電力系統繼電保護技術(shù)的探析

通過(guò)對我國電力系統繼電保護技術(shù)發(fā)展現狀的分析，探討繼電保護的任務(wù)和基本要求。從分析當前繼電保護裝置的廣泛應用，提出保護裝置維護的幾點(diǎn)建議，結合實(shí)際情況，探討繼電保護發(fā)展的趨勢。
　　
　　
　　1 前言
　　電力作為當今社會(huì )的主要能源，對國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高起著(zhù)極其重要的作用?，F代電力系統是一個(gè)由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節組成的大系統。電力系統的飛速發(fā)展對電力系統的繼電保護不斷提出新的要求，近年來(lái)，電子技術(shù)及計算機通信技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。如何正確應用繼電保護技術(shù)來(lái)遏制電氣故障，提高電力系統的運行效率及運行質(zhì)量已成為迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
　　
　　2 繼電保護發(fā)展的現狀
　　上世紀60年代到80年代是晶體管繼電保護技術(shù)蓬勃發(fā)展和廣泛應用的時(shí)期。70年代中期起，基于集成運算放大器的集成電路保護投入研究，到80年代末集成電路保護技術(shù)已形成完整系列，并逐漸取代晶體管保護技術(shù)，集成電路保護技術(shù)的研制、生產(chǎn)、應用的主導地位持續到90年代初。與此同時(shí)，我國從70年代末即已開(kāi)始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著(zhù)先導的作用，相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原東北電力學(xué)院研制的輸電線(xiàn)路微機保護裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統中獲得應用，揭開(kāi)了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機保護的推廣開(kāi)辟了道路。在主設備保護方面，關(guān)于發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機－變壓器組保護、微機線(xiàn)路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過(guò)鑒定，至此，不同原理、不同機型的微機線(xiàn)路保護裝置為電力系統提供了新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著(zhù)微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，此時(shí)，我國繼電保護技術(shù)進(jìn)入了微機保護的時(shí)代。
　　目前，繼電保護向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化對繼電保護提出了艱巨的任務(wù)，也開(kāi)辟了研究開(kāi)發(fā)的新天地。隨著(zhù)改革開(kāi)放的不斷深入、國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統繼電保護技術(shù)將為我國經(jīng)濟的大發(fā)展做出貢獻。
　　
　　3 電力系統中繼電保護的配置與應用
　　3.1 繼電保護裝置的任務(wù)
　　繼電保護主要利用電力系統中原件發(fā)生短路或異常情況時(shí)電氣量（電流、電壓、功率等）的變化來(lái)構成繼電保護動(dòng)作。繼電保護裝置的任務(wù)在于:在供電系統運行正常時(shí)，安全地。完整地監視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據；供電系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、迅速地、并有選擇地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行；當供電系統中出現異常運行工作狀況時(shí),它應能及時(shí)、準確地發(fā)出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。
　　3.2 繼電保護裝置的基本要求
　　選擇性。當供電系統中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護裝置應能選擇性地將故障部分切除。首先斷開(kāi)距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。
　　靈敏性。保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來(lái)衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內，不管短路點(diǎn)的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護裝置均不應產(chǎn)生拒絕動(dòng)作；但在保護區外發(fā)生故障時(shí)，又不應該產(chǎn)生錯誤動(dòng)作。
　　速動(dòng)性。是指保護裝置應盡可能快地切除短路故障?？s短切除故障的時(shí)間以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動(dòng)創(chuàng )造了有利條件，同時(shí)還提高了發(fā)電機并列運行的穩定性。
　　可靠性。保護裝置如不能滿(mǎn)足可靠性的要求，反而會(huì )成為擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動(dòng)作的可靠性，必須確保保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試正確無(wú)誤；同時(shí)要求組成保護裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運行維護得當、系統簡(jiǎn)化有效，以提高保護的可靠性。

