综述电力继电保护的技术分析

综述电力继电保护的技术分析摘要: 随着电力系统的发展技术的不断进步，现对电力系统继电保护的作用、组成以及发展进行了探讨。

本文主要讨论了电力系统继电保护对电力的重要性及技术分析。

关键词：电力；继电保护；技术一、继电保护在电力系统中的重要性当电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，使故障元件免于继续遭受损害，减少停电范围；当被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护条件，发出信号、减少负荷或跳闸动作指令。

此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作。

同时继电保护也是电力系统的监控装置，它可及时测量系统电流电压反映系统设备运行状态。

二、电力系统中继电保护技术的运用分析2.1 继电保护技术的智能化运用现代化管理电力管理越来越体现了智能化的控制管理模式,具有一定的人工智能化特征。

这些特征,一方面使得电力系统在管理上减少了不必要的资源浪费;另一方面为其他各项技术的运用提供了广阔的技术空间。

正是在这样的技术背景下,继电保护技术出现了一定的人工智能化,使得保护装置在设计上更具有合理性和科学性。

这些智能化的信息特征使得继电保护技术在发展的过程中逐渐地进入了自动化的发展进程。

目前,在我国主要大城市供电公司的继电保护设备中已采用了模拟人工神经网络(ANN)来进行对用电的保护。

因此,进一步推进了继电保护技术智能化的发展前景。

据目前的资料介绍,在输电过程中出现的短路现象一般有几十种,如果出现这样的情况用人工进行排除,至少需要12小时以上。

但若是采用上述的神经网络继电保护方法,可通过采集的数据样本对发生故障进行检测,从而能在半小时之内得出故障出现的原因。

这些人工智能方法通过计算机辅助系统的帮助运用,可使得电力运输效率大大加强。

2.2继电保护技术的网络化运用继电技术的运用离不开计算机网络的支持。

人工智能网络化技术,不仅给继电技术提供了可操作检查的直观空间范围,也给其发展更新提供了更为广泛的动力支持和保障。

这也正是继电技术开放性发展的必然要求。

继电保护的主要功能在于保护电力系统的安全稳定,而这种保护离不开计算机网络的数据模拟生成系统,需要依据计算机通过数据采集和分析来检测故障存在的原因,进而发出警报。

这些网络化的发展,一方面,能够通过数据的的采集和模拟生成,综合分析可能出现的各种故障;另一方面,在显示故障的同时,能够准确地反映出故障的缘由、位置的情况,便于工作人员能够采取有效的解决策略。

比如,现在的各种环保节能发电厂就是采用了该种装置,通过总调度室计算机监控,不仅能够了解现有线路的运行前那个框,还能够对各条线路出现的短路等现象作出判断,以便维护人员能够进行及时正常地维修。

2.3继电保护中的自适应控制技术自适应继电保护可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。

继电保护技术的自适应性具有如下的作用:(1)使得继电保护更具有一种适应性,能够适应多种故障的检测;(2)有效延长保护时间,能够使得电气设备产生更长的使用寿命;(3)能够提高经济效率,即这种保护能够针对用电过程中出现的问题进行排除,不仅减少了人工操作的麻烦,还能够节省成本。

当前电力系统在发展过程中出现的各种问题,采用继电保护的自适应性技术,既能够真正发挥继电保护的“保护”功能,使得人们的生产生活得以顺利地开展;又能够使得这种适应性能面对各种形势的变化发展,最大限度地提高电力设备的使用寿命,以减少故障的发生。

这种适应性应该离不开计算机网络环境的支持。

因此,就更具有广泛的适应性能。

三、继电保护的要求继电保护的组成一般由输入部分、测量部分、逻辑判断部分和输出执行部分组成。

现场信号输入部分一般是要进行必要的前置处理，如隔离、电平转换、低通滤波等，使继电器能有效地检查各现场物理量。

测量信号要转换为逻辑信号，根据测量部分各输出量的大小、性质、逻辑状态、输出顺序等信息，按照一定的逻辑关系组合运算最后确定执行动作，由输出执行部分完成最终任务。

继电保护的基本要求应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性要求。

选择性指保护装置动作时，仅将故障器件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中无故障的部分正常运行；速动性是指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。

