电气设备继电保护技术分析

何向国

摘 要：随着我国电网建设不断发展，继电保护作为一种电网的必要保护措施，广泛应用于各级电力系统中，尤其是在110kV及以上电压等级中应用更为广泛，继电保护在电网中具有十分重要的作用，可以保护电网安全。本文对继电保护的应用技术进行分析与探讨，旨在提高电力系统的安全性与稳定性。

关键词：电力系统 继电保护 保护技术

中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）05-0-01

引言

电气设备在电力系统中具有十分重要的地位，是电力企业和电力系统稳定运行的关键。在电气设备使用过程中往往存在一些质量问题，定期做好检修管理可以在一定程度上解决电气设备的质量问题，提高电力系统运行的稳定性与安全性。继电保护是电力设备运行过程中的重要保护措施，当电力系统设备出现不正常反应的时候可以及时切除系统故障，能够对电力系统进行有效的保护。随着电力系统的不断升级，计算机技术和信息技术的不断应用，也使得继电保护装置不断升级，在选择继电保护装置的时候应该要注意选择性、速动性、灵敏性、可靠性等基本原则，对继电设备进行合理选择和应用，以提高电力系统的安全性与稳定性。

一、电力系统中大型设备的保护现状

与高压线路的继电保护系统相比较而言，电力系统的主设备的继电保护工作处于落后的状态，电力系统的主设备有高压并联电抗器、母线、变压器、发电机等，这些设备的保护工作处于落后的状态，也造成了电力主设备的运行安全性和稳定性受到较大威胁。随着信息化技术的不断发展和应用，我国电力行业的发展也越来越迅速，电气设备也逐渐实现智能化，智能化电气设备是信息化技术和智能化技术在电力行业中应用的产物，是依据互联网技术建成的现代化设施设备，可以提高变电系统的管理水平和管理效率。电气设备主要包括智能化一次设备和网络化二次设备，通过这些设备的分层搭建，形成新型的智能控制网络，对整个电力系统进行自动化控制，实现智能化电气设备之间的信息共享和相互操作，同时，智能化电气设备的还具有数字化和信息化的基本特点。当前电气设备的继电保护现状如下：

第一，电气设备继电保护的灵敏性大大提升，继电保护是对电力系统进行保护的主要部分，根据当前我国电力系统的运行情况，对继电保护装置提出四个基本要求，即具有选择性、速动性、可靠性、选择性。其中选择性以及灵敏性是最关键的内容，继电保护设备的速动性以及电力的可靠性与GOOSE有关。在条件相同的一次设备和二次设备之下，电气设备的继电保护与传统的直接采用跳闸进行保护的方式相比而言，采用了GOOSE报文，这一报文需要经过网络将信息发送给智能操作系统，在传输的时候也增加了中间环节，使得继电保护的总动作时间变长，对保护时间进行延长也是一个十分关键的环节，通过相应的设备可以将延长的时间稳定的控制在相应时间范围之内。电气设备的继电保护系统采用了GOOSE之后，就可以通过网络来控制跳闸、启动、锁闭等操作，与传统的回路跳闸方式相比，其可靠性有了很大程度的提升

第二，可以实现分布式保护。在电力系统中，继电保护的主保护主要是通过保护装置实现的，这一保护装置是多功能的，保护装置的功能以及用户所选择的保护逻辑程序确定了元件的保护逻辑。后备保护则主要取决于系统的元件或者一些设备的重要性，可以选择近后备或者远后备的基本原则进行保护。在高压输电网络中一般采用两套主保护方案，唯一需要集中保护的设备是母差保护。分布式保护方案主要依靠GOOSE信息传输的中机制对等通信方式进行通信保护。

第三，主设备保护的主后一体化趋势以及双重化配置。近年来，双主双后保护配置方案在电力主设备的保护领域应用越来越广泛，尤其是电力系统出台了细致的主设备保护规定之后，双主双后保护方案成为主设备保护发展的主要方向和准则，为现场的运行提供了很大的方便。双主双后的保护实现方式针对的是一个具体的被保护的对象，需要配置两套独立的保护方案，每一套保护方案都由两个CPU组成，两套独立的保护方案可以实现对电力系统的有效保护，当遇到某防护方案不能使用的时候可以立即使用另一套方案对电力系统进行保护。

