继电保护自动化技术在电力系统中的应用分析

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摘要：电力系统主要是由电压变换系统、发电系统、配电系统、电器设备及系统母线等组合而成的，其运行可靠性对电力传输起着至关重要的作用。本文主要对继电保护自动化技术在电力系统中的应用进行了分析探讨。

关键词：电力系统；继电保护；自动化技术；技术应用

中图分类号： F407.61文献标识码：A 文章编号：

引言

当电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，使故障元件免于继续遭受损害，减少停电范围；当被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护条件，发出信号、减少负荷或跳闸动作指令。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作。同时继电保护也是电力系统的监控装置，它可及时测量系统电流电压反映系统设备运行状态。

一、电力系统继电保护自动化技术的发展现状

电力系统继电保护自动化就是当电力系统发生故障或异常情况时装置自动进行检查和判断，并做出相应反应如跳闸切除故障等的技术；此外，系统中的设备可以在一定范围内持续监测运行中有无异常情况发生，如有就发出报警信号，同时根据实际情况选择自动跳闸或合闸，在最短时间内将发生的故障消除或者隔离，恢复供电。当今电力系统的继电保护装置主要是以微处理器或单片机为核心，采用数字处理方法，配以不同的模块化软件来实现各种不同的功能。这种集成电路式的元器件在实际操作中得到了非常广泛的应用，而且使用范围还在逐步扩大，功能在逐步增强，尤其是在保护功能上，可以用微处理器去处理复杂庞大的数据，实现以前无法实现的多种保护功能。继电保护自动化技术的发展方向主要有三点：一、良好的人机界面；二、保护动作的可靠性；三、装置便利的接线方式。就保护装置而言，它的人机交互界面有一个“保护状态”的菜单命令，其作用是查询保护装置的采样值和开入开出量状态，全面反映保护当前的运行环境，给工作人员维护和调试提供依据。其中，采样值能够实时显示保护当前工作的电流和电压，开入和开出量则反映保护装置工作的实际状态。

二、电力继电保护器类型、构成及应用原理

电力继电保护器种类繁多，按照其功能和构成可分为静态继电保护器和机电继电保护器及整流继电保护器。而静态和机电继电保护器又可分为电磁型继电保护器、极化型继电保护器、感应型继电保护器、集成电路型继电保护器及晶体管型继电保护器等。按照其量度及电气量可分为：阻抗继电保护器、差动继电保护器、电压继电保护器、电流继电保护器及频率继电保护器等。电力继电保护器主要有测量模块、逻辑模块及执行模块等构成。其应用原理：主要是在电力系统运行过程中，利用测量模块对继电保护对象产生的故障信号进行有效的采集，把采集信息和定值进行比较，然后传输至逻辑模块。再由逻辑模块对测量结果进行数据分析和计算。若此时计算结果是1时，计算动作信号会自主传送至执行模块中，有执行模块下达继电保护命令。

三、.继电保护在电力系统中的配置与应用

1、继电保护装置的任务

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于：在供电系统运行正常时，安全地、完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；供电系统发生故障时，自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

2、继电保护装置的基本要求

2.1选择性：当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能选择性地将故障部分切除。首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。

2.2灵敏性：保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时．又不应该产生错误动作。

2.3速动性：是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

2.4可靠性：保护装置如能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误：同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保

3、电力系统自动化继电保护技术的应用

3.1电力系统中线路的接地保护

由于电力系统线路的接地方式不相同，因此电力系统有两种，即小电流型接地和大电流型接地。小电流型接地保护只负责发去警报信号，若电力系统粗线接地故障时，系统在一定时间内，仍然可以继续运行。而大电流接地保护是电力系统出现故障时，就立即切断电源，对电力系统起到良好的保护作用。

3.2电力系统中变压器的继电保护

变压器是电力系统的重要组成元件，对电力系统稳定性和运行安全性起着至关重要的作用。因此，必须加强对变压器的继电保护。

（1）接地保护。对于直接接地变压器保护，则采取零序电流的保护防范，在变压器接地两侧设置零序保护动作，并通过电流互感器产生相应的零序电流。而对于不接地变压器保护，则应采取零序电压保护措施。

（2）瓦斯保护。主要是变压器油箱产生故障时，油和绝缘材料在故障电弧内产生分解作用，形成有害气体。瓦斯保护作为变压器故障重点，当油箱产生故障时，能够及时启动保护动作，切断变压器电源，并发出警报信号。

（3）短路保护。变压器短路保护主要有过电流和阻抗保护。过电流继电保护主要是过电流继电保护器安置在变压器电源两边电流及时间元件中，当电流元件运行一定时间后，就会跳闸并切断电源。阻抗继电保护主要是利用变压器阻抗元件产生的保护作用，当阻抗元件运行一定时间后，则会跳闸并切断电源，对变压器起到很大的保护作用。

3.3电力系统中发电机的继电保护

发电机是电力系统的重要组成设备，因此必须加强对发电机的保护。发电机继电保护主要分为重点保护及备用保护两个部分：

（1）重点保护：对发电机存在的失磁故障进行保护；通过将发电机相位、电流及中性点进行有效的结合，形成纵联差动的保护模式，对发电机进行保护；但发电机单相接地产生电流超过规定值时，可安装接地保护装置来对发电机进行继电保护；若发电机定子绕组匝间发生短路，就会导致发电机故障位置温度有所上升，绝缘层受到损坏，对发电机安全运行造成威胁，因此必须在定子绕组内安装匝间保护装置，对发电机定子绕组匝间发生短路故障进行有效的保护。

（2）备用保护。若发电机定子绕组出现负荷较低现象，保护装置就会立即跳闸切断电源，发挥警报信号，甚至存在反时限的现象；利用过电保护措施，对发电器的外部短路故障进行良好的保护，避免短路对发电机的破坏；过电压主要是为了避免发电机在负荷较低情况下发生绝缘击穿现象。

4、运行维护

4.1、加强运行操作人员的现场培训。运行人员的业务素质和对新设备的熟悉程度，将直接关系到设备的运行维护质量。运行人员应在设备投运前．熟悉变电站的运行方式、主接线情况，学会使用操作微机装置，并经严格考核后方可担任运行维护工作。

4.2、据悉，l10KV城中变在高温酷暑期间，因空调未开，某微机装置过于密封而导致局部发热烧损。因此，应加强设备巡视，积累运行经验。在气候恶劣、气温异常时，要合理调节现场工作环境(如启用加热器除湿、开空调降温等)，维护微机设备在健康运行状态。

4.3、完善远方后台装置的遥控、遥测、遥信、遥调功能。全天候监视设备的运行状态。做好各种事故预想，能正确分析后台信号，判断故障情况。

4.4、许多变电站综合自动化改造后，其保护、控制、信号、电磁锁电源均统一为220V直流电源，使室外设备的直流回路增加了。因此，要做好室外二次回路的维护工作，减少发生直流接地故障的可能。

结束语

自动化继电保护在电力系统安全运行中起着至关重要的作用，能够及时发现电力系统存在的故障，及时跳闸关闭电源，发挥警报信号，减轻故障对整个电力系统的破坏，有效的保证了电力系统的安全运行，对电力系统发展具有重要意义。

参考文献

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