继电保护与电力系统灾变防治

摘要：文章对电力系统灾变事故中继电保护的作用进行了分析，对继电保护提出了具体的要求，以提高灾变防治的能力，并对灾变防治角度下的继电保护研究目标进行了探讨。

关键词：继电保护；电力系统；灾变防治

中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0128-02

目前，大的停电事故在世界各国都存在，这些事故的诱因是局部的、偶然的，由于当前的电网结构特点，也导致了事故涉及的范围迅速扩大，形成连锁反应，最终导致整个电网瘫痪，造成电力系统灾变事故发生。其后果非常严重，表现为中断经济活动，如列车停运、工厂停产、供水中断、通信中断等，同时也会引发一些社会问题，如自动取款机不能取款，病人得不到救治，发生盗抢事件等。不同灾变事故的发生原因与规模也不同，但是却存在着共同的特点，都是由于电力供给短缺、输变电能力不足、备用容量不足、设备老化陈旧、技术不成熟及继电保护装置错误动作等。在我国，电力形势非常严峻，面临着电力事业快速发展、电能需求快速增长的局面，但仍旧是供不应求，呈现出不同程度的电力紧张局面。稍有不慎，极有可能引发灾变事故，这也是每一个电力工作者及人们关注的问题。本文主要从电力系统继电保护入手，对电力系统中继电保护在灾变防治中的作用进行分析，并对灾变防治中的继电保护提出更高的要求。

1 电力系统灾变中的继电保护

继电保护既有积极的作用也有消极的作用。首先，积极作用。从国外多起灾变事故调查结果来看，设备主保护未出现错误动作，后备保护均未拒动。就电力系统设备自身安全来说，这个结果是令人满意的。如果在发生严重过负荷或故障时，电力设备未被保护动作切除，那么就会引发大面积停电，甚至设备严重损坏的局面，因此，单就这一方面，继电保护的作用非常大。其次，消极作用。国外某大停电事故中调查结果显示，直接原因是由于继电保护错误动作，是电抗器或变压器故障的瓦斯继电器错误动作报警，此时调度人员下达了切除变压器的命令，调度人员的这一操作过程是符合规定的。但是，由于存在一台过负荷继电器因为错误接线与选线，将正常负荷误认为是故障，自动将已经转移过来的重负荷线路切除，继而引发了连锁反应，导致大面积的停电事故发生。

2 继电保护在灾变防治中的要求

2.1 对故障设备能够快速、可靠、有选择地切除

为了保证电力系统的稳定、安全运行，继电保护的动作必须要可靠，无论是出现故障后的拒动，还是未出现故障时的误动，其结果都有可能引发严重的灾变事故。因此，只有继电保护，能够对故障设备快速、可靠、有选择性地进行切除，能够有效地将电网局部故障控制在一定范围内，避免引起大面积的停电事故。

2.2 能够快速恢复由于误动或瞬时性故障引起的设备停转

继电保护在电力系统中属于开环系统，如果保护电气量达到预设的保护动作定值以后，会发出动作，这个动作不管对错，都是一次性的，当然也包括动作发生后，故障是否消失。而重合闸技术，是将故障设备切除以后的设备投入运行的一种保护技术。继电器与重合闸组成在一起，能够将永久性故障设备真正切除掉，形成闭环控制系统。所以，在继电保护中，重合闸技术是必要的，尤其是在备用设备容量较小的场合，特别适用。在实际电力系统中，重合闸成功率是非常高的。

2.3 保护范围的扩大

在电力系统中引入具体设备的保护思想，继电保护本身作为保护电力系统的第一道防线，在目前看来应该将这一防线扩大，扩展到第二，甚至是第三道防线；还可以将单个设备保护扩展到整个区域或者是整个电网的保护中，将保护结果从切除单个不正常运转设备或单个故障转换成切负荷层面，甚至是切除整个系列的设备。现阶段的继电保护主要针对的是单个设备，这种保护理念在保护单个设备方面达到了效果，但是对于整个电力的保护，效果还难以达到。

