淺談當代電力系統(tǒng)的繼電保護

可翀

【摘 要】繼電保護是隨電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。本文介紹了繼電保護的發(fā)展史，基本概念，基本要求，應(yīng)用分析，未來場景等幾個方面。

【關(guān)鍵詞】發(fā)展史；基本概念；任務(wù)；作用；應(yīng)用分析；未來前景

1 繼電保護的發(fā)展史

電力系統(tǒng)發(fā)生短路是不可避免的，伴隨著短路，則電流增大。為避免發(fā)電機被燒壞，最早采用熔斷器串聯(lián)于供電線路中，當發(fā)生短路時，短路電流首先熔斷器，斷開短路的設(shè)備，保護發(fā)電機。這種保護方式，由于簡單，時至今日仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，用電設(shè)備的功率、發(fā)電機的容量增大，電網(wǎng)的接線日益復(fù)雜，熔斷器已經(jīng)不能滿足選擇性和快速性的要求，于1890年后出現(xiàn)了直接裝于斷路器上反應(yīng)一次電流的電磁型過電流繼電器。19世紀初，繼電器才廣泛用于電力系統(tǒng)保護，被認為是繼電保護技術(shù)發(fā)展的開端。1901年出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電器。1908年提出了比較被保護元件兩端電流的電流差動保護原理。1910年方向性電流保護開始應(yīng)用，并出現(xiàn)了將電流與電壓相比較的保護原理，導(dǎo)致了1920年后距離保護裝置的出現(xiàn)。20世紀50年代，隨著晶體管的發(fā)展，出現(xiàn)了晶體管式繼電保護裝置。60年代，有了用小型計算機實現(xiàn)繼電保護的想法。90年代后半期，數(shù)字式繼電保護被大量運用。

2 電力系統(tǒng)繼電保護的基本內(nèi)容

2.1 基本概念

系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài)雖然無法避免，但是系統(tǒng)發(fā)生事故卻可以預(yù)防。一方面加強電力設(shè)備的維護和檢修；另一方面在電力系統(tǒng)中每個元件上裝設(shè)一種有效的繼電保護裝置，當電氣元件發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài)時，該裝置能迅速作用于斷路器，切斷故障元件的供電，或向值班人員發(fā)出信號以及時進行處理，就可以大大減少發(fā)生事故的機率。這就是繼電保護的基本概念。

2.2 任務(wù)和作用

1）有選擇性地將故障元件從電子機械系統(tǒng)中快速.自動地切除，使其損壞程度減至最輕，并保證系統(tǒng)其他無端障部分繼承運行。

2）反應(yīng)系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)，一般通過發(fā)出警報信號，提醒值班人員處理。在無人值班情況下，繼電保護裝置可視設(shè)備承受能力作用于減負荷或延時跳閘。

3）繼電保護裝置還可以和電力系統(tǒng)其他自動裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電的時間，盡快恢復(fù)供電。

綜上所述，繼電保護在電力系統(tǒng)的主要作用是通過預(yù)防事故或者縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性。

2.3 基本要求：

1）可靠性：指保護該動作時動作，不該動作時不動作。確保切除的是故障設(shè)備或線路。

2）選擇性：指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護切除故障，當故障設(shè)備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護或斷路器失靈保護切除故障。避免大面積停電。

3）靈敏性：指在設(shè)備或線路的被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。保證有故障就切除。

4）速動性：指保護裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障。其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)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電源或備用設(shè)備自動投入的效果等。

2.4 基本原理

繼電保護的基本原理是利用被保護線路或者設(shè)備故障前后的某些突變的物理量為信息量，當突變量達到一定值時，啟動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。

3 電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電力系統(tǒng)繼電保護功能應(yīng)用的分析

在電力系統(tǒng)繼電保護的應(yīng)用中廣泛用到了繼電保護裝置的電容器保護、主變保護、母聯(lián)保護以及線路保護等功能。這些功能的應(yīng)用，能夠有效的對電力系統(tǒng)輸變電過程中的設(shè)備進行保護從而避免了故障的發(fā)生，節(jié)省了資金。

3.2 網(wǎng)絡(luò)背景下繼電保護技術(shù)應(yīng)用的分析

現(xiàn)代自動化技術(shù)的快速發(fā)展，在電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)中廣泛使用了網(wǎng)絡(luò)、計算機科學(xué)以及綜合自動化等技術(shù)。這些現(xiàn)代化自動化技術(shù)的結(jié)合和運用，使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護裝置更加智能化和網(wǎng)絡(luò)化。首先，單片機技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護中的運用，使繼電保護達到了微機化，為繼電保護裝置提供了更為精確和靈活的操作。其次，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在繼電保護裝置的廣泛應(yīng)用使得繼電保護工作更為網(wǎng)絡(luò)化、信息化。在加快了數(shù)據(jù)處理的速度的同時有效的達到了遠程故障調(diào)節(jié)在線監(jiān)控與報警信號等目的。此外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的綜合運用。在電力系統(tǒng)繼電保護裝置和中心監(jiān)控系統(tǒng)之間建立起緊密的關(guān)系，節(jié)省了相關(guān)工作人員監(jiān)控調(diào)節(jié)的步驟，使得工作更加智能化。

4 電力系統(tǒng)繼電保護未來的發(fā)展方向

一方面是科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展，一方面是經(jīng)濟現(xiàn)實的電力需求，既有市場又有技術(shù)，因而電力系統(tǒng)繼電保護自然需要朝著高精尖的方向發(fā)揮作用。正確地認識繼電保護裝置，自適應(yīng)控制技術(shù)可以實現(xiàn)實時檢測電力系統(tǒng)運行狀況的目標，網(wǎng)絡(luò)智能化將檢疫電力系統(tǒng)的復(fù)雜運營，為繼電保護提供新的發(fā)展思路，計算機技術(shù)在信息傳輸，測量，信號控制等等方面一攬全局。總體看來，繼電保護的未來發(fā)展是先進的、安全的、可靠的，集智能高科技于一體的。

[責(zé)任編輯：侯天宇]