電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢

摘 要：雖然目前的繼電保護現(xiàn)在已經(jīng)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(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護 技術(shù)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(nèi)繼電保護應(yīng)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(jīng)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(diào)配能源，國內(nèi)原來相對較獨立的各大電網(wǎng)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(shè)力度的加快，國內(nèi)各大電網(wǎng)將呈現(xiàn)以下主要特點：（1）并網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)；（5）各大電網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(wǎng)供電容量和短路容量的增大，意味著設(shè)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(chǎn)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(gòu)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(wǎng)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(yīng)性。

2 繼電保護發(fā)展趨勢

電網(wǎng)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(yīng)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(jīng)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(nèi)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jīng)常拒動。線路發(fā)生故障時，由于對側(cè)電流的助增，對于本側(cè)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?qū)?cè)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(cè)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(jīng)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(yīng)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(jié)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(shù)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。

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