繼電保護自動化技術在電力系統中的應用研究

孟真

摘要：本文主要對電力系統中的繼電保護自動化技術進行了研究，主要包括：對電力系統繼電保護的基本要求、繼電保護自動化技術在電力系統中的應用兩方面的內容，繼電保護自動化技術在電力系統中主要應用在發電機、變壓器、接地保護等方面，希望此次研究可以對保障電力系統的安全運行，減少電力系統故障有所幫助，以供參考。

關鍵詞：繼電保護;自動化;電力系統;技術

引言

當前，隨著我國社會經濟和科學技術的不斷發展，人們對于大功率電器的需求也越來越高，這無疑就給電力系統帶來了一定的壓力，為了有效的維護電網系統的正常運轉，保障人們的安全用電，繼電保護自動化技術應運而生，并且得到了廣泛的應用，繼電保護自動化技術的應用，可以有效防止因電路短路而造成的一系列問題，所以對此要引起高度的重視。

1對電力系統繼電保護的基本要求

在繼電保護技術應用的過程中，電力系統對其有以下幾方面的基本要求：一是，選擇性，即繼電保護裝置在發揮作用時，只是將故障元件從電力系統中切除，將故障發生造成的影響盡量降到最低，如停電范圍，以此來保障系統中沒有故障的元件可以繼續安全運行。如圖1所示，在單側電源網絡中，當d1點發生短路時，應由距離短路點最近的繼電保護裝置1和2對其進行保護，啟動跳閘動作，將故障線路進行切除，變電所B可以通過無故障的線路3和4來進行繼續供電。由此可見，繼電保護裝置的選擇性要遵循就近原則，在系統發生短路時，要由距離故障點最近的繼電保護裝置切除相應的斷路器;二是，速動性，即當發生故障時，繼電保護裝置可以迅速的采取措施對故障線路進行切除，不同的電壓等級要求的故障切除時間也是不同的，如對于110kV及以上的電力系統來說，繼電保護裝置和斷路器總的切故障時間為0.1秒，所以，在實施保護的過程中，保護動作的時間只有幾十個毫秒，（一般30毫秒左右），而對于35kV及以下的電力系統來說，保護動作的時間為0.5秒;三是，靈敏性，繼電保護裝置的靈敏性，主要指的是在其保護范圍內，對于故障發生以及不正常狀態運行情況的反應能力。對于靈敏性的衡量，有的是依據保護范圍，有的則是依據靈敏系數，不同繼電保護裝置有著不同的靈敏性;四是，可靠性，繼電保護裝置的可靠性指的是在其規定的保護范圍內，一旦發生了故障，繼電保護裝置就應該迅速的做出相應的保護動作，對電力系統進行有效保護，即不能有拒動情況的發生，而對于不該保護的情況下，就不應該有任何的保護動作，即不能發生誤動作，要想保證電力系統的安全運轉，就要保證繼電裝置的可靠性。

圖1單側電源網絡中有選擇性動作的說明

2繼電保護自動化技術在電力系統中的應用

2015年，某地區電網因繼電保護誤動作、安全穩定控制裝置拒動等原因，導致了一起重大電網事故的發生，該地區的電網（5條500kV和5條220kV）線路跳閘、32臺發電機組退出運行，致使華中東部電網與川渝電網解列。由此可見，繼電保護裝置出現誤動作或者出現拒動，都會給電網帶來巨大的影響，所以，研究繼電保護自動化技術在電力系統中的實際應用非常有必要。下面我們對繼電保護自動化技術在電力系統中的應用做出了具體的分析：

2.1在發電機中的應用

在電力系統中，發電機有著重要的地位和作用，只有確保發電機的穩定運作電力系統的存在才具有意義，所以對于發電機來說，繼電保護自動化技術主要有以下兩方面的應用：第一，重點保護法，發電機在長期的運行中極易發生故障，尤其是容易發生失磁故障，一旦發生失磁故障，檢修人員需要針對發動機展開重點的檢修，應用接地技術、保護技術來避免系統出現短路，解決發動機接地電流的問題，確保系統的穩定運行;備份保護法，在發動機中應用繼電保護自動化技術以后，系統會根據發動機的運行狀態展開相應的防護，當出現運行故障時系統會及時切斷電源，避免發動機的進一步損壞，這樣的保護方式能夠有效的避免一些發動機外部問題，能夠避免發動機故障的進一步擴大。

2.2在變壓器中的應用

2.2.1短路保護

在變壓器中經常發生的故障就是短路，在電力系統運行中，如果發生了短路故障，變壓器會立即停止運行，進而影響到電網的安全運行，所以，在對變壓器進行安裝時，要對短路情況的發生有預見性的報告，做好相關的預防工作，安裝繼電保護裝置對其進行保護。當前短路保護分為過電流與抗阻保護。通常過電流保護，經過電流器件的運作，來對時間進行限制，立即自動切斷電源，進而起相應的保護作用;一般情況下，抗阻保護通過抗阻器件的運作，來對時間進行制約，馬上會自動化跳閘，從而起到變壓器的保護功能。

2.2.2瓦斯保護

在變壓器的運行中，電弧對變壓器的影響比較大，電弧可以對變壓器材料產生一定的影響，如油箱，電弧可以使相關的物質發生分解，并且釋放出有害氣體，如瓦斯，這會對人們的身體健康造成嚴重的威脅，所以，要對變壓器瓦斯的保護引起高度的重視，瓦斯保護裝置要對系統的的瓦斯情況進行嚴密的監控，如若發生瓦斯故障，會立即動作發出警報，避免故障的進一步擴大。

2.2.3接地保護

在進行變壓器保護的過程中，對于已經接地的變壓器采用零序電流法進行保護，確保接地兩側的設置完好，而對于未接地的變壓器應當通過零序電壓法進行保護。

2.3在電力系統的母線保護中的應用

母線繼電保護主要可以分為兩種方式，分別是相位對比保護和差動保護。相位對比保護是通過相位對比來高效的保護系統母線;差動保護在保護時將特點以及變化都相同的電流互感器設置在母線元件上面，將系統母線一側的端子和二次繞組連接起來，然后將繼電保護裝置安裝在系統母線的差動位置，如果是大電流接地，這種保護方式通過的是三相連接實現，如果是小電流接地，在相間短路中設置系統母線的保護，之后用兩相連接的方式實現。

結束語

繼電自動保護技術在電力系統中起著重要的作用，并能可以應用于母線保護、發電機保護以及變壓器保護中，有效的保障了電力系統的穩定、安全的運行，對供電的質量提供了保障，有助于人們的生產生活，促進了電力企業的迅速發展。

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（作者單位：許繼電氣股份有限公司）