3.3 保護裝置的應用
　　繼電保護裝置廣泛應用于工廠(chǎng)企業(yè)高壓供電系統、變電站等，用于高壓供電系統線(xiàn)路保護、主變保護、電容器保護等。高壓供電系統分母線(xiàn)繼電保護裝置的應用，對于不并列運行的分段母線(xiàn)裝設電流速斷保護，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動(dòng)解除。另外，還應裝設過(guò)電流保護，對于負荷等級較低的配電所則可不裝設保護。變電站繼電保護裝置的應用包括：①線(xiàn)路保護：一般采用二段式或三段式電流保護，其中一段為電流速斷保護，二段為限時(shí)電流速斷保護，三段為過(guò)電流保護。②母聯(lián)保護：需同時(shí)裝設限時(shí)電流速斷保護和過(guò)電流保護。③主變保護：主變保護包括主保護和后備保護，主保護一般為重瓦斯保護、差動(dòng)保護，后備保護為復合電壓過(guò)流保護、過(guò)負荷保護。④電容器保護：對電容器的保護包括過(guò)流保護、零序電壓保護、過(guò)壓保護及失壓保護。隨著(zhù)繼電保護技術(shù)的飛速發(fā)展，微機保護的裝置逐漸投入使用，由于生產(chǎn)廠(chǎng)家的不同、開(kāi)發(fā)時(shí)間的先后，微機保護呈現豐富多彩、各顯神通的局面，但基本原理及要達到的目的基本一致。
　　
　　4 繼電保護裝置的維護
　　值班人員定時(shí)對繼電保護裝置巡視和檢查，并做好各儀表的運行記錄。 在繼電保護運行過(guò)程中，發(fā)現異?，F象時(shí)，應加強監視并向主管部門(mén)報告。
　　建立崗位責任制，做到每個(gè)盤(pán)柜有值班人員負責。做到人人有崗、每崗有人。 值班人員對保護裝置的操作，一般只允許接通或斷開(kāi)壓板，切換開(kāi)關(guān)及卸裝熔絲等工作，工作過(guò)程中應嚴格遵守電業(yè)安全工作規定。
　　做好繼電保護裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進(jìn)行，防止誤碰運行設備，注意與帶電設備保持安全距離，避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。對微機保護的電流、電壓采樣值每周記錄一次，每月對微機保護的打印機進(jìn)行定期檢查并打印。
　　定期對繼電保護裝置檢修及設備查評：①檢查二次設備各元件標志、名稱(chēng)是否齊全；②檢查轉換開(kāi)關(guān)、各種按鈕、動(dòng)作是否靈活無(wú)卡涉，動(dòng)作靈活。接點(diǎn)接觸有無(wú)足夠壓力和燒傷；③檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好；④檢查各盤(pán)柜上表計、繼電器及接線(xiàn)端子螺釘有無(wú)松動(dòng)；⑤檢查電壓互感器、電流互感器二次引線(xiàn)端子是否完好；⑥配線(xiàn)是否整齊，固定卡子有無(wú)脫落；⑦檢查斷路器的操作機構動(dòng)作是否正常。
　　根據每年對繼電保護裝置的定期查評，按情節將設備分為三類(lèi)：經(jīng)過(guò)運行檢驗，技術(shù)狀況良好無(wú)缺陷，能保證安全、經(jīng)濟運行的設備為一類(lèi)設備；設備基本完好、個(gè)別零件雖有一般缺陷，但尚能安全運行，不危及人身、設備安全為二類(lèi)設備。有重大缺陷的設備，危及安全運行，出力降低，三漏情況嚴重的設備為三類(lèi)。如發(fā)現繼電保護有缺陷必須及時(shí)處理，嚴禁其存在隱患運行。對有缺陷經(jīng)處理好的繼電保護裝置建立設備缺陷臺帳，有利于今后對其檢修工作。
　　
　　5 電力系統繼電保護發(fā)展趨勢
　　繼電保護技術(shù)向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、保護、控制、測量和數據通信一體化方向發(fā)展。隨著(zhù)計算機硬件的飛速發(fā)展，電力系統對微機保護的要求也在不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長(cháng)期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其他保護、控制裝置和調度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統數據、信息和網(wǎng)絡(luò )資源的能力，高級語(yǔ)言編程等，使微機保護裝置具備一臺PC的功能。為保證系統的安全運行，各個(gè)保護單元與重合裝置必須協(xié)調工作，因此，必須實(shí)現微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò )化，這在當前的技術(shù)條件下是完全可行的。在實(shí)現繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò )化的條件下，保護裝置實(shí)際上是一臺高性能，為了測量、保護和控制的需要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線(xiàn)路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜投資大，且使得二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后，通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )送到主控室，則可免除大量的控制電纜。
　　結論。隨著(zhù)電力系統的告訴發(fā)展和計算機通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護技術(shù)的發(fā)展向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、一體化、智能化方向發(fā)展，這對繼電保護工作者提出了新的挑戰。只有對繼電保護裝置進(jìn)行定期檢查和維護，按時(shí)巡檢其運行狀況，及時(shí)發(fā)現故障并做好處理，保證系統無(wú)故障設備正常運行，提高供電可靠性。