浅谈继电保护的应用

浅谈继电保护的应用

【摘要】在现代的电力系统运行中，继电保护技术的运用可以保证系统安全、平稳运行。该技术在高压线路保护、低压网络保护及电容器保护等领域发挥着十分重要的作用。本文首先分析了继电保护技术的发展现状，并研究了主要的继电保护技术，最后对继电技术的发展趋势进行了探讨。

【关键词】电力系统微机继电保护应用研究

1 继电保护技术概述

近年来，电力系统得到了飞速的发展。提高系统的运行效率和运行质量成为需要迫切解决的技术问题。而继电保护技术是解决问题的核心技术之一。继电保护技术是指在系统正常用电过程中，可以对电路故障发出警报信号，并能够有效防止事故发生的一种自动化技术。继电保护技术的原理是通过检测系统中电气元件发生异常情况时电气量（频率、电压、电流）的变化，并完成继电保护动作。其核心是继电保护装置。近些年，继电保护装置从原来的机电整流式向集成微机式发展。将计算机技术融入到继电保护装置，使继电保护技术得到进一步的发展，同时使继电保护性能进一步的增强（如图1）。

微机继电保护技术的主要特点：（1）提高运行正确率，计算机的数据处理技术使得继电保护装置具备十分强的记忆能力，同时运用自动控制等技术，使继电保护装置可以更优的完成故障保护功能，提高了系统运行的正确率。（2）良好的监控管理操作性，该技术中运用的一些核心器件不受外在环境的影响，可以带来良好的功效。而且保护装置利用计算机保护装置，具备了可监控性，从而大大降低了成本。（3）增强辅助功能和兼容性，继电保护装置在制造上采用通用兼容的原理，易于统一标准，而且保护装置的体积较小，可以减少盘未的数量，在此基础上可以扩展其他辅助功能。

2 继电保护技术的历史与现状

20世纪中期，基于晶体管的继电保护技术得到蓬勃发展和广泛应用。随后，专家学者对基于集成运算放大器的集成电路保护技术进行了研究，到80年代末集成电路保护技术趋于成熟，逐渐替代了晶体管保护技术。直到90年代，基于集成电路的保护技术一直占据着主导地位。在此期间，我国对基于计算机的保护技术开始了研究，取得了辉煌的成果。相继研制了不同型式、不同原理的微机保护装置。在主设备方面，关于微机相电压补偿方式高频保护、微机线路保护装置、发电机保护和发电机-变压器组保护技术都获得巨大进展。至此，不同原理和机型的微机保护装置为电力系统提供了性能优良、可靠地继电保护装置。同时，在微机保护算法等方面也取得了大量的理论成果。我国继电保护技术进入微机化时代。

3 继电保护技术的配置和应用

3.1 继电保护装置的任务

继电保护装置利用系统中电子器件发生短路等异常情况时电气量的变化完成继电保护的动作。其主要任务在于：（1）供电系统正常运行时，安全地监视各个设备的运行状况，为工作人员提供可靠的运行依据；（2）在系统发生故障时，快速。自动地选择性屏蔽故障部分，从而保证系统其它部分继续正常运行。（3）供电系统出现异常运行工作时，能准确地及时发出警报，通知工作人员进行处理。

3.2 继电保护装置的基本要求

（1）可靠性。保证装置能够反应正确的动作，且随时处于监控状态。不具备可靠性的保护装置或许成为直接造成故障或矿大事故的根源。为保障保护装置具备可靠性，要求组成装置的各个元件质量可靠，运行维护得到。同样要求装置的设计原理、整定计算和安装调试正确无误。保护系统应尽可能简单有效，提高系统保护的可靠性。

（2）选择性。指当供电系统发生故障时，保护装置能够有选择的将发生故障部分切除。即保护装置首先断开离故障点最近的断路器，保障系统中非故障部分可以继续正常运行。

（3）速动性。指保护装置能够快速地切除电路故障部分。缩短故障的切除时间，可以减轻短路电流对设备的损坏程度，加快系统的恢复，为电气设备自启动创造有利条件，同时提高了发电机并列运行的稳定性。

