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继电保护原理及应用范文1
一、引言
电动机是当前应用最广泛的动力设备，是其他机电设备的动力源泉，电动机正常的输出是其驱动的机电设备正常工作的前提，如今已被广泛应用于工农业、交通运输、国防等领域。电动机所带的负载种类繁多，且往往是整个设备中的关键部分，因而确保电动机的正常运行就显得十分重要。电动机保护器（电机保护器）是发电、供电、用电系统的重要器件，是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品[1]。电动机保护器的作用是给电机全面的保护控制，在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。如今电动机保护器几乎渗透到所有用电领域，在国民经济和节能事业中有着不可替代的重要地位和作用。
二、电动机保护器的保护原理与构成
对电动机来说，其故障形式从机械角度可以分为绕组损坏和轴承损坏两方面。造成绕组损坏的主要原因有：1.电动机长时间的电、热、机械和化学作用下，绕组的绝缘老化损坏，定转子绕组匝间短路或是对地短路。2.电网供电质量差，电源电压三相不平衡、电压波动大、电网电压波形畸变、高次谐波严重或者电动机断相运行。3.电源电压过低使得电动机启动转矩不够，电动机不能顺利启动或者是在短时间内重复启动，电动机长时间承受过大的启动电流导致电机过热。4.因机械故障或其它原因造成电动机转子堵转。5.某些大型电机冷却系统故障或是长时间工作在高温高湿环境下造成电机故障。
电动机保护原理的研究是保证电动机保护器性能高低的关键，根据三相对称分量法的理论，三个不对称的向量可以唯一分解成三组对称的向量，分别为正序分量、负序分量和零序分量。对称分量的计算公式如下：
根据（1）式，电动机在发生对称故障和不对称故障时，电动机的三相电流都会发生变化。电动机故障条件流过绕组的电流过大，超过电动机的额定电流，因此可根据这一特征来对电动机过电流进行保护。电机过载、断相、欠压都会造成绕组电流超过额定值。电源电压欠压，运行电流上升的比例将等于电压下降的比例；电机过载时，常造成堵转，此时的运行电流会大大超过额定电流。针对以上情况，电动机保护器可通过对三相运行电流进行检测，根据运行电流的不同性质来确定不同的保护方式，从而对电机予以的断电保护。电动机的故障类型分为过流保护、负序电流保护、零序电流保护、电压保护和过热保护等几种。
通过对电动机保护器的保护原理分析可以看出，理想的电动机保护器应满足可靠、经济、方便等要素，具有较高的性能价格比。经过发展和更新，如今电动机保护器一般由电流检测电路、温度检测电路、基准电压电路、逻辑处理电路、时序处理电路、启动封锁及复位电路、故障记录电路、驱动电路、电动机控制电路组成。电动机保护器的构成原理如图l所示。
图1 电动机保护器组成模块和构成原理图
三、电动机保护器的类型及应用分析
目前我国普遍采用的电动机保护器主要有热继电器、温度继电器和电子式电动机保护器。热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器，它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点[2]。但存在功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅，扫膛、堵转、长期过载，频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器动作曲线和电动机实际保护曲线不一致，失去了保护作用。且重复性能差，大电流过载或短路故障后不能再次使用，调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动，功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。温度继电器是采用双金属片制成的盘式或其他形式的继电器，在电动机中埋入热元件，根据电动机的温度进行保护，但电动机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电动机堵转时温度急剧上升，由于测温元件的滞后性，导致电动机绕组受损。温度继电器具有结构简单、动作可靠，保护范围广泛等优点，但动作缓慢，返回时间长，3KW以上的三角形接法电动机不宜使用。目前在电风扇、电冰箱、空调压缩机等方面大量使用。电子式电动机保护器通过检测三相电流值和整定电流值，采用电位器旋钮或拔码开关操作来实现对电动机的保护，电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限工作特性。
