輸電線路繼電保護問題研究

鄭沛豪，劉婧雯，戈元江（國網河南省電力公司漯河供電公司，河南省 漯河市462000）

輸電線路繼電保護問題研究

鄭沛豪，劉婧雯，戈元江（國網河南省電力公司漯河供電公司，河南省 漯河市462000）

輸電線路是電力系統的重要組成部分，承擔著傳送電能與聯系電力用戶和輸電系統的重要任務，但是在整個電力系統的組成部分中，輸電線路的運行條件最加惡劣，發生事故的概率比其他電力設備要高很多，而且發生暫時性故障的概率也比較高，輸電線路的繼電保護也變得尤其重要。本文主要介紹了輸電線路故障產生的原因、常用的繼電保護方式和對輸電線路保護問題的新進展進行分析。

輸電線路；繼電保護；發展趨勢

前言

繼電保護系統是維護電力系統的重要的手段，在電力系統的正常運行中起著非常重要的作用。隨著電力技術的發展和對于電網繼電系統保護的研究，電力保護系統的發展得到很大的進步，并且不斷的趨于成熟。繼電保護系統作為國家電網穩健運行的關鍵防線，在電網的建設中發揮著非常重要的作用。

1 輸電線路產生故障的原因

只要是需要電能輸送的地方都需要輸電線路的架設，然而由于輸電線路的架設經過的距離較遠，因此難免會經過各種各樣的地形，此外，由于輸電線路覆蓋的地域范圍比較廣，受各種其他因素的影響也較大。受自然條件的影響、輸電設備的影響和其他人為因素的影響，輸電線路很可能發生各種故障，主要的故障大致有雷擊跳閘、鳥害故障及線路覆蓋等自然故障和外力破壞造成的跳閘故障及員工操作失誤造成的故障等。

1.1 人為造成的故障

目前電力系統的自動化水平不斷地提高而且已經達到了一定的水平，但是為了保證電力系統的穩定性，仍然存在部分工作人員手動操作控制電網部分線路的權限。因此很容易受到人為因素的影響，可能會發生因為誤判而導致錯誤的操作，從而給電力系統的建設帶來很大的危害。

1.2 外力破壞造成的跳閘故障

隨著國家電網的不斷發展，輸電線路經過的整個區域范圍在不斷地擴大，因此輸電線路的安全運行也面臨著越來越多的問題，外力造成的破壞在一定程度上嚴重的影響著輸電線路的安全運行。

外力給輸電線路造成的破壞主要有以下幾種：①違章建筑和高大的樹木造成的破壞，這兩個原因嚴重威脅著電力線路的安全運行。在很大的范圍內，一些單位和個人不顧國家法律法規的明確規定，私自在電力設施的保護區域內種植樹木、修建違章建筑，當所種的樹木或者修建的建筑與輸電線路的距離達不到安全距離的標準時，很可能給輸電線路造成跳閘的故障，給電力系統的可靠性帶來不確定的影響因素，同時很可能給周圍的人員、建筑和設備帶來危害；②違章施工作業帶來的破壞。由于施工企業為了追求完工的速度，再加上管理制度的不健全，很可能導致挖斷電纜、撞斷塔桿的事故，對電力部門造成損失，與此同時也為施工安全埋下了隱患。

1.3 雷擊跳閘造成的故障

由于輸電線路覆蓋的區域范圍比較廣和數量眾多，大都是出于空曠的區域，并且輸電塔和輸電線都比較高，因此很有可能遭受到雷擊的侵害。在這種情況下，如果線路的絕緣體水平太低或者是對雷電的防護措施不到位，很容易發生各種形式的雷擊跳閘故障。

導致輸電線路雷擊跳閘的原因大致可以概括為以下幾點：①線路布置不合理。避雷線的線路布置不適當或是角度出現偏差時，很可能會發生避雷針失效的情況，從而導致雷直接擊到導線上；②線路絕緣水平低。由于線路絕緣是雷擊時的第一道防護線，絕緣水平不夠在很大程度上增加了線路受雷電打擊發生的概率；③線路位于雷電活動的強烈區。雷電是雷擊事故發生的主要原因，如果處于強雷區，輸電線路很可能遭受雷電的重復打擊。

2 繼電保護的原理及任務

繼電保護的原理是當系統中發生異常或是短路時根據電氣量的變化進行的繼電保護，繼電保護的裝置主要包括測量、邏輯和執行三個部分。繼電保護的任務主要分為以下兩種：

（1）在發生故障時，為了避免使運行中的原件受到繼續危害，在不影響其他原件正常的使用和系統的正常運行下，繼電保護系統科技自動、快捷有效的將故障原件從整個電力的運營系統中刪除。

