电力系统的继电保护设计

石浩玮

摘要：随着国家经济快速发展，人们生产生活对于电能的需求不断的加大，电能输送网络也在不断的发展变革中，为保证电力系统的稳定安全的运行，电力系统的安全性能决定了对继电保护不断提出更高的要求以来满足其整个网络的安全稳定。伴随计算机技术与通信技术的广泛应用，继电保护技术的发展的速度也不断加快，自动化的程度不断提高。

關键词：电力系统 继电保护 系统原理 保护设计

中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0114-02

电力系统继电保护是指电力系统在异常状态运行时，能保证电力系统安全、稳定运行自动装置。其目的是隔离故障点或者故障区域，尽可能小的影响整个供电网络。在电力发展过程中，主要出现了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和现在的微机型。微机型继电保护是将远动技术、信息技术和计算机技术综合性的结合在一起，实现电力系统远程、自动的进行故障处理保护形式。

1 电力系统的继电保护原理探析

电力系统继电保护就是在电力系统中当某些元器件发生故障后，迅速判断出发生故障的区域，并且根据计算机的分析，进行电力系统故障影响最小化的处理，使故障影响范围被限定在最小影响区域内，其他区域正常供电。

另一方面，继电保护系统因为可以进行影响最小化分析，因此可以将故障发生部位准确的表现出来，有利于故障的及时处理。

继电保护装置根据电网正常工作时的工作状态特点来判定该区域是否发生了故障。判定依据主要根据电流、电压、电流与电压相位角、阻抗等参数值。当这些参数中某项或者某几项发生变化时，使继电保护装置工作状态发生改变，变化信号传入计算机处理，根据之前编订好的分析程序和处理程序，计算机将处理信号传送至动作部位，切断故障点或者故障区域，保护其他区域的正常运行。

2 电力系统继电保护方案设计

2.1 电力系统继电保护组成部分

电力系统继电保护装置由信号输入部分、测量部分、分析部分、动作部分四个部分组成。

现场信号输入部分是将电能使用区域的电能参数值实时输入检测系统中的装置，其输入的信号通常也要进行输入前处理，例如电平转换以及低通滤波等。经过处理的信号输入到系统中。

测量部分：继电保护装置中的测量部分是将输入信号部分传来的信号进行测量，根据测量部分的电压大小、电流大小、阻抗值、功率等物理量进行测量后与给定的参量范围进行比较，通过比较对输入信号进行特征的标记，也可以称之为特征放大或者特征识别。

分析部分：经测量部分的测量后，得到了输入信号的特征量，根据特征量分析部分要进行故障的判断、分析、排序等动作，得出相应的故障区域范围，结合实际的供电线路，分析故障最小化区域的线路选择。核定后，发出动作信号，传输至动作部分。

动作部分：根据分析部分的信号输入，执行一系列的动作使之完成故障影响范围最小的动作。

2.2 电力系统继电保护设备对线路及主变压器的保护

继电保护装置对线路的保护。（1）对线路电流的保护。电力系统正常运行时，输电线路上流过负荷电流时，在正常状态下母线为额定电压。当输电线路发生短路故障时，短路电流会经过回路线路上，母线电压降低为残余电压。当残余电压出现时，装置部分测量部分会反映出这一信号特征，线路进行电流电压保护。当严重短路故障发生时，采用瞬时电流速断保护。其设定动作电流应按照躲过本线路末端短路时流过保护的最大电流来进行设定。当需要扩大保护范围时，采用电视电流速断保护，该种保护可以保护线路全长，并且延伸到相邻线路的一部分。其动作电流为躲过相邻瞬时电流速断电流来设定。此外，还有一种电流保护就是定时限过电流保护，安全运行时，保护范围可以覆盖本线路的全长，也能覆盖相邻线路的全长。其动作电流按照躲开最大负荷电流来设定。

