電力系統繼電保護運行要求及新技術的應用研究

葉夏杰 方蕾 柳佳彬 胡賢浩

【摘 ?要】本文對繼電保護系統的主要組成部分及動作原理進行概述，總結了繼電保護裝置的基本性能要求及運行要求，探討了各種新技術在繼電保護裝置的應用，并對其原理及使用特點進行分析，為提高繼電保護系統的各項性能，提高電力系統運行的安全性提供參考。

【關鍵詞】電力系統;繼電保護裝置;運行要求;新技術;應用

引言

隨著經濟的發展，人們生活及工業生產已經離不開電力的穩定供應，電網規模及用電負荷不斷擴大，電力系統運行的安全性及穩定性直接關系到供電質量，電力系統含有各種變配電設備，線路復雜，工況條件惡劣，不可避免的會出現設備或線路故障，電力系統故障的出現有可能會引起線路或設備短接、跳閘或直接損壞電氣設備，因此，需要繼電保護裝置在電力系統出現故障的時候及時切除故障，降低故障對電力系統或工作人員的危害，保證電力的穩定供應，降低電力企業的經濟損失。

1.繼電保護系統組成及基本原理

繼電保護裝置包括測量比較、邏輯及執行等部分，測量比較部分的主要作用是對被保護的電氣元件的物理參量進行測量，將測量值與給定的值進行比較，發出邏輯信號（類似“是”或“非”），便于判斷是否啟動保護裝置;邏輯環節的主要作用是故障類型及范圍的邏輯判斷，將是否跳閘、是否動作及是否延時等指令傳給執行部分;執行部分根據指令完成跳閘、發出不正常信號及不動作等操作。發生故障前后，電力系統電氣物理量特征會發生變化，不同被保護對象及電力系統的周圍條件的故障量不同。目前應用比較廣泛是工頻電氣量變化，主要包括：發生故障后電流增大、電壓降低、電流與電壓之間的相位角改變及測量阻抗變化等方面。

2.繼電保護運行要求

2.1基本要求

繼電保護裝置的作用是出現故障或異常時執行保證動作，技術上應滿足以下幾項基本要求。

⑴選擇性

繼電保護裝置的選擇性指的是，繼電保護裝置執行切除或上報異常信號必須是保護范圍內已經發生故障或出現異常運行的電氣元件，如果故障設備或線路的開關設備或者斷路器拒動時，啟用臨近的保護裝置。

⑵速動性

繼電保護裝置應盡快地切除設備故障，減少故障設備在非額定工況的運行時間，降低設備的損壞程度及故障危害。快速切除的故障有：發電廠母線電壓低于0.7倍額定電壓時;大容量的變壓器或發電機故障。中、低壓線路導線截面過小情況;強烈干擾通信系統的故障;可能危及人身安全的故障;故障切除時間包括保護裝置（0.01s～0.08s）和斷路器動作時間（0.02s～0.15s）。

⑶靈敏性

靈敏性代表繼電保護裝置的反應能力。適應各種工況條件保護范圍內發生故障時，不論故障點的位置、類型及是否有過渡電阻，都能正確執行保護動作。

⑷可靠性

可靠性代表繼電保護裝置的安全性和信賴性。電力系統沒有發生故障時不能誤動，發生故障時不能拒動。

2.2 繼電保護安全運行要求

⑴一般性檢查

一般性檢查主要包括現場連接件緊固情況檢查，焊接點有無開裂等機械特性檢查，逐一檢查保護屏后的端子排端子螺絲有無松動;逐一拔下繼電保護裝置所有插件進行檢查，檢查后安裝牢靠。

⑵工作記錄和檢查

認真、詳細及真實的編寫工作記錄，有利于為后續工作提供必要的參考資料。對于繼電保護工作的具體細節和處理方法進行認真記錄，有利于及時發現保護系統故障，并有根據的采取處理措施。

⑶接地問題

繼電保護裝置保護屏應保持良好的接地處理，定期檢查保護屏內的銅排有無可靠的接地，確保銅排與地網連接的緊固性，利用絕緣表對其電阻進行測量，判斷接地處理是否符合規程要求。另外，電流、電壓回路的接地也需要經常檢查。

⑷注意事項

在其它試驗項目完成后，進行繼電保護裝置整組試驗（檢驗整套保護裝置后性能正確性）及電流回路升流試驗（檢驗電流回路的正確性）。需要注意的是，繼電保護裝置定期檢驗完成后，相關設備進入熱備狀態或是投入運行時，由于會出現暫時沒有負荷的情況，不能立即測試負荷向量，或打印負荷采樣值。

3.新技術的應用

3.1自動化技術

隨著計算機技術及通信技術的不斷發展，綜合自動化技術在繼電保護系統中不斷的融合，逐漸出現了以計算機為核心設備，借助通信技術的繼電保護系統，在電氣設備信息采集、信息集成、信息整合、資源共享、故障判斷及電力系統保護方面邁出了全新的一步。

3.2.自適應控制技術

自適應控制能通過不斷提取有關數學模型的信息完善控制效果。使用語言方便，不需要精確的數學模型;魯棒性強;容錯能力強;人機界面聯系簡單。自適應控制技術融入在繼電保護系統中，通過不斷的適應學習，提高對復雜電路的故障部位及故障類型判斷的速度及準確性，提升繼電保護裝置的運行性能及保護效果。目前在發電機、變壓器等關鍵設備上發揮著重要的作用。

3.3網絡化技術

電力系統實現協同保護，需要借助網絡技術完成數據通訊、數據處理、數據上傳及數據共享。借助網絡技術的應用可實現保護裝置的有效串聯，利用主站實行協調管理，實現微機保護裝置的聯網控制。提升繼電保護裝置的性能及合理利用率，合理利用資源，對故障性質、位置和故障參數進行準確、快速判斷和檢測，提高保護的可靠性。

3.4人工神經網絡技術

人工神經網絡技術基于人腦的運行機制，建立某種模型，組成不同連接方式的網絡結構，形成相應的專家系統。能夠實現自主學習，聯想存儲及高速尋找優化解等功能。有利于提升繼電保護裝置的選擇性、動作靈敏度、運行的可靠性及反應速度。

4.結論

繼電保護裝置通過檢測故障量的變化，判斷電力系統被保護設備或元件的工作狀態，發生斷路器跳閘信號，切除故障部分，有效的保證電力系統的安全。電力企業應按繼電保護裝置運行要求做好運行維護工作，同時借助先進技術不斷的提升繼電保護裝置的各方面性能，更好為電力系統服務。

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（作者單位：國網浙江象山縣供電有限公司）