除了上述三种常见的电动机保护器，磁场温度检测型继电器和智能型电动机保护器也在电动机故障保护中得到普遍应用。磁场温度检测型保护器通过在电动机中埋入磁场检测线圈和温度探头，根据电动机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电动机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。智能型电动机保护器能实现电动机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据自己实际使用要求和保护情况在现场自行对各种参数修正设定，采用数码管作为显示窗口，或采用大屏幕液晶显示，能支持多种通讯协议，目前高压电动机保护均采用智能型
四、电动机保护器应用选择原则
选用电动机保护装置的目的，既能使电动机充分发挥过载能力，又能免于损坏，而且还能提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。合理选用电机保护装置，既能充分发挥电机的过载能力，又能免于损坏，从而提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。具体的功能选择应综合考虑电机的本身的价值、负载类型、使用环境、电机主体设备的重要程度、电机退出运行是否对生产系统造成严重影响等因素，力争做到经济合理。在能满足保护要求的情况下首先考虑最简单保护装置，当简单的保护装置不能满足要求时，或对保护功能和特性提出更高要求时，才考虑应用复杂的保护装置，做到经济性和可靠性的统一。
五、结束语
如今电动机保护器已发展到了微电子智能型时代，电动机保护器也朝着多元化方向发展。这就需要我们的工作人员在选型时应充分考虑电动机保护实际需求，超前、准确、及时地判断电动机的故障，合理选择保护功能和保护方式，实现对电动机的良好保护，达到提高设备运行可靠性，减少非计划停车，减少事故损失的目的。
参考文献
继电保护原理及应用范文2
【关键词】漏电保护器；原理；应用；技术误区
0 引言
漏电保护器具有安装简单，使用方便，脱扣迅速，高灵敏度的特点，已广泛应用与工业和民用领域，在电气安全保障方面体现较高应用价值。但是在实际应用当中，正是由于其高灵敏度造成的频动和技术应用上误区造成的拒动，人们工作和生活中的正常用电受到不同程度的影响，人们对漏电保护器的可靠性产生怀疑并失去信心，造成漏电保护器非正常损坏、人为解除退出运行的现象非常严重，安全用电问题亟待解决。
1 漏电保护器的原理和构成
在正确的安装和使用条件下，漏电保护器将充分体现其灵敏性高和动作快速的优点，可最大程度保障人身在设备漏电时的安全。对于自动空气开关和熔断器而言，只能在发生相间短路或大电流接地故障时迅速切断电源，但不能判断检测发生漏电时的微弱电流。正常状态运行时，漏电保护器检测不到系统的剩余电流，当发生漏电故障时它可检测到的微弱的剩余电流（动作值可以整定得很小，一般为mA级）。如果出现较大的剩余电流，漏电保护器的检测发现后会立即可靠地动作，切断电源。
电流型漏电保护器灵敏度高，目前应用广泛。它的构成如下：
（1）检测单元：检测单元是通过一个零序电流互感器实现漏电检测功能。相线和中线同时穿过铁心构成了一次绕组，铁芯上缠的绕组构成二次绕组。在正常运行状态下，即在无漏电情况发生，那么流过一次绕组的总电流向量和等于零，二次绕组上就产生不了感应电势和电流。假如有漏电情况发生，一次绕组的总电流向量和不等于零，二次绕组必然产生感应电势和电流，故障信号就会进一步送到中间环节进行处理。
（2）中间单元：通常将放大器、比较器、脱扣器都纳入到中间环节。中间单元的功能就是将出自检测单元的漏电信号进一步放大处理后，发送到执行单元。
（3）执行单元：本单元的执行结构收到中间单元的信号指令后，立即执行脱扣动作，切断故障点的供电电源。
（4）试验单元：对漏电保护器定期检查是必要的，确定其保护功能运行正常，动作是否可靠。定期测试就是模拟漏电故障发生时，保护装置能否可靠动作，主要包括试验按钮和限流电阻。
2 漏电保护器的安装注意事项
安装要求必须要符合电气设备安装规程，此外以下几点应引起注意：
（1）漏电保护器的电源应接线至标有电源侧的一端，不能随意接在负荷侧，否则会造成脱扣线圈不会因断开电源时而失电，从而导致长期带电而把线圈烧毁。
（2）漏电保护器的安装并不能代替其它安全防护措施，所以不得拆除或放弃原有的安全防护措施，它只能作为整个电气安全系统中的附加保护。
（3）在安装使用时，必须要把保护线和中线严格区分开。对于四极四线式和三极四线式漏电保护器的安装和使用，一定要将中线接入保护器，并且不得再作为保护线。
（4）工作在保护器负荷侧的零线不得重复接地，否则就不能保证漏电保护器正常工作。
（5）采用支路漏电保护器的，工作零线只可用作本支回路的零线，禁止连接至外回路工作零线，也不得将本支回路的工作零线用于其它线路。
（6）按照《建筑电气工程施工质量验收规范》中“动力和照明工程的漏电保护器应做模拟动作试验”的要求，安装漏电保护器完成后要进行相应试验，以证明其可靠性和灵敏性。试验时可分别按试验按钮三次，带负荷分合试验三次，确认保护器动作可靠正确，才可投入正式使用。
3 漏电保护器的运行
做好定期的维护时保证漏电保护器的安全可靠运行的前提，此外还需要定期进行动作特性试验（包含动作值、动作时间和不动作电流值等），完整做好各次试验记录，并将最新试验数据与初始安装时的数据作比较，根据比较结果决定保护器是否适合继续运行。严格执行规定，每月检查一次漏电保护器的工作状况，操作试验按钮，检查脱扣器是否正常脱扣，并断开电源。应注意在检查时按试验按钮的时间不宜过长，点动操作即可，也不要进行过多操作试验，避免烧毁内部元器件。
