继电保护技术在电气主设备中的应用

刘仕前

摘 要：随着电力系统的飞速发展，社会对继电保护提出了更高的要求，也对电气主设备中应用继电保护技术的要求日益提升。

关键词：电力系统；继电保护；电气主设备；仿真系统

中图分类号：TM771 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.158

作为当前社会稳定发展中的重要基础设施，电力系统的稳定运行是我国社会各行各业稳定发展的前提条件，同时，也是实现社会稳定的重要措施。随着当前社会对电力系统应用的要求不断提高，各项技术和设备在电力系统中得到了更多的应用，而继电保护技术正是电力输送过程中的基础和电力良好发展的前提。本文主要在对电气主设备保护现状分析的基础上，探讨继电保护技术在电气主设备中的应用和发展趋势。

1 电气主设备保护现状

在当前社会经济和科技水平不断发展的社会环境下，电力系统有了较为迅速的发展，同时，进一步提升了对继电保护技术的要求。在此过程中，各种计算机技术和信息技术的进步和发展带动了继电保护技术新发展模式和发展理念的创新，为电力系统的发展奠定了良好的前提条件。近年来，电气主设备保护分析取得了一定的成就，比如多回路法在发电机内部故障计算中的应用，为主设备内部故障保护奠定了理论基础，并通过动模系统和仿真系统对主设备保护进行检验，大大提升了各项新原理和新技术的验证水平。

1.1 双重化配置与主后一体化

在电气设备继电保护技术发展的过程中，双主双后保护配置方案逐渐在电气主设备继电保护领域中得到了应用，且在继电保护实施细则中对主设备的保护作了双重化规定，最终使双主双后保护方案转变成了电气主设备研制和设计过程中的指导准则，提升了现场的运行效率。

1.2 主设备保护的新原理

目前，对电气主设备故障过程中的电磁暂态过程、TA饱和特性和内部故障理论进行了深入研究，并在充分与实际动模、数字仿真相结合的基础上，形成了新的应用原理。

1.2.1 差动保护

对于应差动保护原理而言，较为常用的为两折线比率差动、三折线比率颤动、采样值差动和标积制动式差动，以上差动保护原理在电气主设备继电保护现场已经得到了较为广泛的应用。

1.2.2 励磁涌流

在电力系统工程中对励磁涌流原理的判断大多是以涌流波形与短路电流波形之间特征的不同分析的，并对励磁涌流和短路情况进行有效区分。此外，对于不同的涌流判别原理而言，其有一个共同的特点为当前出现故障合闸时，保护动作时间较长或保护动作的时间离散度较大。

1.2.3 TA饱和

TA饱和问题是电力工程各电气主设备继电保护中需要共同面对的问题，其主要是因为各大型发电机变压器组容量较大，造成电气主设备的故障电流分周期分量衰减时间常数增大，进而造成差动保护各侧TA传变暂态出现不一致或不饱和的现象。对于变压器而言，如果各侧的TA特性存在一定程度的差异，则会更易引起TA饱和，比如会引发区外故障，差动保护装置发生误动，进而引发母线近端区外故障，造成TA饱和。因此，差动保护需要相应稳定、可靠的TA饱和判断依据。

2 电气主设备继电保护的应用和发展趋势

2.1 保护装置一体化趋势

保护装置一体化趋势有以下3点：①在充分的资源共享环境下，同一个装置包含了被保护元件所有的模拟性，而在该种情况下可以利用电气量对保护逻辑进行判断和确定，使之更加完善和可靠，判据更具灵活使用性；②主后一体化装置的广泛应用给故障录波和后台分析带来了便利，对于任何一个故障启动或动作保护装置而言，其都能有效地对整个单元的所有模拟量进行记录，从而使现场故障的认定和分析更具便利性；③主后一体化装置的发展和应用便于电气主设备保护双重化的进一步实现，在主后共用一组TA的情况下，TA的断线概率会相应下降，且装置数量越少，其产生差动误动的概率则越低。

2.2 新型互感器的应用

相比于传统的电磁式TA非线性电流互感器而言，各类新型光电流互感器和光电压互感器的绝缘结构更加简化、动态范围和使用频带更大、铜材使用量较低，且在远距离传输的情况下不会发生相应的电位升高现象。

2.3 信息网络化发展

变电站监控和发电厂的电气监控系统对主设备的通信功能有着较高的要求，在监控系统的基础上实现保护动作的各项报文管理、数据处理和定值远方整定等，有利于电气智能设备运行深层次管理。在采用了大容量和高速度的微处理器和高速总线设计后，继电保护装置的各项数据处理功能和通信功能均有了较大程度的完善和提升，有利于保护信息化、网络化和动作化的实现。

2.4 故障分析技术

对于未来新一代的电气主设备而言，需要具有较为强大的故障录波功能。继电保护装置在报文和故障数据处理的基础上，还应可对故障发生前、后的各项模拟量、开关量、装置启动量和中间量的变化进行记录，并在将其上传至电气监控系统或保护信息管理系统后，通过应用软件对其保护动作进行分析。从本质上而言，其是通过故障再现的方式进行的保护性能的完善和改进。

2.5 自适应技术、智能技术和数字技术

对于自适应继电保护而言，基本思想是在与电力系统各种变化相互适应的基础上，实现保护性能的进一步改善。对于电气主设备保护而言，它与保护的定值和系统的变化是相互关联的，比如发电机失步保护和变压器零序保护等。目前，部分保护功能已初步具备了自适应能力，随着与微机保护技术相互关联的其他科技领域的技术和理论、自适应控制理论和通信技术等的应用，势必会大力促进自适应保护的快速发展。

参考文献

[1]王忠才.电气主设备继电保护技术解析[J].华东科技（学术版），2014（2）：225.

[2]樊凤霞.电气主设备继电保护技术分析[J].科技与生活，2013（1）：125.

〔编辑：张思楠〕