08-0083-02

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，我國的電網(wǎng)建設(shè)取得了飛速的進(jìn)步，不僅電壓等級(jí)有所提高，電網(wǎng)的穩(wěn)定性也逐漸趨于優(yōu)勢。智能電網(wǎng)建設(shè)帶來技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，更重要的是帶來了電力系統(tǒng)這個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)的抗干擾能力和對(duì)事故快速反應(yīng)處理能力的提升。

1 輸電線路的故障成因

輸電線路常年暴露在大氣中，經(jīng)受著外界復(fù)雜的環(huán)境的影響，經(jīng)常發(fā)生對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生危害的事故。

1） 雷電閃擊。雷電對(duì)電力系統(tǒng)的危害很大，是導(dǎo)致輸電線路發(fā)生斷線以及雷電侵入波的主要原因。由于雷電強(qiáng)大的雷電流的沖擊，電氣設(shè)備要承受各種過電壓、過電流的作用，很可能導(dǎo)致跳閘事故，影響供電可靠性。為此，線路在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮到雷電的影響，降低雷擊事故的概率。

2） 外力因素。輸電線路綿延幾十公里、上百公里，經(jīng)過的路徑復(fù)雜多變。一些外力原因可能影響線路的安全，例如違章施工作業(yè)、違章建筑、植物的生長等諸多原因會(huì)影響到輸電線路桿塔的安全性、導(dǎo)線的安全性，都可能導(dǎo)致輸電線路發(fā)生跳閘事故。

3） 操作人員的因素。繼電保護(hù)能夠保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，一旦操作失誤或是出現(xiàn)設(shè)備故障，將給電力系統(tǒng)帶來很大的危險(xiǎn)，甚至引起系統(tǒng)的大面積失控。雖然電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度越來越高，但是也需要工作人員的參與，為了安全運(yùn)行，必須保證操作人員嚴(yán)守規(guī)程操作。

2 輸電線路繼電保護(hù)的原理

繼電保護(hù)的原理在于當(dāng)系統(tǒng)中的部分發(fā)生短路或者異常時(shí)，根據(jù)電氣量的變化進(jìn)行繼電保護(hù)。電氣量包括電流、電壓、功率等，當(dāng)然還存在其他物理量。大部分情況下，無論哪種物理量反應(yīng)，繼電保護(hù)裝置都包括測量、邏輯、執(zhí)行三部分。

1） 繼電保護(hù)的基本要求。繼電保護(hù)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，要保證可靠性、靈敏性、選擇性、速動(dòng)性?？煽啃跃褪窃谙到y(tǒng)需要進(jìn)行保護(hù)時(shí)可靠地運(yùn)行保護(hù)動(dòng)作，與之一致的是當(dāng)系統(tǒng)不需要保護(hù)時(shí)就應(yīng)該可靠地不進(jìn)行動(dòng)作。靈敏性和選擇性的要求都是通過繼電保護(hù)的整定來實(shí)現(xiàn)的。靈敏性就是當(dāng)設(shè)備或線路在被保護(hù)的范圍內(nèi)有金屬發(fā)生短路時(shí)，按照繼電保護(hù)的各類保護(hù)最小靈敏系數(shù)規(guī)定動(dòng)作。選擇性就是當(dāng)線路有故障時(shí)，先由故障設(shè)備或者線路本身切除故障，當(dāng)自身無法解決這個(gè)故障問題時(shí)，才對(duì)其他保護(hù)設(shè)備進(jìn)行求助來切除故障。速動(dòng)性，顧名思義就是速度、動(dòng)作迅速的意思。

2） 繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則。繼電保護(hù)在防止事故發(fā)生或蔓延上起到重要作用，可保障電力系統(tǒng)有序運(yùn)行，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。繼電保護(hù)本身的重要和不可替代的地位決定了繼電保護(hù)裝置必須采用符合我國電網(wǎng)要求的已經(jīng)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并且成功了的技術(shù)。在裝置的配置中應(yīng)從整體出發(fā)，著重培養(yǎng)，合理管理，從選型、配置、整定試驗(yàn)等方面處理，以達(dá)到電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