在使用过程中保护器跳闸时，应先进行初步观察和检查，在没有发现明显动作原因时，可进行一次试送电，如保护器仍然跳闸，须进一步查找故障原因，在排除故障前不得连续地强送电。
在漏电保护器发生损坏不能再继续使用时，要让专业电工对保护器检查更换。假如漏电保护器发生误动或拒动，其可能原因：一是由于漏电保护器本身质量不稳定引起，二是可能来自线路故障，最好是具体问题具体分析。
需特别指出注意：在发生人体单相触电事故时，如果人体是在负载侧碰触一根火线，此时漏电保护器就能发挥其本身的保护作用。但如果人体同时触碰一火一零，通过人体形成回路，而且人体对地绝缘，漏电保护器检测不到漏电，就失去了保护作用。
4 频动、拒动的原因分析及技术应用误区
经过大量实践应用证明，漏电保护器经常发生误动、拒动，造成漏电保护器非正常损坏、人为解除退出运行的现象非常严重，影响到安全用电。以上情况的发生是有多方面原因的，但频动的产生，主要有两方面：
一是，电气回路发生接地故障时，漏电保护器正常响应，断开电源。造成这种状况的原因主要有：回路老化、气候及环境因素影响，极少情况是由于人体触电造成的。人们对电力的需求是获得稳定可靠的电力供应，这种为防止小概率事件导致的意外停电，给人们正常生产生活带来不必要的烦恼。
二是，在电气回路无接地的情况下，由下列可能情况造成误动：
（1）由由外界电磁干扰造成信号触发，引起误动；
（2）在开关电源合闸送电时，瞬时产生的冲击信号引起误动；
（3）多个带漏电保护功能的分支开关负荷侧漏电电流之和可能超过上级开关的漏电保护值，造成越级跳闸；
（4）中性线多次接地可引起串流误动。
综上所述，因为技术上的原因就可能产生误动，漏电保护器的误动问题更趋严重和复杂。
对于漏电保护器使用而言，电网中性点接地是必须的，漏电保护器在实践应用当中存在的技术误区也是产生拒动原因，而产生误区的原因基本大都与中性点接地相关：
（1）在中线出现多次接地时，漏电保护器会发生因分流而拒动的情况，一般其重复接地点是难于被发现的；
（2）如果电源意外缺相，而漏电保护器的工作电源又恰好取自所缺相，它就失去漏电保护功能，发生拒动；
（3）在变压器中性点接地时，电网相线电压将支（下转第115页）（上接第82页）撑物击穿，电流通过电网接地点流经中性点，造成频动；
（4）在变压器中性点接地时，偶然出现的相线接地故障，泄漏电流也会很大，增加了回路电损，还会造成火灾，同样会造成频动；
继电保护原理及应用范文3
关键词：继电保护 故障 维修 诊断 分析
中图分类号：TM58 文献标识码：A 文章编号：
前言：随着电网建设的蓬勃发展，继电保护作为一种必不可少的设备广泛的应用于各级电压的电力系统中，尤其是在110kV及以上电压等级中更是得到了广泛的应用。由于继电保护在电网中非常重要，一旦出现故障，轻则引起大面积的停电现象，重则严重危害人民群众的生命财产安全。因此，及时发现继电保护的故障，提升的维修技术水平，有着十分重要的意义。
1．电力故障诊断技术
受限于科学技术水平，在我国除了纵联保护和差动保护之外，继电保护装置仅剩下显示保护安装处电气量的功能。由于同一设备在正常运行时，其各相的状态应该是一致的，所以，对继电保护的故障进行分析可以使得相关的工作人员更及时、更彻底的了解继电保护装置的动作报告和录波报告。国外的继电保护工作由于起点比较早的原因已经领先了我们许多，所以我们要迎头赶上。
从1990年开始，微机保护呈现迅速发展的态势，造成了大量新型继电保护的方案和原理，这些方案和原理也对装置的硬件提出了更高的要求。由于缺乏相应的可靠地数据通信手段，对于主设备的保护来说，对于微机线路保护装置、正序故障分量方向高频保护、变压器组保护以及发电机的失磁保护等也逐渐通过了尖顶，继电保护只能起到缩小事故影响区域以及切除故障元件的作用。在西方发达国家很早就诞生了系统保护的理念，受限于时代的不同，当时该理念主要是指安全自动装置。通过电力继电保护完全可以做到避免大面积停电的问题以及重大电力设备损坏的事故。对于一些学术性的试验项目，如果其偏差超出了规程规定的范围，那么必须仔细分析、检查，找出原因，继而采取有效措施改变现状。
2．故障诊断技术的发展方向
通过利用电力系统中发生异常情况时产生的电气量变化来构成继电保护动作即为继电保护。所以，就要求所有的保护单元都可以共享故障信息以及全系统的数据，而且为了保证系统的安全稳定运行，必须要求每个保护单元和重合闸装置在分析信息和数据的同时协调相应的动作。下面笔者就电力继电保护的故障及维修技术进行浅谈。
经过了十五年的迅速发展，西方先进国家的微机保护已经进行了三次更新换代的工作，并且最新的微处理技术已经得到了广泛的应用并被绝大多数实例证明其可靠性。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。这在当前的技术条件下是完全可能的。所以在进行电力继电保护的故障和维修工作时，工作人员可以用质量完好的元件来替代自己所质疑有故障的元件。故障诊断始于机械设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断。故障诊断的技术手段是采用智能诊断方法和人工智能。电力系统对微机保的要求不断提高，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。
