浅谈电力系统的继电保护

浅谈电力系统的继电保护

电力系统由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产运输系统与用电设备等用电消耗系统组成。而在电力系统中常见有危险故障和一些异常运行状态，而这些现象会发展成事故，使整个系统或其中一部分的正常工作遭到破坏。因此，切除故障元件的时间必须要求短到十分之一秒甚至更短，所以要有一套自动装置来执行这一任务。文章阐述了断电保护的要求，分析了断电保护的抗干扰、纵联电流差保护、工频变化量方向保护技术。

标签：电力系统；断电保护；技术

1 引言

断电保护装置能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器或发出信号的一种自动装置。其主要任务是自动、迅速、有选择性的将故障原件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复运行。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

2 断电保护的基本要求

2.1 可靠性

保护装置的可靠性是指保护在应该动作时可靠动作，即不拒动，也称依赖性；不该动作时，既不误动，也称安全性。可靠性是由保护装置的制造质量、保护回路的连接和运行维护的水平决定。

2.2 选择性

选择性是指在电力系统发生故障时，保护装置仅将故障原件从系统中切除，尽量缩小因故障而停电的范围，保证无故障部分继续运行。只有合理的选择保护方式，并正确的进行整定才能保证保护装置良好的选择性，保护的选择和整定就是一个获得选择性的过程。

2.3 速动性

速动性是指在尽可能快速切除故障，减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。故障切除时间，它等于机电保护装置动作与断路器跳闸时间之和。

2.4 灵敏性

灵敏性是指保护装置对在其保护范围内发生的故障和不正常运行状态的反

应能力。要求保护装置对保护范围内发生的故障，无论此时系统运行方式是最大还是最小，也无论故障点位置、故障类型如何以及故障点过度电阻的大小，都能灵敏的反应。

保护装置的选择性、灵敏性、速动性和可靠性既互相联系又互相制约。在应用中，必须从全局出发来权衡。一般，在保证保护装置可靠性的前提下，为了满足选择性，在系统稳定的前提下，为了满足选择性，在系统稳定允许时，可以牺牲一些速动性；有时也暂时牺牲部分选择性来保证速动性，并采用自动重合闸或备用电源自动投入等措施予以补救。

3 电力系统断电保护的抗干扰

现代电力系统，尤其是发电厂与变电所内，是一个具有高强度电磁场环境的特殊地域。从电磁能量发送和接受的角度来看，站内的电气设备在正常和异常运行状态下都会产生或遭受到各种电磁干扰。例如高压电气设备的倒闸操作、低压交直流回路的电气设备操作、短路故障等所产生的瞬变过程，电气设备周围的静电场和磁场、电晕、雷电、电磁波辐射、人体与物体的静电放电等都会产生频率、瞬间电压较高的噪声，因此，装在高压变电所内的断电保护和自动装置不断受到正常运行情况下和某些特殊偶然情况下的强电磁场干扰。并使站内运行的二次设备，特别是断电保护装置，受到严重影响。

自从半导体技术引入断电保护装置，特别是近年来采用了微机型保护，高压变电所的强电磁干扰影响成为一个突出的问题。如何与变电所的电磁干扰相协调，已成为一个突出的问题。

为保证控制与断电保护装置的正常运行，一方面是这些装置本身应具有符合要求的抗干扰能力。另一方面应该采取相应措施使传到这些二次设备的干扰水平降低到它们可以接受的水平。提高断电保护的抗干扰能力可通过以下方法实现：（1）降低干扰源的能力、电压；（2）加强防护，减少干扰信号的侵入；（3）吸收干扰信号；（4）提高设备自身承受干扰的能力。

4 电力系统断电保护的纵联电流差保护

在理想情况下，根据被保护设备中是否有电流，就能够区分出是否有内部故障，是否应将被保护设备从系统中切除。实际情况下，由于电流互感器误差等因素的存在，在正常运行及外部故障时也会有一定量的不平衡电流流入差动断电器被保护设备，特别是在外部故障电流互感器饱和的情况下，误差将会大大增加，会有比较大的不平衡电流流入被保护设备。为防止差动保护误动，被保护设备的动作电流必须按躲过外部故障的最大不平衡电流来整定。

被保护设备为发电机、变压器和母线时，其各侧的电流互感器均在同一个厂站内，这时可由两种方式实现上诉的电流差动，一种方式是直接将设备各侧的电流接入到同一装置中，由该装置按照差动保护的公式进行分析比较，判断故障的区间；另一种方式是每个电流互感器的输出都接到一个采集装置中，然后通过通

信网络将各个采集装置联系在一起，实现差动算法。而当被保护设备为输电线路时，由于两端相距甚远，需要在每一侧都装设采集装置，然后利用通信线路来交换梁端的电流信息。

闭锁式纵联方向保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，不仅本侧保护不跳闸，而且由发信机向对侧发出闭锁信号，对侧收信机接收到闭锁信号后，闭锁该侧保护。在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧闭锁远离故障侧；在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送闭锁信号，两侧收信机接收不到闭锁信号，也就不会去闭锁保护，于是两侧方向元件均作用跳闸。

5 电力系统断电保护的工频变化量方向保护

根据电力系统故障分析理论，输电线上的短路故障可视为在故障点上突然叠加了一个与该点故障前电压大小相等、幅值相反的电源EF，而故障电流及故障时母线上的电压之间差值是由于该故障电源EF的作用所造成的，这样，当将系统所有电势均短接，仅保留在故障点上所加的故障电源EF，并规定了电流自母线流向线路为正时，便可根据电流方向确定出故障点是否在保护的正方向上。

现代电子技术的发展，使得欲想得到故障时电流及电压的变化量成为一件较为容易的事情。反应工频变化量的方向向断电器经通道控制可快速切除被保护线路全线范围内的各种类型故障，保护的灵敏度较高，基本上不受过度电阻的影响。

6 结束语

随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术、通信技术和人工智能技术以及继电保护理论的发展，继电保护技术还存在着很大的发展空间。其发展将出现原理突破和应用革命，由数字时代跨入信息化时代，发展到微机智能综合自动化水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的挑战，也为其提供了广阔的发展天地。

参考文献

[1]张秋增.浅谈电力系统继电保护技术的现状与发展[J].科技资讯，2009（04）.

[2]张恩伊.我国电力系统继电保护技术的现状与趋势[J].黑龙江科技信息，2011（02）.