探討電力繼電保護防護的重要性

蘭 浩廣東電網公司深圳供電局，廣東廣州 510630

0 引言

隨著電力系統的快速發展，供電可靠性的要求不斷的提高，電力系統對繼電保護技術的要求也在不斷提高，而現今計算機技術、通信技術與數字信號處理技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，隨著微機保護裝置的應用普及，繼電保護二次系統的自動化水平得到不斷提高，打破了繼電保護的傳統格局。電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義，從而要求繼電保護及防護裝置必需具有很高的可靠性。本文在通過分析繼電保護的作用、組成、基本要求及干擾因素，對如何做好繼電保護的防護，提出了建議，為今后進一步深人開展繼電保護研究，確定繼電保護的可靠性奠定了基礎。

1電力系統繼電保護

繼電保護對電力系統發揮重要作用，而要達到準確、及時的保護目的，繼電保護裝置及技術也需要達到一定的基本要求。

1.1 繼電保護的作用與組成

在電力系統的被保護元件發生故障時，繼電保護裝置應能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，以保證無故障部分迅速恢復正常運行，并使故障元件免于繼續遭受損害，減少停電范圍；當電力系統的被保護元件出現異常運行狀態時，繼電保護應能及時反應，并根據運行維護條件，發出信號、減負荷或跳閘動作指令。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。繼電保護的組成一般由測量部分、邏輯部分和執行部分組成。繼電保護在過去的40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。自上世紀60年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。到90年代初集成電路及大規模集成電路保護的研制、生產、應用處于主導地位，目前正在研究面向智能信息處理的計算機繼電保護時代。

1.2 繼電保護的基本要求

繼電保護應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。可靠性是指繼電保護裝置在保護范圍內該動作時應可靠動作，在正常運行狀態時，不該動作時應可靠不動作。任何電力設備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求，主要由配置合理、性能優良的裝置以及正常的維護和管理來保證；選擇性指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網（包括同級）繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，以保證電網發生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續供電；靈敏性是指設備或線路在被保護范圍內發生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數；速動性是指保護裝置應盡快地切除短路故障，以減輕損壞程度，指保護裝置應盡快切除短路故障，其目的是提高系統穩定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設備自動投入的效果。

1.3 繼電保護的干擾因素

1.3.1雷擊

當變電站的接地部件或避雷器遭受雷擊時，由于變電站的地網為高阻抗或從設備到地網的接地線為高阻抗，都將因雷擊產生的高頻電流在變電站的地網系統中引起暫態電位的升高，就可能導致繼電保護裝置誤動作或損壞靈敏設備與控制回路。

1.3.2高頻干擾

如果電力系統在隔離開關的操作速度緩慢，操作時在隔離開關的兩個觸點間就會產生電弧閃絡，從而產生操作過電壓，出現高頻電流，高頻電流通過母線時，將在母線周圍產生很強的電場和磁場，從而對相關二次回路和二次設備產生干擾，當干擾水平超過裝置邏輯元件允許的干擾水平時，將引起繼電保護裝置的不正常工作，從而使整個裝置的工作邏輯或出口邏輯異常，對系統的穩定造成很大的破壞。高頻電流通過接地電容設備流人地網，將引起地電位的升高。

1.3.3輻射干擾

在新時期，電力系統周圍經常會步話機和移動通信等工具，那么它的周圍將產生強輻射電場和相應的磁場。變化的磁場耦合到附近的弱電子設備的回路中，回路將感應出高頻電壓，形成一個假信號源，從而導致繼電保護裝置不正確動作。

1.3.4靜電放電干擾

在干燥的環境下，工作人員的衣物上可能會帶有高電壓，在穿絕緣靴的情況下，他們可以將電荷帶到很遠的地方，所以，當工作人員接觸電子設備時會對其放電，放電的程度依設備的接地情況，環境不同而不同，嚴重時會燒毀電子元件，破壞繼電保護系統。