3．继电保护故障信息分析处理系统
电力继电保护的故障及维修要求电力继电保护故障排除工作人员以及故障维修工作人员有很强的电力继电保护技术。由于设备故障与征兆之间关系的复杂性和设备故障的复杂性，形成了设备故障诊断是一种探索性的反复试验的特点故障诊断过程是复杂的。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。当电力继电保护系统出现了故障时，工作人员可以通过缩小故障查找范围来进行电力继电保护的故障查找和排除。这些数学诊断方法又各有优缺点，研究故障诊断的方法成为设备故障诊断技术这一学科的重点和难点因此不能采用单一的方法进行诊断。
变压器保护的配置与整定时，应根据造厂提供的变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线配置与之相适应的保护。其目的是使微机保护系统在实现功能日益完善的软硬件基础上实现保护系统运行及性能价格比的最优化结构。一般来讲，速动性主要是指继电保护装置应该尽可能迅速地去切除短路故障，缩短切除故障的时间。则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，在电力继电保护出现故障时，工作人员会对电力继电保护中的某个元件产生怀疑，由于电力继电保护故障通常都是由于某个元件的故障引起的。
今后的故障诊断方法的发展方向是：将多种诊断方法进行综合取长补短以便于应用和减少诊断结果的误差，同时也便于实现提高保护装置的可靠性。通过使用网络来达到分布式母线保护的原理，大大改善了传统方式的低可靠性局面。笔者在文中描述的方法，在大爱的缩小电力继电保护故障排除的范围的同时得到了广泛的使用，是维修中采取次数最多的方法。计算机处理信息的速度与人工操作相比具有速度快、准确性高等优点，所以我们今后的发展方向便是大规模的使用计算机，通过人工智能和智能诊断的方法来检测故障。
结束语：
随着我国经济的飞速发展以及电网的广泛普及，我国对电力的需求急剧增高，电力事故的不断出现，极大地影响了人民群众的日常生活并对其人身财产安全带来了一定的危害。并且我国的电力行业现状不是很理想，缺乏统一的信息化沟通渠道以及统一指挥，并且电力行业长期处于垄断式的发展中，造成了管理、安全理念落后，所以我们一定要采取适当的方法措施，及时发现继电保护的故障并提高继电保护的维修技术水平，避免事故的发生。因此，全面的研究继电保护发展趋势是我们现在面临的急需解决的问题，继而才可以推动我国电力事业的可持续发展。
参考文献：
[1] ，刘沛，陈德树.继电保护中的人工智能及其应用[J].电力系统自动化，2005.
继电保护原理及应用范文4
【关键词】 继电 保护 趋势
我国自上世纪90年代后期开始也开展了配电自动化研究与应用工作，目前，经过十几年的探索与实践，配电自动化技术已经比较成熟，为故障的快速和科学处理奠定了良好的基础。长期以来，在配电自动化系统的故障处理功能研究领域，国内外开展了大量卓有成效的研究。
1 继电保护的发展现状
1.1 继电保护的现状
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。几十年来，随着我国电力系统向高电压、大机组、大电网发展，继电保护技术及其装置应用水平获得很大提高。在20世纪50年代以前，继电保护是用电磁型的机械元件构成的。随着半导体器件的发展，利用整流二极管构成的整流型元件和由半导体分立元件组成的保护装置得到了推广利用。20世纪70年代以后，利用集成电路构成的装置在电力系统继电保护中得到广泛应用。到80年代后，计算机技术发展很快，利用计算机强大的计算分析能力来分析电力系统的有关电量，判定系统是否发生故障。目前，在电力系统中，微机型继电保护及自动装置得到了广泛应用，它与传统保护相比有明显的优越性。
继电保护技术与其他技术不同的是，新技术不能完全取代老技术。电力系统中运行的继电保护可以说是“四世同堂”。由于计算机网络的发展和其在电力系统中的大量采用，给微机保护提供了无可估量的发展空间，微机硬件和软件功能的空前强大，变电站综合自动化的提高，电力系统光纤通信网络的逐步形成，使得微机保护不再是一个孤立的、任务单一的、消极待命的装置，而是积极参与、共同维护电力系统整体安全稳定运行的计算机自动控制系统的基本组成单元，进入20世纪90年代以来，它在我国已得到了广泛应用，受到电力系统运行人员的欢迎，已经成为继电保护装置的主要形式，从而使得继电保护成为电力科学中最活跃的分支。电力系统的快速发展又给继电保护技术提出了艰巨的任务，电子技术、计算机技术、通信技术又为继电保护技术的发展不断注人新的活力。
1.2 继电保护技术的发展趋势
继电保护技术的未来趋势是向微机化、网络化、一体化的方向发展。电力系统对继电保护的要求不断提高，除了实现基本功能外，还应具有故障信息和数据的存储、对数据的快速处理、与其他继电保护联网、共享信息和网络资源等能力。因此，继电保护的微机化是保护技术的必然发展趋势。