（2）在電力設備不能正常工作的情況下，可以根據是否有人值班，繼電保護系統可以自動進行調整或是發出系統信號，如直接跳閘等。這種情況下不一定能夠保證動作的迅速，但是可以根據具體的情況對故障起到一定的延時作用，避免引起干擾造成混亂。

3 繼電保護的基本要求

繼電保護的基本要求大致可以分為以下四種：

3.1 可靠性

可靠性是繼電保護的最根本的要求，可靠性即是在供電系統需要進行保護的時候可靠地保證運行，與之相同的是在系統不需要保護時可靠地不進行運行。

3.2 靈敏性

靈敏性就是當設備或是輸電線路在被保護的范圍內發生短路時，保護設備的靈敏性就需要發揮作用，各類繼電系統對繼電保護的最小靈敏度都有具體的規定。

3.3 選擇性

選擇性就是當線路出現故障的時候，首先有線路故障設備或是輸電線路自身的設備進行故障切除。當自己無法解決該故障的時候，才動用其他設備進行援助，從而達到對故障的切除。

3.4 速動性

速動性就是要求在解決問題時動作要迅速，這里所說的動作迅速是指保護裝置應當及時切除輸電線路短路造成的故障，從而減少對設備的損壞程度，降低電力設備的開銷，減少短路造成的影響范圍。

4 輸電線路繼電保護的發展趨勢

4.1 繼電保護系統集成網絡化

常規的輸電線路保護裝置大部分只是反映本保護安裝側的電氣量，相鄰線路的氣體保護側只能靠觸點作為開關量接入保護系統，運用這種方式的信息采集量非常有限，于此同時也需要很大的控制信號線纜，這樣不僅不能實現數據信息的實時共享，同時還大量增加成本，對于調試和后期的檢修維護也很不方便。利用光纖網絡，可以很好地實現網絡信息的實時傳輸和共享，性價比也變得比較高。利用光纖網絡可以實現對繼電保護系統的分布集控室保護，這樣比常規的集中式保護具有更好的可靠性和調控的準確性。除此之外，繼電保護系統的集成保護化系統，可以在很大程度上節省控制信號電纜的使用。

4.2 繼電保護系統數字信息化

微機保護在當前的輸電線路繼電保護中處于核心位置，但是在目前的工程中使用的危機裝置仍然還存在有許多問題，特別是集成電路芯片大多都是通用型的常規的芯片裝置，這樣就需要結合我國的目前的輸電線路的具體情況，研究開發繼電保護裝置的專用芯片。由于輸電線路對繼電保護裝置的實時性和安全性等方面有苛刻的技術要求，研究開發用于輸電線路繼電保護專用的芯片，在近期內將成為智能電網進一步發展的一項不可缺少的技術基礎。除此之外，繼電保護系統信息化是電力系統發展的一個趨勢，因此如何更好的完善繼電保護系統的相關技術要求和合理優化繼電保護系統的實時性、安全性和可靠性，及如何更好的獲得經濟效益和社會效益的統一，還需要進一步的加深探討。

4.3 繼電保護系統自適應保護技術

自適應繼電保護系統系統技術能在很大程度上提高輸電線路的安全可靠性，其主要的思路是通過合理的決策和邏輯判斷，來對輸電線路中的負荷波動、瞬時故障等各種運行的情況，來進行進一步的改善，以此來提高電線繼電保護系統的綜合性能。在機電保護系統中運用自適應保護技術，可以使繼電保護的裝置的得到進一步的優化，以合理的調控決策自動改變從而適應系統的運行工況。自適應基點保護技術，通過合理改善保護裝置的性能指標，體現了繼電保護裝置的網絡化和智能化等特性。

4.4 繼電保護系統測控、保護、網絡和通訊一體化

在輸電線路繼電保護裝置能夠實現信息化和網絡集成化的基礎上，集控中心的繼電保護裝置可以看做是一部多功能的高級計算機，也是在整個輸電系統在集系統計算分析和運行決策于一體的一個智能的終端系統。將繼電保護裝置直接安裝在被保護的輸電系統邊上，利用光纖網絡將相對應的數字信號直接額傳輸到集中控制中心，可以再很大程度上節省大量的控制信號的光纖電纜的使用，降低建設的成本，同時利用光纖作為信息傳播的介質，在一定程度上可以免除電磁對輸電系統的干擾。

TM773

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2095-2066（2016）22-0075-02

2016-7-10