电力系统继电保护作用及发展趋势研究

电力系统继电保护的作用及发展趋势研究
【摘要】电力系统的发展推动了继电保护技术的发展，以适应电力系统对运行可靠性不断提高的要求。

本文中，首先探讨电力系统中继电保护的配置与应用，然后结合现状，阐述电力系统继电保护的发展趋势。

【关键词】电力系统，继电保护，作用，发展趋势
中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号：
一、前言
现代社会生活离不开电力支持，电力系统的安全维护因此非常重要。

继电保护，有利于保证电力系统正常使用，对其安全有效运行有着重大意义，应给予高度重视。

二、电力系统中继电保护的配置与应用
1.继电保护装置的任务
电力系统继电保护的基本方式是，通过利用系统中原件出现异常情况或发生短路时电气量的变化，来采取相应的继电保护动作。

电力系统非正常运行状态有：过负荷、过电压、非全相运行、振荡、次同步谐振、同步发电机短时失磁异步运行等。

继电保护的基本任务有2个，一是自动迅速、有选择的跳开特定的断路器；二是反映电气元件的非正常运行状态。

电力系统中，当被保护器件或系统自身发生故障时，继电保护装置必须能够按照既定要求将故障器件或相关线路从电力系统中切除，而且保证装置在切除过程中的自动性、迅捷性和有选择性，有
效防止系统故障范围的进一步扩大，防止故障器件遭到进一步损坏。

继电保护装置应根据运行维护条件，及时准确地做出反应，及时向相关负责人员发出声光报警、图文信息报警等。

此时一般不要求保护装置立即动作，而是根据对电力系统及其元件的危害性大小进行延时设定，避免不必要的动作以及由于干扰而引起的装置误动作。

2.继电保护装置的基本要求
电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，继电保护装置及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件，因此对其有四点基本要求：选择性，可靠性，灵敏性，以及速动性。

电力系统故障发生时，继电保护装置应当对故障部分进行选择性地切除。

距离故障点最近的断路器，应当首先断开，切实保障非故障部分的正常工作。

（二）继电保护装置如果不具备良好的可靠性，将导致事故扩大或成为故障的直接根源。

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。

（三）灵敏系数衡量继电保护装置的灵敏度，灵敏系数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。

在装置保护区内，保护装置不应对短路行为产生拒绝动作，而碎玉保护范围外的
故障，则不应有误动产生。

（四）继电保护装置应具有速动性能，尽快切除短路故障，尽量减少损坏影响，加快系统电压的恢复，有利于电气设备的自启动，提高发电机并列运行的稳定性。

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，加上快速断路的动作时间，故障可在0.05s到0.06s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。

3.继电保护的基本原理
电力系统故障种类较多，常见的危害性大的应属各种短路故障，通常都会引起四大特征表现。

分别是电流的急剧增大、电压的急剧下降、电压与电流之间的相位角的突然变化、测量阻抗的变化。

在电力系统中以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置，能够正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障。

依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护:
(一)反映电气量的保护
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的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。

因此，在被保护元件的一端装设的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障
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。

除此以外，还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。

(二)反映非电气量的保护
继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置，根据控制过程信号性质的不同，可以分模拟型(它又分为机电型和静态型)和数字型两大类。

对于常规的模拟继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。

测量部分从被保护对象输人有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态;逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作;执行部分依据前面环节判断得出的结果予以执行：跳闸或发信号。

4.保护装置的应用
继电保护装置的应用十分广泛，可在工厂企业高压供电系统和变电站等使用，用来进行高压供电系统线路保护、主变保护以及电容器保护等。

高压供电系统中，分段母线继电保护装置的应用，对不并列运行的分段母线应装设过电流保护和电流速断保护，但电流速断保护只在断路器合闸的瞬间投入，合闸后将自动解除。

负荷等级较低的配电所，则可以不装设保护。

变电站继电保护装置的应用则包括四类：线路保护、母联保护、
主变保护以及电容器保护。

线路保护采用的基本方式为二段式或三段式电流保护；母联保护必须同时装设限时电流速断保护和过电流保护；主变保护包括主保护和后备保护，前者通常为重瓦斯保护或差动保护，后者为复合电压过流保护或过负荷保护；电容器保护则包括过流保护、零序电压保护、过压保护以及失压保护。

应该指出，要确保电力系统的安全运行，除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置。

后者是着眼于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，以防止电力系统大面积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统的正常运行。

三、电力系统继电保护发展趋势
随着电力行业的不断发展，我国在继电保护技术方面的发展经历了四个历程：机电式、整流式、晶体管式、集成电路式，现在已发展到了微机保护阶段。

最早的继电保护装置是熔断器，以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，最近发展迅速的是以远动技术信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置。

微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护，得到了极大推广，应用领域日益广泛和深入，保护各发电厂和牵引变电所等电力系统。

我国的继电保护技术将会向智能化、网络化、控制、保护、测量和数据通信一体化方向发展，并将不断向着新技术、高利润领域渗透。

继电保护应向着网络化发展，必须与时俱进，不应只限于切除故
障元件以及简单地进行继电保护等技术层面，更应该要保证整个电力系统的安全、平稳地运作，不断地结合先进的计算机技术，充分利用宝贵的网络资源来实现现代继电保护工作。

如遗传算法、神经网络、进化规划以及模糊逻辑等人工智能技术已经在电力系统领域得到了广泛的应用，继电保护领域应用的研究也开始起步，在不久的将来肯定会投入使用。

将控制、保护、数据通信、测量集中于一体，使得每个微机保护装置既能够完成继电保护功能，还能够在无故障正常运行情况下完成控制、测量、数据通信功能，从而大大提高了电力系统中继电保护装置的工作效率，并将是电力企业继电保护的发展方向。

四、结语
电力系统的快速发展推动了继电保护技术的不断创新。

电力系统越来越注重运行可靠性和安全性，继电保护技术因此面临不断提高的要求。

计算机化、网络化、一体化、智能化，是继电保护技术的发展趋势。

应充分发挥继电保护技术的作用，推进我国经济的快速发展，有效解决我国用电紧张局面。

参考文献：
[1]乔泽慧电力系统继电保护技术[期刊论文]《中国新技术新产品》2011
[2]张玉杰略论继电保护技术[期刊论文]《神州》2011
[3]张东浅谈继电保护在电力系统中的技术应用[期刊论文]《数字技术与应用》2010。