灵敏性是指对于保护的范围内，发生故障或不正常运行状态的反应能力。

可靠性是指继电保护装置在保护范围内发生动作时的可靠程度。

四、继电保护常见的故障分析(1)电流互感饱和故障。

电流互感器饱和对电力系统继电保护的影响非常大。

随着配电系统设备终端负荷的不断增容，若发生短路则短路电流很大。

当系统靠近终端设备区发生短路时，电流可达到或接近电流互感器单次额定电流的百倍量级。

在常态短路情形下，越大电流互感器误差随着一次短路电流倍数增大而增大，当电流速断保护使灵敏度降低时就可能阻止动作。

线路短路时，由于电流互感器电流饱和，再次感应的二次电流小或接近于零，也会导致定时限过流保护装置无法动作。

当在配电系统的出口线过流保护拒动作导致配电所进口线保护动作了，则使整个配电系统断电。

(2)开关保护设备选择不当故障。

开关保护设备的正确选择十分重要，现在多数配电都采用了在高负荷密集区建立开关站，即采用变电所—开关站—配电变压器的供电输电方式。

在未实现继电保护自动化的开关站内，广泛采用负荷开关或与其组合的继电器设备系统作为开关保护设备。

通常来说，对开关站入口线路采用负荷开关实现日常分合负载电流不设保护，对直接带配电变压设备的出口线路选用负荷开关组合电器。

因此在造成配电所出口故障时，开关站容易越级跳闸。

此外影响继电保护故障常见的的因素还有继电器触点松动、继电器参数不当、电磁系统铆装件变形、玻璃绝缘子损伤、线圈故障问题等。

五、继电保护故障处理方法和措施5.1 常见的继电保护故障处理方法（1）替换法：用好的相同元件代替认为有故障的元件，来判断它的好坏，可快速缩小故障查找范围；（2）参照法：通过正常与非正常设备的技术参数对照，找出不正常设备的故障点。

此法主要用于检查接线错误、定值校验过程中测试值与预想值有较大出入的故障。

在进行回路改造和设备更换后二次接线不能正确恢复时，可参照同类设备接线。

在继电器定值校验时，如发现某一只继电器测试值与整定值相差甚远，此时不可轻易判断该继电器特性不好，应调整继电器上的刻度值，可用同只表计去测量其他相同回路同类继电器进行比较；（3）短接法：将回路某一段或一部分用短接线短接，来判断故障是存在短接线范围内，或者其他地方，以此缩小故障范围。

此法主要用于电磁锁失灵、电流回路开路、切换继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否好。

此外还有直观法、逐项排除法等。

5.2 确保电力系统继电保护正常运行的措施合理的人员配置，使人员调度和协助能顺利进行，明确人员工作目标，保证电力正常运行；完善规章制度，根据继电保护的特点，健全和完善保护装置运行管理的规章制度，继电保护设备台账、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理等档案应逐步采用计算机管理跟踪检查、严格考核、实行奖惩；对二次设备实行状态监测方法，对综合自动化变电站而言，容易实现继电保护状态监测。

保护装置内各模块具有自诊断功能，对装置的电源、CPU、I/O 接口、A/D 转换、存储器等插件进行巡查诊断。

对保护装置可以加载在线监测程序，自动测试每一台设备和部件；注重低压配电线路保护，采用新的整定技术方法，实现电力网络的智能化、网络化。

六、继电保护的发展6.1继电计算机化随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。

电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。

这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。

在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。

现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。

继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。

但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。

6.2网络化计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。

它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。

到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。

继电保护的作用主要是切除故障元件，缩小事故影响范围。

因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。

这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。

显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。

对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。

继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。

对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。

由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。

6.3 保护、控制、测量、数据通信一体化在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。

它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。

因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。

所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。

但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。