電力系統(tǒng)繼電保護技術現(xiàn)狀及趨勢

摘 要：雖然目前的繼電保護現(xiàn)在已經較為成熟，但由于電力系統(tǒng)還在快速發(fā)展，新的運行或故障工況不斷地涌現(xiàn)，現(xiàn)行的微機保護逐漸在系統(tǒng)的運行中顯露出一些不足。因此繼電保護不但需要軟件越來越完善、制造工藝愈來愈好及使用界面的越來越方便，最重要的還是繼電保護的原理需要更好的發(fā)展。差動保護的原理發(fā)展，線路保護的原理發(fā)展，保護檢測手段的發(fā)展以及保護概念的發(fā)展將成為繼電保護發(fā)展的重要趨勢。

關鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護 技術現(xiàn)狀 趨勢

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）04（b）-0091-01

1 國內繼電保護應用現(xiàn)狀

由于我國的各地區(qū)能源分布不均勻，而各地區(qū)的經濟發(fā)展水平差別較大，并且南北氣候差別較大，因此為了調配能源，國內原來相對較獨立的各大電網之間的聯(lián)系將越來越緊密，并且電源中心與負荷中心的距離也相對較遠。隨著電力建設力度的加快，國內各大電網將呈現(xiàn)以下主要特點：（1）并網容量會越來越大；（2）彼此之間的依賴越來越多，并因季節(jié)不同而不同；（3）由于直流輸電在長距離輸電中的優(yōu)勢明顯，連接各大電網的直流線路和換流站越來越多；（4）電壓等級可能升級為500kV以上的電網；（5）各大電網的內部結構將趨向更加合理；（6）短路容量將越來越大；（7）穩(wěn)定性問題越來越重要等。電力系統(tǒng)的發(fā)展也直接影響著繼電保護運行環(huán)境，主要表現(xiàn)在：（1）電網供電容量和短路容量的增大，意味著設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定將越來越嚴峻，對繼電保護的速動性和選擇性有更高的要求。（2）短路容量的增大，電流互感器的飽和現(xiàn)象將越來越嚴重，這對差動保護等將產生重要影響。（3）直流輸電在系統(tǒng)發(fā)生故障時，將出現(xiàn)換相失敗和諧波量增大現(xiàn)象，這就構成繼電保護新的運行環(huán)境，給繼電保護提出新的課題。目前已有線路保護因換流站換相失敗而誤動。（4）電網中電源和負荷缺少就地平衡，穩(wěn)定性問題將越來越突出，也給繼電保護提出更高的要求。（5）電壓等級的提高將要求保護的可靠性進一步提高，此外，在更高電壓等級的系統(tǒng)發(fā)生短路的過程中將有新的現(xiàn)象出現(xiàn)，也就要求繼電保護有新的適應性。

2 繼電保護發(fā)展趨勢

電網的發(fā)展給繼電保護形成新的運行環(huán)境，繼電保護除了軟件越來越完善、制造工藝愈來愈好和使用界面越來越方便之外，它的原理也必將有新的發(fā)展。

2.1 差動保護的原理發(fā)展趨勢

短路容量的增大，電流互感器（CT）的磁通飽和現(xiàn)象將越來越嚴重，這增加了差動保護區(qū)外故障的誤動可能性。目前的微機差動保護都使用比率制動特性來避免誤動，但這種辦法是有局限性的。為了適應更嚴重的CT飽和，制動系數(shù)必須進一步提高，差動保護的靈敏度也就進一步下降。極限的CT飽和幾乎使二次輸不出電流，這就要求制動系數(shù)必須接近才能滿足，但這是差動保護無可接受的。已經有廠家開始利用CT飽和識別原理來閉鎖差動保護，CT飽和識別原理將進一步完善將成為差動保護避免區(qū)外故障誤動的發(fā)展一個趨勢。然而，使用CT飽和識別原理閉鎖不是問題的最終解決辦法，因為區(qū)內故障同樣也會出現(xiàn)CT飽和現(xiàn)象，這時肯定不能閉鎖。不會出現(xiàn)飽和的光電電流變換器（俗稱光電CT）的應用給差動保護提供了解決CT飽和問題的最好辦法，隨著以后光電ET的推廣，差動保護的原理將會變得越來越簡單可靠。

2.2 線路保護的原理發(fā)展趨勢

首先，隨著光纖通道在線路保護推廣，有眾多優(yōu)點的光纖縱聯(lián)差動保護的普及將成為趨勢。但光纖縱聯(lián)差動保護的眾多優(yōu)點是建立在通道正常的情況上，而光纖通道發(fā)生故障也時有發(fā)生，并且光纖通道很難做成有冗余，這時光纖縱聯(lián)差動保護必須退出。因此，后備保護的原理進一步發(fā)展也是線路保護發(fā)展的趨勢之一。最重要的線路后備保護是距離保護，它的原理將在以下方面應有更好的發(fā)展：（1）更好地消除過渡電阻的影響；（2）更好地解決系統(tǒng)振蕩閉鎖和開放等。現(xiàn)在微機距離保護采用四邊形特性，或帶偏移，或增加對過渡電阻有自適應能力的零序電抗繼電器等手段來消除過渡電阻的影響，但線路發(fā)生高阻接地時，距離保護經常拒動。線路發(fā)生故障時，由于對側電流的助增，對于本側保護采集到的模擬量來說，過渡電阻并不完全呈阻性，而是因對側助增電流的不同而不同，但作為線路后備保護的距離保護又不能依靠通信通道把對側的模擬量取過來參加計算，這就給距離保護消除過渡電阻造成了困難。因此，如何更好地消除過渡電阻的影響，將成為距離保護原理發(fā)展的一個趨勢。

2.3 繼電保護檢測手段的發(fā)展趨勢

微機保護比傳統(tǒng)保護的最大成功之一是它對突變量的檢測。就是因為有微機保護對突變量的成功檢測，才發(fā)展出新型的突變量保護，如突變量差動、突變量距離、突變量方向等保護。這些以突變量作為參量的保護，較大地提高了保護的動作速度和靈敏度，目前許多突變量保護的已經作為線路和元件保護的主保護。這些突變量保護的原理進一步成熟，也將是微機保護發(fā)展的趨勢之一。此外，微機保護適應范圍和保護的許多輔助功能等方面也需要進一步完善，這些方面的完善也是微機保護走向更成熟趨勢。

3 結語

從四統(tǒng)一電磁型繼電保護到微機型繼電保護，繼電保護技術走過一段很不平凡的路。尤其是從20世紀90年代中期開始，由于微機型繼電保護的開發(fā)，繼電保護進入飛躍性發(fā)展階段，并且還在一刻不停地發(fā)展著。但由于電力系統(tǒng)還在快速地發(fā)展，新的運行或故障工況不斷地涌現(xiàn)，現(xiàn)行的微機保護逐漸在系統(tǒng)的運行中顯露出一些不足。

參考文獻

[1]裴斌.淺議電力系統(tǒng)繼電保護技術的研究與發(fā)展趨勢[J].神州，2013（15）：262.

[2]徐明輝.繼電保護技術發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢[J].技術與市場，2014（4）：222-223.

[3]張東.淺談繼電保護在電力系統(tǒng)中的技術應用[J].數(shù)字技術與應用，2010（10）：108.

[4]張耀天.電力系統(tǒng)繼電保護技術現(xiàn)狀與發(fā)展研究[J].現(xiàn)代商貿工業(yè)，2010（24）：

235-359.