电力系统中继电保护技术论文

浅谈电力系统中继电保护技术
【摘要】本文结合工作实践，介绍了电力系统中继电保护的组成及其工作原理，结合几种典型的继电器比较，分析了继电保护装里可靠性提高的方法，讨论了继电保护常见故障及其影响因素和排除方法，并对未来继电保护技术的发展作出了展望。

【关健词】电力系统；继电器保护；可靠性；技术分析；
中图分类号：tm73文献标识码： a 文章编号：
前言
电力系统安全可靠性是电力传输过程中的关键技术问题，也是电力技术人员热点关注和着力解决的问题之一。

一般的电力及传输系统由发电系统、电压转换系统、系统母线、电路配送线路及用电设备终端等组成。

电力及电力传输系统过程中产生的故障属非正常运行，导致电力传输系统或其中部分子系统不能正常工作，因此，用电终端不能正常工作、配电系统功能损坏或供电质量下降，甚至造成电路传输设备和用户终端设备损坏和财产损失等。

电力系统各元件设备任何单元发生故障，都导致系统的不能正常运行。

因此，在发现、预测或检测到系统故障时，要求切断线路的时间短到0.1s 甚至更短。

1、继电保护工作原理
电力系统及电力传输系统供电过程中出现异常故障，由于故障的不可预见性会引起电流的陡增或者电压的陡降，同时电流电压间的相位角也会发生变化，为了避免上述问题，继电保护根据不同的功
能和原理出现不同原理和类型的继电保护器。

继电保护的种类很多，但其组成一般都是由测量模块、逻辑模块、执行模块组成，其组成原理如图1。

图1 一般继电器组成原理
逻辑模块根据测量模块输出比较值的大小、性质及产生的次序或上述多种参数的组合，进行逻辑运算，得到的逻辑值是决定是否动作的主要依据。

当逻辑值为真，即为1时，激励动作信号至执行模块，此刻，由执行模块立即响应或在规定的延时时刻执行掉电或者警报命令。

2、几种典型继电器的比较
根据下图2：设母线上由m个设备终端，根据电流定律，任意时刻，流入、流出系统的电流和应该为零，即i1+i2+i3+…+im=0，如果令i1+i2+i3+…+im=ic，则ic =0,把ic称为母线保护的差动电流。

当母线发生故障时，设流入故障点的电流为ir，则i1+i2+i3+…+im=ir，即ic=ir。

如电流ic大于母线保护的动作电流时，母线保护开始作用，使联结在母线上的故障点有效的断路器跳开。

因为电流差动继电器独立工作，所以能够正确区分近点和远点故障，因此它是一种可及时作用并且非常可靠的母线系统保护装置。

其中fb-1型和bcd-2型电流差动继电器曾在电力系统中广泛地应用。

图2 母线系统示意图
2.1电流差动继电器特性分析
电流差动继电器的动作特性线如图3所示，在ia和ib的直角坐标系上，直线oc平行于直线od，可得到电流差动继电器的动作区域为平行线oc,od上部和下部区域，直线oc. od斜率均为1。

直线oa表示母线流入和流出的电流相等，可以表示为:ia/ib=1。

直线ob表示电流互感器的误差为0.1的直线，可以表示为:ia/ib =-0.90由图上分析可知，直线od和ob相交，说明当电流互感器存在误差为0.1时，电流差动继电器将发生误判别，产生误动作。

当ia/ib=0. 5时表示母线短路时有一半的电流流出，不难得到其在电流很小时即和电流差动继电器动作区域相交。

因此从以上分析可知电流差动继电器是不能用于大电流流出的母线系统。

图3 差动继电器的动作特性线图4 比率差动继电器的动作特性线
2.2比率差动继电器特性分析
比率差动继电器的动作特征线如图4所示，做出0.5的电流流出线、0.1电流互感器误差线和继电器动作线，如图4所示，此时k 大于等于1/3时。