保证系统安全稳定运行，就要求各个继电保护共享全系统的运行和故障信息的数据，各个继电保护在分析这些信息和故障的基础上协调动作，才能确保系统的安全稳定运行。实现这种功能的基本条件是将全系统的继电保护全部用计算机网络连接起来，实现继电保护的网络化。计算机网络作为信息和数据的通信工具，已成为当前的技术支柱，那么实现继电保护的网络化，在当前的技术条件下是完全可能的。
如果实现了继电保护的微机化和网络化，继电保护可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将自身所获得的信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，各个继电保护不但可完成本身基本功能，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，即实现了保护、控制、测量、数据通信一体化。
2 继电保护的目标
2.1 继电设备的故障
电力系统继电保护是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。电力系统中的电气设备在运行中，受自然的（如雷击、风灾、机械损伤等）外力破坏、内部绝缘击穿、人为的（如设备制造上的缺陷、误操作等）原因等，不可避免地会发生各种形式的短路故障和不正常工作状态。
电气设备故障最常见的是短路，其中包括三相短路、两相短路、大电流接地系统的单相接地短路及电气设备内部线圈的匝间短路。在大电流接地系统中，电气设备短路故障以单相接地短路的机会最多。
最常见的异常运行状态是电气元件的电流超过其额定值，即电气元件处于过负荷状态。长时问的过负荷会使电气元件的载流部分和绝缘材料的温度过高，从而加速设备的绝缘老化，或者损坏设备，甚至发展成事故。故障和异常运行状态都可能发展成系统中的事故。事故是指整个系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，以致造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不被允许的地步，甚至造成设备损坏和人身伤亡。在电力系统中，为了提高供电可靠性，防止造成上述严重后果，要对电气设备进行正确的设计、制造、安装、维护和检修；对异常运行状态必须及时发现，并采取措施予以消除；一旦发生故障，必须迅速并有选择性地切除故障元件。
2.2 继电保护装置的任务
继电保护装置是一种能反映电力系统中电气元件发生故障或异常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务有以下两方面：
（1）当电力系统中被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，并保证无故障部分迅速恢复正常运行。
（2）当电力系统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，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要动作和由于干扰而引起的误动作。
继电保护装置的功能，就是将检测到的电气量与整定值或设定的边界进行比较，在越过整定值或边界时就动作。这里的越过有两层含义：①对于反应被测量的增加而动作的保护装置，是指测量的量大于整定值或越过边界到界外；②对于反应被测量的减小而动作的保护装置，是指测量的量小于整定值或越过边界进入界内。
3 对继电保护的要求
继电保护的种类有很多，按保护基本工作原理不同归类：有反映稳态量的常规保护和反应暂态量的新原理保护两大类。其中，根据所反应参数不同，常规保护有过电流保护、低电压保护、距离保护、差动保护、高频保护、方向电流保护、零序保护及气体保护等；新原理保护有工频变化量保护和行波保护等。按保护动作原理不同归类：有机电型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等。实际上继电保护的动作原理也表明了继电保护技术发展的进程，目前通常把微机保护之前的保护称为传统保护或模拟保护，与此相对应，微机保护还可称为数字保护。
为了能正确无误而又迅速地切除故障，要求继电保护具有足够的选择性、快速性、灵敏性和可靠性。
3.1 选择性
系统发生故障时，继电保护装置应该有选择地切除故障部分，非故障部分应能继续运行，使停电范围尽量缩小。
继电保护动作的选择性，可以通过正确地整定上下级保护的动作时限和电气动作值的大小来达到配合。一般上下级保护之问的时限差取0.5～0.7s，即同一故障电流通过时，上一级保护的整定时间应比下一级保护整定时间长0.5～0.7s，故下一级开关比上一级开关先动作。
3.2 快速性
快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少电压降低的工作时间。理论上讲，继电保护装置的动作速度越快越好，但是实际应用中，为防止干扰信号造成保护装置的误动作及保证保护问的相互配合，继电保护不得人为地设置动作时限。目前最快的继电保护装置的动作时间约为5ms。