二、电气设备继电保护技术

1.变压器保护

变压器是最主要的电气设备，变压器稳定运行是电力系统稳定运行的关键，变压器保护技术主要有以下几种：

1.1变压器差动保护。为了实现对变压器的差动保护，一般在变压器需要保护的一侧设置专门的监测装置，对变压器的电流以及电压情况进行检监测，用电发现变压器出现异常的电流或者电压状况，都要及时对其进行处理。由于监控的范围有限，一般不能对临近的区域发生的故障进行区分，因此需要充分考虑到临近的保护状态来设置相应的保护参数，实现对变压器的有效保护。为了增强系统的选择性，一般可以设置较小的保护范围，较长的动作延长时间，但这种方式也可能导致出现故障的变压器不能被及时隔离，从而加重了变压器受到危害的程度。为了能够对保护范围内外的各种故障进行准确判断，就需要在被保护的变压器两端都设置相应的监控装置，从而能够对故障元件的電流进行掌控，对电气设备进行保护。

1.2瓦斯保护。瓦斯继电器在电力系统中的应用十分广泛，随着技术不断改进，当前使用最多的是旋转挡板式瓦斯继电器，这种继电器已经取代了传统的浮筒式瓦斯继电器，对由于密封性差造成的漏油现象引发的误动现象有很好的防护作用，提高了继电保护的可靠性。

1.3变压器后备保护。过电流是变压器使用过程中的一种常见故障，对变压器的损害较大，严重的时候会导致变压器烧毁。因此，在继电保护中应该要加强对变压器后备保护的设计，可以在变压器的电源一侧安装过电流保护器，从而使得系统出现过电流状态的时候可以及时断开变压器。在变压器上安装后备过电流保护装置之后会导致系统的接线比较复杂。

1.4自耦变压器保护。自耦变压器是一种新型的变压器设备，与传统的变压器相比较而言，其成本较低，体积较小，在实际的应用过程中也具有较高的灵活性，一般用作联络变压器使用。在自耦变压器保护中主要有两种方式，一种是接地保护，一种是过负荷保护。接地保护指的是将自耦变压器直接接地，系统的短路位置与通过接地点的电流强度有很大关系。过负荷保护则主要是针对变压器运行过程中的负荷情况而定的，因为变压器运行过程中对每一侧的负荷情况都有影响， 负荷的分布情况又会产生影响，当前变压器中各侧开始送电的时候，因为公共绕组容量的制约作用，公共绕组在自耦变压器还没有达到最大电流的时候就已经超出了负荷，因此在自耦变压器过负荷保护过程中必须要根据实际情况确定保护方案。

2.分布式母差保护

分布式母差是电气设备继电保护装置中的重要组成部分，按照分布式设计，每一个间隔内都存在独立母线保护功能，分布式母差保护按照结构划分，可以分为有主站和无主站分布式母差保护，这两者的共同点是被保护的母线所连接的每一个元件回路上都装设了母线保护单元，不同点在于有的主站的分布式母差保护有一个后台主机作为支撑，主机可以通过通信网汇总所有单元采样数据、开关状态等信息，给母差保护提供支持，并且向有关的回路发出跳闸指令。而无主站的分布式母差保护则没有可用的后台主机，每一个保护单元除了对本回路中的电流进行采样之外，还要通过通信网络与其他回路进行连接，获得其他回路的电流采样值。在这种保护结构中，每一个单元都可以独立计算和判断母线的故障，一旦某个保护单元被判断为母线故障，则可以将这个回路从母线上断开，而不影响其他的回路。

3.发电机保护

针对发电机保护，主要从两个方面着手。第一，提高定子接地保护的动作灵敏度。在发电机运行过程中，有很多因素都可能会导致过电压，这就要求中性点在接地过程中应该要经过配电变压器。为了最大限度的提高定子接地保护动作的灵敏程度，可以将数值较小的电阻安装在变压器上，从而最大限度地提升定子接地的灵敏度，并且能够有效地防止过电压对发电机造化的损害。第二，失磁保护。失磁保护过程中最关键的是保护的精度，当前发动机失磁保护的精度重要受到失磁保护组件结构的影响，比如阻抗元件、母线低压元件、闭锁元件，阻抗元件主要是为了检查出失磁故障，母线低电压元件则主要是用于监视母线的电压，从而保障系統安全，在实际操作过程中应该要选取发电机断路器连接母线的电压，一般设置为母线额定电压的0.8～0.85倍即可。

结语

综上所述，随着电力行业的不断发展，电网的覆盖率越来越大，在电网发展过程中，有很多因素都可能会引发系统的故障，给人们的生产生活带来较大损失。继电保护是电力系统保护系统中的重要部分，在进行电力系统保护的时候必须要对继电保护装置进行合理设置，并且对继电保护方案进行设计，以提高电力系统的继电保护水平。

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