电力系统继电保护技术探析

孙亚男

摘 要：电网一旦出现事故，或者运行情况出现异常，就需要借助继电保护技术来保证电气设备及电力系统的安全运行。在经过长期的发展之后，我国目前的电力系统保护技术已经取得了较高成就，并面临着全新的发展趋势。本文探析了继电保护技术的概念、作用、发展现状及其发展趋势。

关键词：电力系统 继电保护 技术 探析

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0118-01

当代电力系统组成非常复杂，包括发电机、输配线路、母线、变压器及各种用电设备，很容易出现运行异常，甚至酿成危险故障进而诱发事故。在这种情况下，为了保证电气设备与电力系统的安全运行，借助继电保护技术的自动装置应运产生。探析该技术的概念、任务及发展现状，研究它的发展水平及趋势，对于促进电力系统的发展具有重大意义。

1 电力系统继电保护技术概述

（1）继电保护基本概念。由于电力系统非常复杂，一些外部或内部因素很容易诱发运行故障或异常运行状态，比较常见运行故障的有：单相接地、两相接地，三相接地，短路，相间短路等。常见的非正常运行状态包括：过电压，过负荷，振荡，次同步谐振，非全相运行等等。

上述问题一旦发生，很容易诱发安全事故，并导致部分或整个电力系统的正常工作遭受破坏，甚至酿成输电减少、大面积断电或电能质量下降等不能接受的严重问题。而为了避免这些后果，一旦元件出现故障必须在0.1秒甚至更短时间内予以切除。这个任务依靠手工操作是不现实的，只能依靠自动装置完成。电力系统继电保护技术就是在这种情况下产生的。

（2）继电保护技术作用。一旦电力系统本身或线路、发电机等被保护元件发生故障，依托继电保护技术的自动装置需要迅速、准确、自动、选择性地切除电力系统中的故障元件，以避免故障范围外扩，防止故障元件损坏继续恶化，保证电力系统无故障部分可以继续正常运行。如果这些被保护元件运行状态发生异常，继电保护装置需要及时做出反应予以自动调整，或者根据维护条件以图文信息、声光报警等形式向值班人员发出警报，提醒值班人员及时处理。这种情况下，一般只需保护系统根据异常运行的危害程度设置延时来避免非必要动作或误动作，无需快速动作。

（3）继电保护装置组成。根据继电保护装置的作用设定，其组成一般包括测量部分（与定值调整部分）、逻辑部分及执行部分。

（4）继电保护技术基本要求。继电保护装置的作用决定了其技术措施须满足动作选择性、动作速动性、动作灵敏性、动作可靠性等要求。这四点要求间联系紧密，存在着对立统一的关系。

①动作选择性。一旦发生故障，应首先由设备或者线路自身的保护装置切除故障。只有在该保护拒动时，才可以让相邻设备或线路保护装置切除。另外要遵照逐级配合原则，保证不同级电网发生故障时选择性加以切除。在故障部分被成功切除后，未发生故障部分应继续供电。

②动作速动性。一旦发生短路故障，保护装置应当尽快予以切除，以便提高电力系统的稳定性，缩小故障的波及范围，避免故障设备或线路进一步遭受损坏，并提高备用设备及自动重合闸自动投入的表现效果。

③动作灵敏性。一旦电力设备或输电线路在保护范围内出血金属性短路，继电保护装置应当具备符合规程的敏感系数。这一要求通过设定并校验继电保护装置的整定值来实现。

④动作可靠性。继电保护装置做出的保护动作应当精准可靠。正常运行时，应当做到可靠不动作。电力系统中的任何设备都不能在无保护状态下运行。可靠性也是对继电保护装置最根本的性能要求。

2 继电保护技术发展历程及趋势

（1）发展历程及现状。继电保护技术是为了适应电力系统的发展而产生并逐渐发展的。而计算机技术、微电子技术、网络通信技术的迅猛发展不断地为继电保护技术注入了新鲜发展活力。在1928年出现电子器件保护装置后，从二十世纪五十年代开始，机电保护技术开始了日新月异的发展，从最初的机电式时代发展到六十至八十年代的晶体管式时代，八十年代中叶到九十年代进一步跃进集成电路式时代，而后又在新世纪发展为微机式时代。目前，我国新建的变电站、发电厂及高压超高压输电线路等都已实现了大规模集成化数字式继电保护。

（2）发展趋势。目前，智能化与网络化技术在继电保护技术中得到了广泛的研究利用，促进继电保护技术呈现出网络化、计算机化、智能化、一体化的发展方向。随着微型计算机与微处理器的广泛普及，数字式时代已崭露端倪。

①计算机化。当代迅猛发展的计算机技术使得计算机在存储、运算、通讯等方面的性能都在不断提升，为继电保护技术实现计算机化奠定了技术。计算机化是继电保护装置必然的发展趋势，不但要求硬件微机化，更强调继电保护系统的信号数字化与功能软件化，大力提高继电保护性能的速动、灵敏与可靠，以争取电力系统更大的综合效益。

②网络化。从五十年代开始，通信技术逐渐与计算机技术相互结合研究并逐步融合为计算机网络技术。这一技术作为信息数据通信工具，通过与继电保护结合实现了电力系统的安全稳定运行，已经发展成为当代的信息技术支柱。目前，继电保护系统要求所有保护单元之间可以共享整个电力系统内运行状态与故障状况的信息数据，保证每个保护单元和重合闸装置都可以借助这些信息与数据的共享分析实现协调动作。这就要求整个电力系统内主要的电力设备保护装置都要借助计算机网络加以连接，逐步实现微机保护的网络化。网络化目前还在逐渐起步，日后仍然具有较大发展空间。

③智能化。近年来，人工神经网络、自适应理论、进化规划、遗传算法、小波理论、模糊逻辑等人工智能技术在电力系统多个领域都获得了广泛应用，推动继电保护技术研究向更高层次的智能化水平发展。智能电网中已普遍可以借助传感器实时监控发电、供电、输配电等设备的运行情况，并把数据收集起来经由网络系统整合分析，并实时监测全网的运行状况，实现了远程动态发挥保护功能及修正保护定值。

④综合智能化。继电保护系统不仅要实现保护功能，还应进行数据测量、控制、通信等操作，即要实现测量、控制、通信及保护等功能的综合自动化。这一系统打破了传统概念下二次系统内对各个专业界限与各类设备的划分原则，也突破了常规继电保护装置无法同调度控制中心实现通信的技术缺陷，赋予了电力系统自动化以更新的内容与含义。这一发展趋势代表了电力系统领域自动化技术的最新潮流。得益于科技的革命式发展，系统更为完善、功能更为健全、智能化水平更高的综合自动化电力系统一定会在我国智能电网建设中纷纷涌现，推动电网的安全性、稳定性与经济性达到新的水平。

3 结语

电力系统继电保护技术为保护电力系统的正常运行而逐步发展成熟，其作用与任务要求继电保护系统具备速动性、选择性、灵敏性、可靠性等要求。得益于计算机通信技术与电力系统的发展进步，继电保护技术在目前的微机式继电保护基础上进一步表现出全新的发展趋势。

参考文献

[1] 宁建宇.电力系统继电保护技术发展探析[J].中国科技信息，2012（5）.

[2] 王海军.电力系统继电保护技术的探析[J].内蒙古煤炭经济，2011（2）.