3.3 灵敏性
灵敏性是指继电保护装置对其保护范围内的故障的反应能力，即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式，应能灵敏地感受和很灵敏地反应。上下级保护之间灵敏性必须配合，这也是保证选择性的条件之一。
3.4 可靠性
为保证继电保护装置具有足够的可靠性，应力求接线方式简单，继电器性能可靠，回路触点尽可能减少。除此之外，还必须注意安装质量，并对继电保护装置按时进行校验和维护。
以上四个基本要求贯穿整个继电保护内容的始终，要注意四个基本要求间的矛盾与统一，例如强调快速性时，可能会影响到可靠性和选择性；强调选择性时可能会影响到快速性。可以想象，同时满足四个基本要求的继电保护装置，其造价一定昂贵。所以对具体的保护对象，装设怎样的继电保护装置，在满足技术条件的同时，还要分析其经济性。
继电保护发展到今天，它的构成原理已形成了两种逻辑：一种为布线逻辑，另一种为数字逻辑。布线逻辑的继电保护装置，其功能靠接线来完成，不同原理的继电保护装置其接线也不同；数字逻辑的继电保护装置其功能由计算（程序）来完成，不同原理的装置计算方法（程序）不相同，但硬件基本相同。布线逻辑的装置要实现一种完善的特性（如四边形阻抗边界），接线将十分复杂，有些边界还不可能实现。数字逻辑的装置其原理是由计算（程序）来实现的，因此，可实现特性完善的装置。
4 结语
继电保护技术的发展先后经历了机电型、晶体管型、集成电路型和微机型，从初期的机电型发展到今天的微机型，已经历了四代的更新。继电保护的种类虽然很多，但就其基本组成而言，整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分三部分组成。
继电保护原理及应用范文5
关键词：继电保护；保护装置；检修分析；电力系统
中图分类号：TM774 文献标识码：A
继电保护系统装置也称之为继电保护综合自动化系统装置。随着电力系统发展，系统装置的应用除了具有良好的可靠性外，也要具有较好的稳定性，以此能够确保电力系统安全运行。
1.继电保护系统装置原理及组成
在继电保护系统装置应用原理中，利用计算机网络把电力系统的保护装置连接，实现电力系统微机保护装置自动化和网络化。同时也是把系统中异常情况或元件短路、短路时分析系统的电气量变化，具体执行继电保护动作的。系统设置能实现电力系统中国每个保护单元间共享系统故障的信息和运行数据，重合闸装置和每个单元经过分析和判断信息数据，进行协调动作，保障系统的稳定运行。
一般地，继电保护系统装置构成是由测量、逻辑、执行三大部分组成的。其构成框架图如图1所示。
就测量部分来说，它是测量被保护元件工作的一个或者几个物理量，和已经给的整定值进行比较，以此来判断保护是否应该启动。而对于逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质等促使保护装置按照逻辑工作。在第三个部分执行环节中，是依据上述逻辑中的信号完成保护装置担负的任务。
2.继电保护系统装置的任务
继电保护系统的装置组成及原理简单容易理解，被越碓蕉嗟赜τ玫较质档牡缌ο低持校将事故限制在了最小范围内，提高了系统运行的可靠性，确保了无故障设备的继续正常运行，最大限度地保证了向用户安全连接供电。鉴于此，继电保护系统装置的任务具体体现如下：
随着继电保护系统装置的普遍应用，在一定程度上提示了报警功能，值班员根据报警提示会第一时间做出反应，采取措施把不正常工作情况及时处理和病态设备进行调整，或将可能引起事故的电气设备予以切除。
除此之外，采用继电保护系统装置可以最大程度地监视电力系统的运行，减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。
3.继电保护装置的要求
继电保护装置的要求是相对于在电力系统中来说的，选择性、速动性、灵敏性和可靠性是满足继电保护装置在电力系统中应用的基本条件。
为满足同一个保护区内的配合要求的元件以及相邻设备、线路的条件，要有统一的选择，保障其在灵敏度极高的系数及动作时间内达到相互配合。这就是所说的选择性。
速动性方面可以减轻继电保护装置中的故障设备和线路的损坏程度，提高自动重合闸和备用电源投入效果，进一步提高电力系统的稳定性。在运行中可以从高频保护、差动保护等方面来提高速动性，减少继电器固有动作以及断路器跳闸时间带来的问题。
在灵敏性方面，一般地最小灵敏保护系数在有关规程中有要求。可以在设备或线路保护范围内发生短路时起到保护的作用。而可靠性是继电保护装置中最基本的要求。
4.继电保护系统装置检修
在对继电保护系统装置检修分析前，先阐述继电保护系统装置运行的特点，在特点的分析介绍上就可以得出系统装置检修的必要性以及要采取的应对措施。
应用中，继电保护装置一般会出现误动故障和拒动故障的问题，这也是运行的主要特质。当系统在正常情况下运行时，保护装置因为报错信号的出现会发生误动作，此时受到影响的是运行的稳定性。这就是误动故障的运行特点。
另一个特点是，当继电装置对信号没有及时传递、切除故障时，稳定系就会受到影响，这就是经常说的拒动故障。
