電力系統(tǒng)繼電保護相關技術淺析

葉貴姣 國網(wǎng)湖南省電力公司岳陽供電公司華容供電分公司

一、電力系統(tǒng)繼電保護現(xiàn)狀

電氣工程中的繼電保護系統(tǒng)能有效地處理電力系統(tǒng)的故障，降低故障頻率。20世紀70年代，我國開始引進相關繼電保護保護技術。雖然這些技術起步較晚，但我國電力市場相對較大，促進了電力系統(tǒng)繼電保護技術的發(fā)展。電力系統(tǒng)繼電保護裝置隨著時代變遷經(jīng)歷了四個階段，從初代電磁式裝置到改進的晶體管式保護裝置、隨后出現(xiàn)的集成電路保護裝置，再到現(xiàn)在技術成熟普遍使用的微機型繼電保護裝置。在我國電力部門，直到1984年才采用基于微機控制的微機繼電保護技術，其具備更強的綜合分析判斷能。目前，微機繼電保護技術有效運用于各種領域，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性方面發(fā)揮著重要作用。

二、電力系統(tǒng)繼電保護的要求

電力系統(tǒng)同時為數(shù)以億計的用電設備供電，供電可靠性成為電力部門最重要的評價標準。電力系統(tǒng)包括從發(fā)電到用電的一系列過程具有復雜性和耦合性，這使得其可靠、安全和穩(wěn)定地運行面臨諸多問題和考驗，因而電力系統(tǒng)繼電保護應具備四大特征。其一是可靠性，繼電保護裝置以多個電力電子器件組合設計而成，任一器件的誤動作甚至損壞，都將使得電力系統(tǒng)繼電保護無法正常工作，影響用戶的用電體驗，保護發(fā)生時應可靠動作，不該動作時應不產(chǎn)生誤動，可靠性是繼電保護裝置性能最根本的特征。其二是靈敏性，靈敏性即保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行時，繼電保護系統(tǒng)的反應能力。在復雜電路中，繼電保護系統(tǒng)需要準確區(qū)分不同類型的電路故障并實現(xiàn)自動動作，對任意一種運行工況都必須快速、準確地產(chǎn)生保護動作，這要求其具有較高的靈敏性。其三是選擇性，選擇性是指當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰保護切除故障。通常電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)會設置主保護和后備保護等環(huán)節(jié)，其在特定工況下進行選擇性動作，例如為合理控制故障影響范圍的擴大，后備保護只能在主保護失效的前提下動作，這是為了保證電力線系統(tǒng)故障影響范圍的最小化。其四是快速性，快速性即為了提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，縮小故障影響范圍，減小故障設備或線路的損壞，提高自動重合閘和備用電源的效果等，保護裝置應盡可能快地切除故障。

三、電力系統(tǒng)繼電保護的關鍵技術

（一）過流保護

過流保護是電力系統(tǒng)繼電保護中最廣泛、最基礎的技術，技術原理是根據(jù)電路中流過檢測元件的電流量，進而判斷電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行條件下，流過電網(wǎng)電路的電流總是在一個穩(wěn)定范圍內波動。當短路故障等電路故障出現(xiàn)，電網(wǎng)電流會立刻隨之增大，電網(wǎng)電壓會隨之降低，過流保護裝置檢測到電流增大后迅速產(chǎn)生保護動作，進而防止設備損壞。過流保護中最常見地是線路三段式電流保護。

（二）差動保護

差動保護是電力系統(tǒng)繼電保護中十分常見的保護方案，它通常作為電力系統(tǒng)主設備的主保護，在繼電保護中起到重要作用。差動保護電路結構較簡單，靈敏度高，選擇性好，故而在繼電保護設計方案里，各關鍵電力主設備節(jié)點如發(fā)電機、電動機、變壓器、電路母線、電阻電抗器等都需要安裝差動保護。差動保護技術的原理是根據(jù)電流大小和相位關系來判斷電網(wǎng)電路工況，當電流數(shù)值達到預設閾值，電路將自動切斷電源，用以避免故障擴張。差動保護具有獨立性，準確性和迅速性。

（三）瓦斯保護

瓦斯保護是電力系統(tǒng)變壓器內部故障的主保護，其根據(jù)氣體的成分和濃度來對電氣故障進行區(qū)分進而產(chǎn)生保護動作。該保護主要用于油浸式變壓器保護，由于變壓器油的特殊性，受熱后其會分解氣體并上升，進而觸發(fā)保護動作。在實際電路設計中，根據(jù)需求的不同，可設計輕瓦斯保護或重瓦斯保護，其都可對變壓器做出實時動態(tài)檢測并及時傳導狀態(tài)數(shù)據(jù)。輕瓦斯保護主要用于檢測，僅將油箱內的氣體狀態(tài)傳達用以進行故障分析和日常維護；重瓦斯保護在嚴重故障發(fā)生時實現(xiàn)自動斷路跳閘，極大程度地保護電壓器，有效控制影響范圍。

四、結語

總之，電力系統(tǒng)故障問題對于供電安全及穩(wěn)定有很大危害，使得繼電保護技術顯得尤為重要。因此，有必要對故障維修繼電保護技術要點進行總結，加強維修人員相關技術的深入學習，以獲得全面的技術應用能力，準確及時地應對各類事故。在未來，各新興科技不斷應用，繼電保護技術將更加智能化，對電力系統(tǒng)地保護能力也將大大提高。