3 针对电力系统灾变防治的继电保护研究

3.1 提高继电保护的正确动作率

在系统出现严重不正常运行状态或者发生故障以后，继电保护会自动发出动作，继电保护在发出动作以后，整个网络拓扑结构会发生变化，不管是正确的动作还是错误的动作，其影响都是非常大的。当前，我国的线路保护中继电保护正确动作率比较高，但是对于主设备保护而言，正确动作率相对较低，对于这一问题必须要尽快解决，因为由于继电保护误动引发的大面积停电事故，不止是在线路保护中，而设备保护中也会出现。

3.2 对快速继电保护的研究

在故障发生以后，能够快速切除故障区域，能够使故障造成的不平衡能量降至最低，为系统在故障发生后的稳定运行提供了时间。近些年，行波保护与无通道保护研究是国内外开展的快速继电保护的典型案例。首先，行波保护。是对故障线路产生的暂态行波信息的反映，分为行波方向保护、行波距离保护及差动保护等类别。CT饱和、过渡电阻及长线分布电容对行波保护不产生影响，行波保护对电力系统震荡也不会反映出来，因此与传统的继电保护相比，具有显著的优势。因为行波保护是利用故障产生的瞬间出现的暂态行波故障信息动作进行分析，因此不花费大量时间等待故障数据，有效地提高了保护动作的速度。目前，主要针对如何提高动作的准确性与可靠性进行研究。其次，无通道保护。这是一种利用一端电气量进行判断，构成全线相继速动或全线速动的继电保护方式。按照电气量使用的差异，可分为工频无通道保护与暂态无通道保护，前者是利用线路健全向传输过来的另一端开关动作信息而产生的动作；后者则是对线路发生故障后，出现的高频暂态信息而产生的动作。

3.3 对自动重合闸技术的深入研究

重合闸技术在电力系统灾变防治中具有重要的作用。但是盲目地重合闸有可能会成功，但也有可能失败。成功则系统安全运行，一旦失败，不但对故障的发展不能阻止，而且会导致故障快速地蔓延开，引发严重事故。最优自动重合闸指的是能够对永久故障、瞬时故障进行识别，能够完成自动检测，且能在最佳时间完成重合闸。对永久故障与瞬时故障识别的原理在20世纪八十年代中期就已经提出，当时主要针对的是单相重合闸，主要依据是，瞬时故障伴有故障电弧，切除故障线路后，电弧消失，而接地相由于互感作用与电容耦合产生高电压；永久故障，在故障点没有电弧，而且接地相的电压也比较低。根据这一差别对永久性与瞬时性故障进行判别。重合闸时间最佳主要是针对永久性故障而言的，在无法判断故障是瞬时性还是永久性的时候，根据重合时间进行重合，不会加剧系统的震荡。最优自动重合闸技术的使用，瞬时性故障几乎对系统没有影响。

4 开展电网安全保护研究

继电保护防范根据安全稳定导则的划分，属于第一道防线，而实际情况是继电保护在故障发展的整个过程中都起着作用，不但能够防止新故障的出现，还能够防止切负荷、切机的过程，而且对系统处于孤岛运行中可能出现的低压、过负荷等进行防范。而电力系统安全保护系统正是对于后几种保护作用提出的一种新的保护方式，可以分为无功平衡保护系统与有功平衡保护系统。其思想是首先对系统的功率平衡进行保证，然后根据单个设备的容量大小来选择系统控制的具体方法，包含切负荷和切机。其保护范围不是单个设备，而是整个电力系统，保护动作也不是切除过载设备或故障，而是决定切除哪些负荷或发电机。该技术的实现需要快速、实时收集并处理信息，随着计算机网络技术的发展，该技术的实现变得非常简单。

5 结语

从电力系统灾变防治角度对继电保护的作用进行分析，要求继电保护在灾变事故中动作必须正确，对继电保护的潜力要进一步挖掘，研发新型的继电保护与自动重合闸技术，在计算机技术、网络通信技术发展的基础上，建立电力系统安全保护系统，为电力系统灾变防治奠定坚实的基础。

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作者简介：杨明（1982—），男，国网湖南省电力公司株洲供电分公司工程师，研究方向：变电二次设备

检修。