（4）灵敏性。指继电保护装置对异常工作的反应能力。保护装置的灵敏度用灵敏系数衡量。在装置的保护范围之内，不管短路性质如何，不管短路点位置如何，保护装置应都能够实现保护动作。但在保护区外，该装置不应该构成任何错误动作。

3.3 继电保护技术的应用

在电力系统建设与运行中，高压线路、低压网络及各种电气设备均装载了相应的微机继电保护装置，其主要用于高压线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统应用包括母线继电保护装置的应用，对非并列运行的分段母线装载电流速断保护。另外，还需装置过电流保护。对等级较低的配电所可以不装设电流保护。

继电保护装置在变电站中的应用包括：（1）主变保护：包含主保护和后备保护，主保护通常是差动保护和瓦斯保护，后备保护通常是过负荷保护或过流保护；（2）母线保护：需同时装载限时电流速断保护和过电流保护；（3）电容器保护：其主要包括过压保护、失压保护以及过流保护；（4）线路保护：通常采用二段或三段式电流保护，其中一段是速断电流保护，二段是速断限时电流保护，三段是过电流保护。微机继电保护技术的快速发展推动了继电保护装置的广泛使用。根

据不同的需求，研发出不同原理、不同机型的保护装置。

4 继电保护技术的发展方向

4.1 智能化

随着计算机技术在电力系统继电保护领域中的广泛应用，许多新的计算机控制方法不断被应用于继电保护当中。比如专家系统、人工神经网络、遗传算法、小波理论、模糊逻辑等人工智能技术，从而对继电保护的研究向智能化方向发展。如利用人工神经网络来实现故障的类型判别；或将过渡电阻短路归为非线性问题。人工智能技术的不断发展推动了继电保护技术的智能化发展。结合不同的智能技术，分析不确定因素对系统的影响，以提高系统的可靠性，是智能保护的主要方向。

4.2 计算机化

系统运行中微机继电保护装置的动作准确率明显高于其他保护装置。继电保护装置的计算机化是绝对的发展优势。微机继电保护装置以中央处理器为核心，依据数据采集系统到的系统的实时状态数据，根据选定算法来检测系统是否发生故障以及故障的范围、性质等，做出是否切断或报警等判断。微机继电保护由计算机程序实现，其中CPU是计算机系统自动控制的指婚中心，计算机程序运行在CPU上。所以CPU的性能在很大程度上决定了计算机系统性能的好坏。

4.3 网络化

网络型继电保护是一种新型的继电保护技术，是微机保护技术发展的趋势。它建立在网络技术、计算机技术、通信技术基础之上，利用计算机网络实现各种保护功能，包括线路保护、母线保护、变压器保护等。网络型继电保护的优点是共享数据，能够实现本来由光纤保护、高频保护才可以实现的纵联保护。此外，通过分站保护系统采集到所有断路器的电流量、母线电压量。所以易于实现母线保护，且不需要其他的母线保护装置。网络保护系统的拓扑结构采用简单的环形结构、星型结构、总线结构。因为继电保护的重要性，需要采取可靠的网络安全控制策略，来确保网络保护系统的安全。

4.4 自动化

现代网络技术、计算机技术为改变电力系统监视、保护、控制提供了系统集成和优化组合的技术基础。高压变电站经历着技术创新，即实现自动化和继电保护的结合。其体现在远程控制与信息共享、集成与资源共享。以远方终端单元、微机保护装置为核心，将变电所的控制、测量等融入计算机系统，提高系统的可靠性。综合自动化系统打破传统二次系统设备划分原则，克服了常规保护装置不能与控制中心通信的缺陷，赋予了变电所自动化新的含义和内容。

5 结语