（2）线路的接地保护。加入中性点接地电网中，当发生短路时，往往会有大的短路电流出现，装置都会有接地短路保护。一般中性点接地短路保护采用三段式零序电流保护。主要配置事宜瞬时零序电流速断作为第一段，显示零序电流速断保护作为第二段、定时先零序电流保护作为第三段保护。

（3）线路高频保护。高频保护主要分为两大类：方向高频保护和相差高频保护。高频保护采用比较线路两端的功率方向作为判断依据，来判别输电线路的故障类型，当线路内部发生故障时，功率方向是从母线流向线路，功率方向元件都会进行动作，输电线路两侧的断路器立即跳闸；当外部发生故障时，离故障点近的一侧会发出闭锁信号。

相差高频保护是比较两端电流的相位的保护，若线路两侧电源电动势同相位，系统各元件阻抗角相等，则当线路内部故障时，两侧电流同相位；当外部故障时，两侧电流相位差为180度。它就是利用这种原理构成保护装置。

继电保护装置对主变压器的保护。变压器的瓦斯保护。现代电网中的变压器的电压和容量不断增大，冷却方式和有载调压等也不断发展应用到变压器中。这些设备的应用使瓦斯保护的运行、操作及管理都相应的增加了难度。而重瓦斯保护一般在下列情况下应由跳闸改为信号：变压器停电或处于备用时，重瓦斯保护动作后，仍可能使运行中的设备跳闸。如由单相变压器组成的三相变压器，当运行项转为备用时；工作厂用变压器重瓦斯保护跳发电机一变压器组，该厂用变压器停电时；发电机变压器组停电后，重瓦斯保护动作可能使66%断路器接线“串”上运行断路器而误动作；变压器在运行中加油、滤油或换硅胶时，或潜油泵、冷油器（散热器）放油检修后投入时；需要打开呼吸系统的放气门或放油塞子，或清理吸湿器时；有载调压开关油路上有工作时。

2.3 继电保护需要注意的事项

一般性检查。在电力系统中，继电保护装置装置的检查是不可缺少的一个步骤，无论哪种保护方式，一般性检查都是非常重要的，但是在实际操作过程中往往也是容易被忽略的部分。一般性检查包括如下几方面：机械特性、连接件是否紧固、焊接点是否虚焊、清洁等；将装置所有的插件拔下来检查一遍后重新插上，将所有的芯片按紧，并且检查是否虚接。检查过程中，务必将各元件、控制屏、保护屏、接线箱等部分的螺丝紧固作为一项重要工作来落实。

接地问题。继电保护工作中很重要的原因就是接地短路，因此在接地问题上应重点考虑：（1）保护屏的各个机箱、屏障等的接地，必须接在保护屏内的铜排上，通常生产厂家已做得质量较好，只需认真检查是否有异常发生即可。（2）电流、电压回路的接地务必保证可靠，如接地接在端子箱上，那么应检查端子箱的接地是否可靠，这些细节之处都是严重影响设备安全和人身安全的因素，一旦发生危险，这些问题将决定继电保护装置能否实现其功能。

定值区问题。计算机保护的一个优点是可以进行多个区域定值，不仅方便了电网运行方式变化，同时对更改线路情况下的定值问题也起到一定作用。在实际操作时必须注意定值区的数值是否正确，否则不仅对继电保护装置产生危害，也会对整个电力网络产生影响，阴此必须采用严格的管理和相应的技术手段来确保定值区的正确性。一般在在修改完定值后，必须打印定值单及定值区号，并且注意日期、变电站、修改人员及设备名称，必要时需两人同时在场并核对，在继电保护工作记录中注明定值编号。

3 结语

继电保护装置是电网系统中的一项关键设备，是保护电力系统安全、稳定运行的关键装置之一，随着电力技术的不断发展，对于继电保护装置可靠性和智能性的要求会不断提高，应用范围也将不断扩大，发展好继电保护技术将有着重大意义。

参考文献

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