保护的动作线和10%误差线无法相交，继电器的动作线和50%电流流出线是平行的，因此该类继电器抗ct误差能力较好，并适用母线短路电流为50%的情况。

在图4中，若k=0.7或者更大，则继电器电流流出为50%时会错误判决，产生误动作。

因此不同的系数对应于不同的电流流出数值。

3、继电保护常见故障影响及排除研究
3.1电流互感器饱和对配电系统的影响
电流互感器饱和对变电设备和配电保护的影响非常大，随着配电系统设备终端负荷的不断增容，系统如果发生短路，其短路电流很大，当系统靠近终端设备区发生短路时，电流固然大，可以达到或接近电流互感器单次额定电流的百倍量级。

在常态短路情形下，越大，电流互感器误差随着一次短路电流倍数增大而增大，当电流速断保护使灵敏度低时就可能阻止动作。

在线路短路时，由于电流互感器电流饱和，再次感应的二次电流小或接近于零，也会导致定时限过流保护装置无法动作。

当在配电系统的出口线过流保护拒动作导致配电所进口线保护动作了，则使整个配电系统断电。

3.2开关保护设备选择不当造成影响
开关保护设备的选择也很重要，现在，多数配电都采用了在高负荷密集区建立开关站，即采用变电所一一开关站一一配电变压器的供电输电方式。

在未实现继电保护自动化的开关站内，广泛采用负荷开关或与其组合的继电器设备系统作为开关保护设备。

通常来说，对开关站入口线路采用负荷开关实现日常分合负载电流不设保护;对直接带配电变压设备的出口线路选用负荷开关组合电器;通常为负荷开关与熔断器组合的电器，因此在造成配电所出口故障时，开关站容易越级跳闸。

3.3继电保护系统故障信息的排除
故障信息处理模块主要实现以下功能：(1)与不同厂家、不同型
号的厂站端子系统进行通信，获取各种实时信息并进行处理、显示和存储；(2)对主站、子站历史数据进行查询、管理和统计分析:全面分析和定位故障，对录波文件进行波形分析，利用故障线路两端的记录数据，采用双端测距，完成各种复杂的计算，达到对故障点的精确定位，根据故障分析结果，自动判断相关装置的动作行为是否正确。

3.4继电保护中常见隐形故障的排除
经过调查，现在用电系统上有四分之三以上的停电事故都是由于电力系统保护系统的造成的，继电保护存在很多隐形故障，当前已经成为电力配电系统工程技术人员研究解决的热点问题之一，大多文章中都强调对继电保护隐形故障的分析。

对干重要的输电线路，在跳闸元件故障情况下所有的本地的和远地的跳闸指令有效。

所有的这些设计需要有一个更可靠的继电保护系统。

完成这样的设计才能使一个配电系统在正常操作运行时具有足够的安全系数。

4、继电保护技术的发展展望
(1)信息化。

随着计算机等现代通讯技术的迅猛发展.基于cpu核实现的硬件保护也在不断发展。

自动化芯片控制的电路保护硬件已经历的发展阶段为:从16位单cpu结构的微机保护发展到32位多cpu结构，后又发展到总线结构，性能和响应速度大大提高，目前开始得到广泛应用。

(2)网络化。

计算机网络在信息处理和数据通信过程中已成为当今国家能源和国民经济建设作用，网络化带来的便利，近年来也逐
渐开始应用到电力传输与配电系统中来。

(3)智能化。

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、模糊算法和自适应算法等在电力系统自动化相关领域都得到了广泛应用，在继电保护领域应用的研究和应用也逐渐兴起。

在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，使保护、控制、测量、数据通信一体化，并逐渐实现继电保护的智能化，是当今乃至今后电力及电力传输系统继电保护技术发展的主要方向。

结束语
综上所述，在电力系统中人工无法实现的情况下，需要继电保护装置来完成瞬间切断。

因此，继电器是构成继电保护装置的核心元件，是当采集量的变化满足上限要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定阶跃变化的一种自动器件。

对电力系统中继电保护技术的应用和研究，还需大力深入探索。

【参考文献：】
1 赵洪建，几种母线保护差动继电器的比较[j].电站系统工程，第25卷第2期；
2 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，2009,4；
3 金午桥，变电站自动化系统发展策略[j] ；。