1.3.5直流電源干擾

當變電所內發生接地故障時，在變電站地網中和大地中流過接地故障電流，通過地網的接地電阻，使接地故障后的變電站地網電位高于大地電位，該電位的幅值決定于地網接地電阻及入地電流的大小，按我國有關規程規定其最大值可達每千安故障電10V。對于直流回路上發生故障或其它原因產生的短時電源中斷接電源的干擾主要是直流與恢復，因為抗干擾電容與分布電容的影響，直流的恢復可能極短，也可能較長，在直流電壓的恢復過程中，電子設備內部的邏輯回路會發生畸變，造成繼電的暫態電位差，從而影響整個保護系統。

2 加強電力系統繼電保護

2.1 協調配置保護人員

在繼電保護中，調度、繼保、運行人員都會參與到其中。三方必須做到步調一致，思想統一，使三方人員合作意識與新型保護一道跟上去，擺好自己的位置，要明確繼保人員與電網調度和基層運行人員一樣，是電網生產的第一線人員，工作一樣，目標一樣。

2.2 完善規章制度

根據繼電保護的特點，健全和完善保護裝置運行管理的規章制度是十分必要的。繼電保護設備臺賬、運行維護、事故分析、定期校驗、缺陷處理等檔案應逐步采用計算機管理跟蹤檢查、嚴格考核、實行獎懲，有效促進繼電保護工作的開展。同時電力系統在管理中應加強對繼電保護工作的獎懲力度，建議設立年度繼電保護專業勞動競賽獎等獎項，并制定獎勵辦法進行獎勵，從而增強繼電保護人員的榮譽感和責任心。

2.3 對二次設備實行狀態監測方法

隨著微機保護和微機自動裝置的自診斷技術的發展，變電站繼電保護故障診斷系統的完善為電氣二次設備的狀態監測奠定了技術基礎。對綜合自動化變電站而言容易實現繼電保護狀態監測，保護裝置內各模塊具有自診斷功能，對裝置的電源、CPU、I/0接口、A/D轉換、存儲器等插件進行巡查診斷。可以采用比較法、編碼法、校驗法、監視定時器法、特征字法等故障測試的方法。對保護裝置可通過加載在線監測程序，自動測試每一臺設備和部件。但是一些常規繼電保護進行狀態監測較難實現，比如二次回路是由若干繼電器和連接各個設備的電纜所組成，點多、分散，要通過在線監測繼電器觸點的狀況和接線的正確性等既難也不經濟。一方面應從設備管理環節人手，如設備的驗收管理，離線檢修資料管理，結合在線監測來診斷其狀態；另一方面在不增加新的投入的情況下，應充分利用現有的測量手段。

2.4 注重低壓配電線路保護

在我國，無論是城市內配網線路，還是農村配網線路，一般都以10kV電壓等級為主，但是10kV配電線路結構特點是一致性差。如有的為用戶專線，類似于輸電線路；有的呈放射狀，幾十臺變壓器T接于同一條線路的各個分支上。因此，對于低壓配電線路的繼電保護特別重要。現階段10kV配電線路的保護，一般采用電流速斷、過流及三相一次重合閘構成。不能滿足要求時，我們建議可考慮增加其它保護，如保護Ⅱ段、電壓閉鎖等。進行整定計算的過程中，應該考慮特殊情況和常規情況，并進行靈敏度校驗。同時還要根據一般電網保護配置情況及運行經驗，利用規范的保護整定計算方法，各種情況均可計算，一般均可滿足要求。

2.5 實行繼電保護智能化與網絡

近年來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，在繼電保護領域的應用也逐步開始。例如，在居民線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路屬于非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動，如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本分析，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別，其它如遺傳算法，進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。在新時期，計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，它深刻影響著各工業領域，也為各工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護外，所有繼電器保護裝置只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍，這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念，這要求每個保護單元都能共享系統的運行和故障信息數據，各保護單元與重合閘裝置在分析這些信息數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即使現微機保護的網絡化，這在當前的技術條件是完全可能的。

3 結論

綜上所述，在進行繼電保護時，一定要按原則將各種因素充分考慮，以保證繼電保護動作不失配、不越級。在運行過程中出現問題后，要系統進行全面、仔細的分析。

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