电力系统继电保护相关技术浅析

叶贵姣 国网湖南省电力公司岳阳供电公司华容供电分公司

一、电力系统继电保护现状

电气工程中的继电保护系统能有效地处理电力系统的故障，降低故障频率。20世纪70年代，我国开始引进相关继电保护保护技术。虽然这些技术起步较晚，但我国电力市场相对较大，促进了电力系统继电保护技术的发展。电力系统继电保护装置随着时代变迁经历了四个阶段，从初代电磁式装置到改进的晶体管式保护装置、随后出现的集成电路保护装置，再到现在技术成熟普遍使用的微机型继电保护装置。在我国电力部门，直到1984年才采用基于微机控制的微机继电保护技术，其具备更强的综合分析判断能。目前，微机继电保护技术有效运用于各种领域，在保证电力系统稳定性和可靠性方面发挥着重要作用。

二、电力系统继电保护的要求

电力系统同时为数以亿计的用电设备供电，供电可靠性成为电力部门最重要的评价标准。电力系统包括从发电到用电的一系列过程具有复杂性和耦合性，这使得其可靠、安全和稳定地运行面临诸多问题和考验，因而电力系统继电保护应具备四大特征。其一是可靠性，继电保护装置以多个电力电子器件组合设计而成，任一器件的误动作甚至损坏，都将使得电力系统继电保护无法正常工作，影响用户的用电体验，保护发生时应可靠动作，不该动作时应不产生误动，可靠性是继电保护装置性能最根本的特征。其二是灵敏性，灵敏性即保护范围内发生故障或不正常运行时，继电保护系统的反应能力。在复杂电路中，继电保护系统需要准确区分不同类型的电路故障并实现自动动作，对任意一种运行工况都必须快速、准确地产生保护动作，这要求其具有较高的灵敏性。其三是选择性，选择性是指当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻保护切除故障。通常电力系统继电保护系统会设置主保护和后备保护等环节，其在特定工况下进行选择性动作，例如为合理控制故障影响范围的扩大，后备保护只能在主保护失效的前提下动作，这是为了保证电力线系统故障影响范围的最小化。其四是快速性，快速性即为了提高电力系统的稳定性，缩小故障影响范围，减小故障设备或线路的损坏，提高自动重合闸和备用电源的效果等，保护装置应尽可能快地切除故障。

三、电力系统继电保护的关键技术

（一）过流保护

过流保护是电力系统继电保护中最广泛、最基础的技术，技术原理是根据电路中流过检测元件的电流量，进而判断电力系统的运行状态。在电力系统稳态运行条件下，流过电网电路的电流总是在一个稳定范围内波动。当短路故障等电路故障出现，电网电流会立刻随之增大，电网电压会随之降低，过流保护装置检测到电流增大后迅速产生保护动作，进而防止设备损坏。过流保护中最常见地是线路三段式电流保护。

（二）差动保护

差动保护是电力系统继电保护中十分常见的保护方案，它通常作为电力系统主设备的主保护，在继电保护中起到重要作用。差动保护电路结构较简单，灵敏度高，选择性好，故而在继电保护设计方案里，各关键电力主设备节点如发电机、电动机、变压器、电路母线、电阻电抗器等都需要安装差动保护。差动保护技术的原理是根据电流大小和相位关系来判断电网电路工况，当电流数值达到预设阈值，电路将自动切断电源，用以避免故障扩张。差动保护具有独立性，准确性和迅速性。

（三）瓦斯保护

瓦斯保护是电力系统变压器内部故障的主保护，其根据气体的成分和浓度来对电气故障进行区分进而产生保护动作。该保护主要用于油浸式变压器保护，由于变压器油的特殊性，受热后其会分解气体并上升，进而触发保护动作。在实际电路设计中，根据需求的不同，可设计轻瓦斯保护或重瓦斯保护，其都可对变压器做出实时动态检测并及时传导状态数据。轻瓦斯保护主要用于检测，仅将油箱内的气体状态传达用以进行故障分析和日常维护；重瓦斯保护在严重故障发生时实现自动断路跳闸，极大程度地保护电压器，有效控制影响范围。

四、结语

总之，电力系统故障问题对于供电安全及稳定有很大危害，使得继电保护技术显得尤为重要。因此，有必要对故障维修继电保护技术要点进行总结，加强维修人员相关技术的深入学习，以获得全面的技术应用能力，准确及时地应对各类事故。在未来，各新兴科技不断应用，继电保护技术将更加智能化，对电力系统地保护能力也将大大提高。