在电力系统正常运行时，发生故障的机率并不是很高，但一旦有故障发生时，继电保护装置则会及时地根除故障，从而保证无故障线路及设备的正常运行，这对减少故障发生时所波及的范围，减少故障损失及保证电网的安全运行具有极其重要的作用。
4.1日常的检查工作。继电保护系统装置日常的检查工作包括：每个设备的标签是否齐全完备，检修日期是否到期；每个设备按钮以及开关是否灵敏、螺丝钉等部件是否牢固；控制室指示灯等指示标志是否能正常运行；配线是否整齐，固定卡子有无脱落；以及电压互感器和电流互感器二次引线端子是否完好。
4.2 状态检修工作。继电保护系统装置状态检修是相对于设备的技术层面，依据运行情况、出现的故障和故障信息汇总等综合信息，加之技术人员经验，相关标准等进行分析总结，判断继电保护装置是否存在问题。具体可以从以下几个方面加以检修：
当设备存在危险状态时，根据试验运行数据随时观察故障进一步发生的可能性；当设备存在可靠性下降状态时，应根据试验结果综合分析隐患问题存在的原因。
当有个别数据有问题，应根据实验数据是否正常，设备资料是否齐全等判断设备有没有隐患。
结语
根据上面的分析可以知道，继电保护自动化装置在电力系统的应用，可以较好地完成复杂工作，性能以及稳定性都很好。实际操作中可及时对信号予以传递、发出警报，选择性切除故障，判断准确，保障系统正常运行。
参考文献
继电保护原理及应用范文6
关键词:虚拟仪器;微机保护;实验系统
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5381-02
继电保护装置是一种利用电磁感应原理而发展起来的电力系统保护装置,随着电子技术和网络通信技术的飞速发展,目前已经发展到微机型阶段,并且利用软件技术可以实现由软件技术驱动硬件而实现微机继电保护,这就是目前研究很热的技术――基于虚拟仪器技术的继电保护系统。利用虚拟仪器技术实现的微机继电保护装置,具有传统微机继电保护装置所不具备的优势,例如控制更加安全可靠等。
本论文主要将虚拟技术应用于微机保护实验系统,拟对基于虚拟仪器技术的微机保护系统进行开发,并从中找到可靠有效的微机保护实验方法与建议,并和广大同行分享。
1 微机继电保护概述
1.1 微机继电保护的基本构成
微机继电保护装置,其基本结构构成与普通的电力保护装置一样,也是有硬件和软件两大部分构成。硬件部分主要由数据采集系统、数据处理系统及逻辑判断控制模块等几个部分构成,主要由数据采集模块负责对电力系统的相关电参数实现检测与采集,并将数据传送至数据处理系统,数据经过运算之后,由逻辑判断控制模块调用软件控制程序,并发出相应的控制信号,驱动保护装置执行保护动作,从而实现电力继电保护的功能。
随着集成电子电路技术的发展,目前发展的微机型继电保护装置,其硬件系统主要由CPU(微处理器)主机系统、模拟量数据采集系统和开关量输入/输出系统三大部分组成,尽管结构构成已经发生一定变化,但其实实现继电保护的基本原理仍是一样的,由模拟量数据采集系统负责相关保护参数的采集,微机继电保护装置是以微处理器为核心,根据数据采集系统所采集到的电力系统的实时状态数据,按照给定算法来检测电力系统是否发生故障以及故障性质、范围等,并由此做出是否需要跳闸或报警等判断。
1.2 微机继电保护装置的特点
微机保护与常规保护相比具有以下优点:
1) 微机继电保护装置主要由微处理器为核心而构成的硬件系统,因此借助于现代功能强大的微处理器,微机型继电保护装置可以实现一定程度的智能化。
2) 相比于传统的机械式硬件实现的硬件保护装置,微机型继电保护装置能够依靠数据采集模块实现对相关参数的检测与采集,整个过程实现数字化流程,这就为继电保护装置的控制功能的稳定性、可靠性提供了技术条件;另一方面,依靠微处理器内部的软件程序,微机继电保护装置能够进行周期性自检,一旦发现自身硬件或者软件发生故障,能够立即实施报警,从而保障了继电保护装置功能的可靠性。
3) 传统的机械式硬件实现的硬件保护装置,其保护功能较为单一,仅仅是实现基本的保护功能,动作依靠一次性机械元件完成,一旦该部件发生故障,则整个继电保护装置无法工作;而微机型继电保护装置除了能够利用弱电驱动控制实现继电保护的功能外,还能够依靠数据采集系统对整个电力系统的相关电力参数都实施监测与采集,通过程序的分析,实现对电力系统整体性能的检测,保护功能大大丰富。
4) 传统的机械式硬件实现的硬件保护装置,其功能调试复杂,工作量大,而且极容易造成内部晶体管集成电路的失效,而现代微机继电保护装置,依靠内部的核心微处理器,能够开发专用的人机交互系统,利用人机交互系统实现继电保护装置的调试,简单易行,还可以自动对保护的功能进行快速检查。
5) 利用微机的智能特点,可以采用一些新原理,解决一些常规保护难以解决的问题。例如,采用模糊识别原理或波形对称原理识别判断励磁涌流,利用模糊识别原理判断振荡过程中的短路故障,采用自适应原理改善保护的性能等。
2 基于虚拟仪器的微机保护实验系统开发设计
2.1 总体结构设计
