繼電保護自動化技術在電力系統中的應用分析

羅杰雄

（國網湖南省電力公司平江縣供電分公司 湖南平江 414500）

繼電保護自動化技術在電力系統中的應用分析

羅杰雄

（國網湖南省電力公司平江縣供電分公司 湖南平江 414500）

近年來，隨著社會經濟與科技的迅速發展，繼電保護技術獲得了較大的發展與進步，并逐漸向自動化方向發展。此背景下，本文首先分析了繼電保護自動化技術原理，其次探討了其在電力系統中的實際應用情況，以供參考。

繼電保護；自動化技術；電力系統；應用

1 引言

在電力傳輸過程中，電力系統的可靠運行具有十分重要的意義。但在電力系統正常運行過程中，故障時有發生，導致系統或部門子系統無法正常運作，嚴重破壞了電力設備，電力系統服務質量也大幅降低。針對此，必須縮短發現故障、檢測故障與切斷線路所需要的時間，以有效保護電力系統。自動化繼電保護裝置可在電力系統發生故障時，立即切斷線路，切斷時間為0.1s，有時甚至可以更短，從而有效確保電力系統的正常運行。

2 繼電保護自動化技術原理

通常情況下，電網的穩定、可靠運行直接關聯著供電質量，針對此，要想有效規避電力系統中可能會發生的故障或是其他特殊情況，必須在技術與管理層面提供保障。所謂繼電保護自動化，主要是采用相對成熟的繼電保護技術檢測系統中可能存在的風險，并以發出警報、跳閘命令等方式對故障進行切實與隔離的一種保護措施。

近年來，隨著電力工業技術的高速發展，繼電保護自動化技術已逐漸趨于成熟化。對于繼電保護工作原理，具體如圖1所示。此外，在監控系統運行過程中，通過對保護對象的信息進行采集，并掌握系統實時運行情況，能夠為決策提供有力的依據，并且還能對繼電保護裝置的保護功能與保護定值進行實時修正與調整，從而為保護裝置靈活處理系統中存在的各類問題提供堅實的保障。

圖1 繼電保護工作原理框圖

3 電力系統中繼電保護自動化技術的實際應用

3.1 電力系統中繼電保護自動化技術的應用

3.1.1 繼電保護自動化技術在母線保護中的應用

通常情況下，母線繼電保護主要有相位對比保護與差動保護兩種類型，其中，相位對比保護主要是指通過相位對比方式，提升系統保護母線自身的可靠性與有效性。而對于差動保護，則是指將特點與變化均相同的電流互感器布設在母線原件上，當系統母線側邊段子與二次繞組連接之后，再將繼電保護裝置安設在系統母線差動位置處。在大電流接地過程中，可通過三相連接方式實現。而在小電流接地過程中，可通過在相間短路中布設系統母線保護，之后再采用兩相連接的方式實現。

3.1.2 繼電保護自動化技術在發動機保護中的應用

在電力系統中，發電機具有關鍵性作用，其能夠為發動機運行安全性與穩定性提供堅實的保障。通常情況下，對于繼電保護自動化技術在發電機保護中的應用，主要包含以下兩方面內容：

（1）重點保護。如果發電機定子繞組匝間發生短路故障，將會導致發電機故障部位溫度出現上升的情況，進而對絕緣層造成破壞，最終對發電機運行安全性造成一定的威脅。將匝間保護裝置布設在定子繞組內，可有效避免定子匝間短路故障問題的發生。如果發電機單相接地發生電流超出規定值的情況，僅需要安裝接地保護裝置，就能夠對發電機進行繼電保護。通過有效融合發電機的中性點、電流與相位，可形成縱聯差動保護，以實現保護發電機的目的。

（2）備用保護。通過過電壓保護，可有效避免發電機自負荷較低情況下絕緣被擊穿情況的發生，并且還可有效實現對外部短路故障的保護目的，以避免短路破壞發電機問題的發生。此外，如果發電機定子繞組部位發生低負荷故障，繼電保護裝置還能夠自動切斷電源，并且還可發出相應的報警信號，從而實現對發電機保護的目的。