3 輸電線路繼電保護(hù)的類型

1） 電流保護(hù)。由于電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時(shí)電流速斷不能作為相鄰設(shè)備的后備保護(hù)，為了保證迅速有選擇地切除故障，常將電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成三段式電流保護(hù)，這里所說的電流保護(hù)就是三段式電流保護(hù)。實(shí)際應(yīng)用中，可以只采用速斷加過電流保護(hù)，或限時(shí)速斷加過電流保護(hù)，也可以3種保護(hù)同時(shí)使用。

2） 橫縱聯(lián)差動(dòng)繼電保護(hù)。在現(xiàn)代的高壓輸電系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在很多情況下都要求保護(hù)能無延時(shí)地切除被保護(hù)線路任何點(diǎn)的故障。差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定理工作的，當(dāng)輸電線路正常工作或區(qū)外故障時(shí)，則流入輸電線路的電流和流出電流相等，差動(dòng)繼電器不動(dòng)作。當(dāng)本級(jí)輸電線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)（或三側(cè)）向故障點(diǎn)提供短路電流，差動(dòng)保護(hù)感受到的二次電流的和正比于故障點(diǎn)電流，差動(dòng)繼電器動(dòng)作。

4 輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢

1） 數(shù)字化繼電保護(hù)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步帶來了巨大的工業(yè)革命，在電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制領(lǐng)域體現(xiàn)也尤為突出。集成電路的發(fā)展是工業(yè)控制的常規(guī)芯片，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)字化運(yùn)行和對(duì)繼電保護(hù)整體的把控，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了更加準(zhǔn)確的保護(hù)。

2） 網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)系統(tǒng)。在數(shù)字化的基礎(chǔ)上，通過整體網(wǎng)絡(luò)的鏈接，能夠?qū)崿F(xiàn)大系統(tǒng)的控制和運(yùn)行。即常規(guī)的繼電保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)裝置設(shè)備的保護(hù)控制或是部分線路的控制，由于網(wǎng)絡(luò)相關(guān)和互聯(lián)，在采集和分析大量數(shù)據(jù)的同時(shí)，能夠更加安全可靠地采取保護(hù)動(dòng)作，縮小故障范圍，減低事故損失率。目前，我國在大力建設(shè)智能化電網(wǎng)，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。

3） 自適應(yīng)繼電保護(hù)系統(tǒng)。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)為前提，自適應(yīng)技術(shù)給繼電保護(hù)技術(shù)帶來了安全運(yùn)行的可靠保障。一定的合理的邏輯判斷和算法預(yù)測，可使繼電保護(hù)裝置及動(dòng)作過程更加合理化、準(zhǔn)確化。自適應(yīng)保護(hù)技術(shù)在輸電線路保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要有自適應(yīng)重合閘保護(hù)、自適應(yīng)饋線跳閘保護(hù)、對(duì)串補(bǔ)輸電線路的自適應(yīng)調(diào)度保護(hù)，以及自適應(yīng)行波保護(hù)等。

4） 測控、保護(hù)、錄波、網(wǎng)絡(luò)、通信一體化的繼電保護(hù)系統(tǒng)。在輸電線路繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息化和網(wǎng)絡(luò)集成化的基礎(chǔ)上，集控中心的繼電保護(hù)保護(hù)裝置實(shí)際可以認(rèn)為是一臺(tái)高性能、多功能的高級(jí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)，也是整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算分析、運(yùn)行決策網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)高特性參數(shù)的智能終端。將繼電保護(hù)裝置直接安裝在被保護(hù)對(duì)象旁，利用光纖網(wǎng)絡(luò)將對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)郊刂行?，這樣可以節(jié)省大量控制信號(hào)電纜的使用，提高工程投資的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

智能電網(wǎng)的發(fā)展必然帶來技術(shù)的革新和進(jìn)步，現(xiàn)代化、自動(dòng)化、智能化的輸電保護(hù)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，未來輸電線路的繼電保護(hù)系統(tǒng)將更加精準(zhǔn)、可靠、快速。

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Abstract： Power transmission lines is an important element of transmission and distribution of electrical energy in power system， and relay protection is the premise element to ensure its reliable operation. This paper summarized accident causes of the electric power system transmission lines while analyzed the main basic principle of relay protection， and at the same time looked into the distance of the development trend of smart grid transmission line relay protection in the future， so as to promote the construction and development of smart power grids.

Key words： power transmission line； fault； relay protection； development trend