电力系统继电保护的现状与发展趋势

电力系统继电保护的现状与发展趋势

继电保护是对测量继电器与逻辑继电器进行合理整定，使之完成待定功能。电力系统继电保护主要应用在电力系统线路、元件上的保护。本文从继电保护的发展状况出发，分析了电力系统继电器保护的原理，对继电保护技术的发展趋势进行了阐述。

标签：电力系统；继电保护；现状；原理；趋势

电力系统由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备组成。在电力系统中经常出现一系列的故障问题，长期发展会引发事故，使工作无法正常进行，以致整个系统遭到严重的破坏，影响用户用电的正常使用，甚至会损害设备，对人身造成伤害。因此，加强电力系统的保护具有极为重要的作用。

1 继电保护的发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里得到很大发展。

2 电力系统继电器保护的原理

2.1 电力系统继电保护的基本要求

为实现其目标，作用与跳闸的继电保护装置在技术性能上必须满足以下四个基本要求：

2.1.1 选择性

其基本含义是保护装置动作时，仅将基本元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少，以保证系统中非故障部分继续安全运行。

2.1.2 速动性

速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能减轻故障設备的损坏程度，减小用户在低电压情况下工作的时间，提高电力系统的稳定性。

故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和。目前保护动作速度最快的约0.02s，加上快速断路器的动作时间，故障可在0.1s以内切除。

应考虑不同电网对故障切除时间的具体要求和经济性、运行维护水平等条件以便确定合理的保护动作时间。

2.1.3 灵敏性

保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性（灵敏度）。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。

2.1.4 可靠性

可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其他任何情况下，则不应该动作（即不误动）。可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。一般来说，保护装置的组成元件质量越好、接线越简单、回路继电器的触点和接插件数越少，保护装置就越可靠。同时保护装置恰当的配置与选用、正确的安装与调试、良好的运行维护，对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。

2.2 电力系统继电保护的基本原理

继电保护装置要起到反事故的自动装置作用，必须正确区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。对此，通过检测各种状态下被保护元件所反应的各种物理量的变化予以鉴别。依据反应的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护。

2.2.1 反应-断电器量的保护

电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装设的各种变换器可以检测、比较并鉴别出故障时这些基本参数与正常运行时的差别就可以构成各种不同原理的继电保护装置。例如，反应电流增大构成过电流保护；反应电流与电压间的相位角变化构成方向保护；反应电压与电流的比值的变化构成的距离保护等。

这一大类的保护是立足于被保护元件一端，对比两种运行状态的某一电气量的变化并依次特点构成保护，及反应一端电气量的保护。

2.2.2 反应两端电气量的保护

如果同时检测并比较在内部故障与外部故障（包括正常运行状态）两种工况下的两端电气量，可以发现它们之间有明显的区别，从而以这些差别作为判据即可构成反应两端电气量的保护。

2.2.3 反应非电气量的保护

如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成装设在电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。

3 继电保护技术的发展趋势

3.1 计算机化

随着现代科技的不断进步，计算机硬件的快速发展，使得微机保护硬件得到了较好的技术支持，在微机线路保护硬件的发展历程中，性能大大提高。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机做成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机。因此，用成套工控机做成继电保护的时机己经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。

3.2 网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱。由于缺乏强有力的数据通信手段，目前的继电保护装置只能反应保护安装处的电气量，切除故障元件，缩小事故影响范围。于是，人们提出了系统保护的概念，将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，实现继电保护能保证全系统的安全稳定运行，即每个保护单元都能分享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。要真正实现保护对电力系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。在这方面，天津大学提出了一种分布式母线保护的原理，初步研制成功了这种装置。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。虽然具体的应用还需更为深入的研究，但网络化已经成为微机保护发展的必然趋势之一。

4 结束语

总而言之，随着社会科技的不断进步，电力系统的快速发展，我国电力系统继电保护技术面临着进一步的发展趋势，因此，我们应采取相应的措施，引进国外先进的技术，不断地进行开发和研究工作，使得电力系统继电保护技术得到进一步的提高，促进电力企业走可持续发展的道路。

参考文献

[1]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京：水利电力出版，1988.