3.1.3 繼電保護自動化技術在變壓器保護中的應用

變壓器是電力系統的重要組成部分，對電力系統的安全、穩定運行也具有十分重要的作用。對于變壓器保護中繼電保護自動化技術的應用，主要涉及以下幾方面內容：

（1）短路保護。所謂變壓器短路保護，主要包括阻抗繼電保護與過電流繼電保護兩種，其中，阻抗繼電保護主要是指通過采用變壓器阻抗原件所具備的保護作用，在阻抗元件運行一段時間之后，其會自動切斷電源，從而實現對變壓器的保護目的。通常情況下，對于過電流繼電保護，一般是在變壓器電源的兩邊電源與時間元件中進行過電流繼電保護裝置的安裝，當電流元件運行一段時間之后，會自動切斷電源，從而實現對變壓器的保護目的。

（2）瓦斯保護。當變壓器油箱處發生故障時，通過故障電弧的作用，絕緣材料與油均會出現分解的現象，之后還會產生一定的有害氣體，此情況下，通過瓦斯保護的應用，如果油箱部位發生上述故障，可自動啟動保護動作切斷變壓器，并且還會發出警報信號，以通知維護人員趕往故障發生地點進行相應的處理。

（3）接地保護。對于不接地變壓器的保護操作，應當采用零序電壓保護措施；對于直接接地變壓器的保護操作，應當采用零序電流保護措施。

3.1.4 繼電保護自動化技術在線路接地保護中的應用

通常情況下，電力系統線路較為復雜，接地方式也有許多種。常采用的電力系統接地方式為大電流型接地與小電流型接地。其中，當出現大電流接地時，應當即刻切斷電源，以避免接地故障對電力系統造成破壞。當出現大電流接地時，繼電保護裝置就會發出報警信號，而電力系統在一定的時間內依舊可以正常運行。

對于不同接地故障，應當依據故障實際情況，采取合理的保護措施，具體如下：①零序功率。當電力系統發生接地故障時，零序功率的方向通常會發生一定的變化，零序電流波動相對較小，進而實現預測與保護電力接地故障的目的。②零序電流。當電力系統線路發生接地故障時，零序電流會迅速上升，繼電保護動作非常敏感，可及時采取切斷電源的保護措施，以實現對電力系統的保護目的。③零序電壓。在電力正常運行過程中，通常不會形成零序電壓，但如果電力系統發生接地故障，就會產生零序電壓，繼電保護裝置可及時發出相對應的報警信號。之后，電網維護人員只需要對電壓表數值進行觀察，就可判斷系統是否發生了接地故障，這主要是在發生電力系統接地故障時，電壓數值會出現降低的情況。

3.2 實例分析

某電網在2010年采用了繼電保護自動化技術，在2011年4月23日，110kV變壓器主變低壓側繼電保護動作，1號主變101開關跳閘，2號主變119、131開關過流保護動作跳閘，重新進行合閘動作，合閘成功，電網維護人員趕至事故發生現場，設備不存在異常情況。之后，維護人員對發生過跳閘故障的線路進行查看，發現兩條線路故障均能夠合閘成功，但卻導致了越級跳閘。在完成上述操作之后，對故障情況進行了詳細的分析，確定其為線路故障，開關拒動，應采取以下處理措施：①隔離故障開關；②恢復供電；③通知檢修人員對其進行詳細的檢查；④在查清楚故障情況之后，采取適宜的措施進行相應的檢修。

4 結語

綜上所述，在電力系統安全運行過程中，繼電保護自動化技術具有關鍵性作用，可及時發現電力系統運行過程中存在的故障，及時跳閘關閉電源，并且還可發出報警信號，這在一定程度上減輕了故障對整體電力系統的破壞，為電力系統運行安全性提供了有效的保障，進而促進電力系統的持續發展。

[1]王偉，羅永剛，劉瑞花.校企合作共建電力系統繼電保護與自動化專業實訓基地的研究與實踐[J].時代教育，2015（03）：13～14.

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TM774

A

1004-7344（2016）15-0063-02

2016-5-10

羅杰雄（1981-），男，工程師，本科，主要從事繼電保護及自動化方面的工作。