本论文探讨的是基于虚拟仪器技术的微机继电保护系统,因此首先面临选择合适的虚拟仪器开发平台的问题,这里选择基于G语言的LabView开发平台是目前国际最先进的虚拟仪器控制软件,集中了对数据的采集、分析、处理、表达,各种总线接口、VXI仪器、GPIB及串口仪器驱动程序的编制。基于虚拟仪器的微机继电保护装置系统,是利用虚拟仪器开发平台,构建虚拟的微机继电保护装置,实现完整的微机继电保护装置的全部功能,并对设计的虚拟继电保护装置进行评估和改进,从而完成微机继电保护系统设计的一种设计手段。
利用虚拟仪器技术进行微机继电保护系统的开发设计,从具体设计流程来说,主要从以下几个环节入手进行总体结构的设计:
根据微机继电保护系统的设计目标、设计功能,列出所需要的相关硬件,构建整体微机继电保护系统结构框架;另一方面,尽量采用模块化的开发设计模式,将微机继电保护系统按照不同的功能环节,设计各功能模块之间的结构关系。
如下图所示,是本论文所探讨的利用虚拟仪器平台所开发的微机继电保护系统结构原理图。这种方式既便于模块的单独调试,节省系统开发周期,又便于系统功能的改变,使系统具有更强的移植与升级功能。
如图1所示,基于虚拟仪器技术的微机保护系统结构主要由一次系统、转换模块、数据采集模块、保护测量模块及保护决策软件系统等几部分构成,一次系统主要负责面向电网系统模拟设置合适的传感器,将相关拟生成电网的二次侧电压、电流信号,信号经过转换、调理电路变换成符合要求的-5V～+5V模拟信号送数据采集模块,数据采集模块主要由DAQ数据采集卡构成,能够自动将模拟产生的模拟电压信号进行A/D转换,并进行初步的数据处理转换再传送给以虚拟微处理器为核心的保护决策模块,最终将生成的继电保护控制决策信号输出到保护策略模块,最终实现微机继电保护系统的功能。
2.2 数据采集模块的设计与实现
本文中微机实现的继电保护实验系统输入信号来源于继电保护测试仪,根据保护系统测试输入信号的特点,本论文采用数据采集卡来负责数据的采集与高速传输。
2.2.1 数据采集卡的选择
要实现基于虚拟仪器技术平台的微机继电保护系统,一次系统在完成相应电力系统电参数的传感检测之后,数据采集模块要能够按照微机继电保护系统的功能于设计要求实现相应数据的转换与采集,因此,数据采集卡的选择成为整个微机继电保护系统保护功能实现的关键。目前的数据采集卡,主要有12位或16位的DAQ数据采集卡,在具体决定选用12位还是16位的DAQ设备时,主要从采集精度和分辨率这两个指标考虑,可以由给定的系统精度指标衡量出DAQ卡需要的整体精度。
在本论文中,这里选取PCI-1716数据采集卡。PCI-1716是研华公司的一款功能强大的高分辨率多功能PCI数据采集卡,它带有一个250KS/s16位A/D转换器,1K用于A/D的采样FIFO缓冲器。PCI-1716可以提供16路单端模拟量输入或8路差分模拟量输入,也可以组合输入。它带有2个16位D/A输出通道,16路数字量输入/输出通道和1个10MHz16位计数器通道。PCI-1716系列能够为不同用户提供专门的功能。
2.2.2 虚拟数据采集程序的实现
在选择了数据采集卡硬件设备之后,需要借助于虚拟仪器平台为整个系统设计虚拟护具采集程序。在具体进行设计时,由系统内部虚拟程序产生数据采集卡锁需要的相应信号,具体来说就是CT、PT信号,因此,在具体编程时,首先将CT、PT信号传输至相应的滤波器,LabVIEW提供了各种典型的滤波器模块,根据需要可以设置成低通、高通、带通、带阻等类型的滤波器;其次,将经过数据滤波处理之后的数据进行输出。数据采集模块的程序如图2所示。
2.3 微机保护模块的设计与实现
既然在数据采集模块之后需要进行数据的滤波,尽管LabVIEW提供了各种典型的滤波器模块,但是仍然需要借助于虚拟滤波模块设计专用的滤波算法,而且在微机继电保护系统中,对电力系统的继电保护功能的实现,主要是由相应的滤波保护算法实现的,因此有必要为虚拟微机电力保护系统设计滤波保护算法程序。
本论文采用如下的设计方法对滤波保护算法进行设计:
1) 利用LabVIEW自带的滤波器进行数据的排序滤波。
2) 按照系统保护功能所需要的数据频带,设置相应的低通、高通、带通、带阻等灯滤波保护功能。按照上述方法,基于虚拟仪器平台的微机继电保护系统,其滤波器输入得到的数据序列,多数是传感器采集到的电参数,如电压和电流,而电压和电流数据是离散的数字量序列,其中包含了大量的谐波干扰信号,因此有必要进行滤波。在本论文中,采用了二级滤波保护算法,即分别进行前置滤波和后置滤波,实现对数据的二级滤波保护,从而提高整个微机继电保护系统的稳定性和可靠性。前置滤波模块如图3所示,后置滤波模块如图4所示。其中前置滤波模块提供了差分滤波器、积分滤波器、级联滤波器、半波和1/4周波傅立叶滤波器、半波和1/4周波沃尔氏滤波器,可以根据需要自行选择;后置滤波模块提供了平均值滤波器、中间值滤波器,也可以自由选择。
3 结束语
利用虚拟仪器技术进行微机继电保护装置系统的设计开发,能够很好的避免了实物硬件开发设计所带来的周期较长、调试较复杂以及成本较高等劣势,所有的开发设计任务全部在虚拟仪器平台上完成。本论文将虚拟仪器技术应用到了微机保护装置的设计,对于进一步提高微机继电保护装置的可靠性与稳定性具有优势,同时借助于虚拟仪器技术的开发,能够更好的实现电气继电保护功能的完善与提升。
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