輸電線路繼電保護研究及發展趨勢分析

崔朋　王斌

摘要：輸電線路是電力系統輸送分配電能的重要元件，繼電保護是系統可靠運行的前提要素。在總結電力系統輸電線路事故成因的同時，分析線路主要保護的基本原理，同時展望智能電網輸電線路繼電保護未來的趨勢，以促進智能電網的建設與發展。

關鍵詞：輸電線路；故障；繼電保護；發展趨勢

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）08-0083-02

隨著經濟和科技的發展，我國的電網建設取得了飛速的進步，不僅電壓等級有所提高，電網的穩定性也逐漸趨于優勢。智能電網建設帶來技術進步的同時，更重要的是帶來了電力系統這個動態的系統的抗干擾能力和對事故快速反應處理能力的提升。

1 輸電線路的故障成因

輸電線路常年暴露在大氣中，經受著外界復雜的環境的影響，經常發生對電網產生危害的事故。

1） 雷電閃擊。雷電對電力系統的危害很大，是導致輸電線路發生斷線以及雷電侵入波的主要原因。由于雷電強大的雷電流的沖擊，電氣設備要承受各種過電壓、過電流的作用，很可能導致跳閘事故，影響供電可靠性。為此，線路在設計的時候必須考慮到雷電的影響，降低雷擊事故的概率。

2） 外力因素。輸電線路綿延幾十公里、上百公里，經過的路徑復雜多變。一些外力原因可能影響線路的安全，例如違章施工作業、違章建筑、植物的生長等諸多原因會影響到輸電線路桿塔的安全性、導線的安全性，都可能導致輸電線路發生跳閘事故。

3） 操作人員的因素。繼電保護能夠保證電力系統安全穩定可靠地運行，一旦操作失誤或是出現設備故障，將給電力系統帶來很大的危險，甚至引起系統的大面積失控。雖然電力系統自動化程度越來越高，但是也需要工作人員的參與，為了安全運行，必須保證操作人員嚴守規程操作。

2 輸電線路繼電保護的原理

繼電保護的原理在于當系統中的部分發生短路或者異常時，根據電氣量的變化進行繼電保護。電氣量包括電流、電壓、功率等，當然還存在其他物理量。大部分情況下，無論哪種物理量反應，繼電保護裝置都包括測量、邏輯、執行三部分。

1） 繼電保護的基本要求。繼電保護系統在電力系統運行的過程中，要保證可靠性、靈敏性、選擇性、速動性。可靠性就是在系統需要進行保護時可靠地運行保護動作，與之一致的是當系統不需要保護時就應該可靠地不進行動作。靈敏性和選擇性的要求都是通過繼電保護的整定來實現的。靈敏性就是當設備或線路在被保護的范圍內有金屬發生短路時，按照繼電保護的各類保護最小靈敏系數規定動作。選擇性就是當線路有故障時，先由故障設備或者線路本身切除故障，當自身無法解決這個故障問題時，才對其他保護設備進行求助來切除故障。速動性，顧名思義就是速度、動作迅速的意思。

2） 繼電保護裝置的設計原則。繼電保護在防止事故發生或蔓延上起到重要作用，可保障電力系統有序運行，是電力系統的重要組成部分。繼電保護本身的重要和不可替代的地位決定了繼電保護裝置必須采用符合我國電網要求的已經有運行經驗并且成功了的技術。在裝置的配置中應從整體出發，著重培養，合理管理，從選型、配置、整定試驗等方面處理，以達到電網安全經濟運行的目的。

3 輸電線路繼電保護的類型

1） 電流保護。由于電流速斷不能保護線路全長，限時電流速斷不能作為相鄰設備的后備保護，為了保證迅速有選擇地切除故障，常將電流速斷、限時電流速斷和過電流保護組合在一起，構成三段式電流保護，這里所說的電流保護就是三段式電流保護。實際應用中，可以只采用速斷加過電流保護，或限時速斷加過電流保護，也可以3種保護同時使用。

2） 橫縱聯差動繼電保護。在現代的高壓輸電系統中，為了保證系統運行的穩定性，在很多情況下都要求保護能無延時地切除被保護線路任何點的故障。差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當輸電線路正常工作或區外故障時，則流入輸電線路的電流和流出電流相等，差動繼電器不動作。當本級輸電線路內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流的和正比于故障點電流，差動繼電器動作。

4 輸電線路繼電保護的發展趨勢

1） 數字化繼電保護系統。計算機技術的進步帶來了巨大的工業革命，在電力系統運行和控制領域體現也尤為突出。集成電路的發展是工業控制的常規芯片，在此基礎上，通過數字化運行和對繼電保護整體的把控，給電力系統的安全運行帶來了更加準確的保護。

2） 網絡化繼電保護系統。在數字化的基礎上，通過整體網絡的鏈接，能夠實現大系統的控制和運行。即常規的繼電保護能夠實現單獨裝置設備的保護控制或是部分線路的控制，由于網絡相關和互聯，在采集和分析大量數據的同時，能夠更加安全可靠地采取保護動作，縮小故障范圍，減低事故損失率。目前，我國在大力建設智能化電網，強大的網絡功能是智能電網的基礎。

3） 自適應繼電保護系統。以數字化和網絡化的計算機處理系統為前提，自適應技術給繼電保護技術帶來了安全運行的可靠保障。一定的合理的邏輯判斷和算法預測，可使繼電保護裝置及動作過程更加合理化、準確化。自適應保護技術在輸電線路保護領域的應用主要有自適應重合閘保護、自適應饋線跳閘保護、對串補輸電線路的自適應調度保護，以及自適應行波保護等。

4） 測控、保護、錄波、網絡、通信一體化的繼電保護系統。在輸電線路繼電保護裝置實現計算機信息化和網絡集成化的基礎上，集控中心的繼電保護保護裝置實際可以認為是一臺高性能、多功能的高級應用計算機，也是整個輸電網絡系統計算分析、運行決策網絡的一個高特性參數的智能終端。將繼電保護裝置直接安裝在被保護對象旁，利用光纖網絡將對應的數字信號傳輸到集控中心，這樣可以節省大量控制信號電纜的使用，提高工程投資的經濟效益。

5 結語

智能電網的發展必然帶來技術的革新和進步，現代化、自動化、智能化的輸電保護系統是實現智能電網的重要環節，未來輸電線路的繼電保護系統將更加精準、可靠、快速。

參考文獻

[1] 呂文強.輸電線路繼電保護研究[J].技術與市場，2013，20（11）：123.

[2] 康驥.輸電線路繼電保護問題研究[J].企業技術開發，2013（7）：81-82.

[3] 蒙正春.輸電線路繼電保護現狀及發展趨勢探討[J].科技創新與應用，2013（13）：142.

[4] 宋國兵.高壓直流輸電線路繼電保護技術綜述[J].電力系統自動化，2012（22）：123-129.

Abstract： Power transmission lines is an important element of transmission and distribution of electrical energy in power system， and relay protection is the premise element to ensure its reliable operation. This paper summarized accident causes of the electric power system transmission lines while analyzed the main basic principle of relay protection， and at the same time looked into the distance of the development trend of smart grid transmission line relay protection in the future， so as to promote the construction and development of smart power grids.

Key words： power transmission line； fault； relay protection； development trend