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继电保护基本原理及应用范文1
Abstract: With the development of power system protection technology, power technology continues to develop with innovation. This paper reviews several stages of development of the mechanical and electrical technology and describes technological innovations details of relay, which provides a theoretical basis for future progress.
关键词：电力系统；继电保护；技术创新
Key words: power system; relay protection; technology innovation
中图分类号：TM77 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0198-01
1继电保护技术的发展史
随着电力系统的出现，继电保护技术就相伴而生。以数字式计算机为基础而构成的继电保护起源于20世纪60年代中后期。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。
从继电保护的基本原理上看，到21世纪20年代末普遍应用的继电保护原理基本上都已建立，迄今在保护原理方面没有出现突破性发展。从实现保护装置的硬件看，从1901年出现的感应型继电器至今大体上经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微型计算机式等发展阶段。纵观继电保护将近100年的技术发展史可以看出，虽然继电保护的基本原理早已提出，但它总是根据电力系统发展的需要，不断地从相关的科学技术中取得的最新成果中发展和完善自身。
2继电保护技术创新
2.1 机电技术网络化创新在计算机领域，发展速度最快的当属计算机硬件，按照著名的摩尔定律，芯片上的集成度每隔18～24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加，价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新，使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明，网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护，大量的传统导线将被光纤取代，传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常，这是继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化，将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。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（这是首要任务），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，实现微机保护装置的网络化。
2.2 机电技术智能化创新进入20世纪90年代以来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络（ANN）和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注入了活力。人工神经网络（ANN）具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近年来，电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络（ANN）来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。
2.3 继电保护中自适应控制技术创新自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它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。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。这种新型保护原理的出现引起了人们的极大关注和兴趣，是微机保护具有生命力和不断发展的重要内容。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。针对电力系统频率变化的影响、单相接地短路时过渡电阻的影响、电力系统振荡的影响以及故障发展问题，采用自适应控制技术，从而提高保护的性能。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，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。
2.4 继电保护中自动化技术创新现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。综合自动化技术相对于常规变电所二次系统，主要有以下特点：①设备、操作、监视微机化；②通信局域网络化、光缆化；③运行管理智能化。
参考文献：
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继电保护基本原理及应用范文2
关键词：电力系统 继电保护 运用
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0115-01
近年来，电力作为我国主要能源，极大地推动了我国社会经济的发展，提高了我国人民的生活水平。国民经济的发展离不开电力系统的安全，而电力系统的安全就不得不依靠继电保护技术的不断发展。继电保护技术在电力系统中有其独特的运用特性，再结合电子和计算机通信技术的应用，其发展显得越发地具有活力。
1 继电保护技术的运用特性
1.1 继电保护技术的智能化
现代的继电保护技术越来越具有人工智能化的特性。智能化的继电保护技术一方面能够为电力系统的管理节约资源；另一方面还能够为其它技术的运用和发展提供更广阔的空间。智能化技术使得继电保护技术更具科学性和合理性。
智能化技术让继电保护技术在电力保护中实现了自动化。模拟人工神经网络技术（ANN）在继电保护设备中的应用更进一步推动了继电保护技术在智能化上的发展。智能化的继电保护技术与人工相比，在排除电力故障上有着极大的优越性，能够在很短的时间之内对电力故障进行检测、分析原因，进而排除故障，大大加强了故障排除和电力运输的效率。
1.2 继电保护技术的网络化
继电保护技术与计算机网络的发展紧密相关。计算机网络技术不仅能给继电保护技术提供检查操作的直观空间，还能够为继电保护技术的发展提供广泛的技术支持和技术保障。在对电力系统安全的保护中，继电保护技术必须依赖计算机网络数据模拟生成系统对数据的采集和分析，从而检测出故障发生的原因，及时而准确地发出警报。
继电保护技术网络化的发展，一方面可以通过计算机网络数据模拟系统综合分析可能产生的故障；另一方面还可以准确及时地反映出故障产生的原因和故障发生的具体地方，以便让工作人员及时地排除故障。
2 继电保护技术的配置和运用
2.1 继电保护装置的作用
继电保护装置在供电系统中具有极其重要的作用，在电力系统发生故障时，必须要通过保护装置将故障及时排除，以防发生更大的故障。当电力设备处于具有危害性的不正常的工作状态时，保护装置必须及时发出警报信号报知给工作人员，以便其及时消除不正常的工作状态，防止电力设备和元器件发生损害，从而导致电力事故的发生。
2.2 继电保护装置的基本原理
电力系统发生短路故障以后，电流会骤增，电压会骤降，电路测量阻抗会减小，电流和电压之间的相位角会发生变化，这些参数的变化能构成原理不同的继电保护，比如电流增大会构成过电流、电流阻断保护；电压降低会构成低电压保护。
2.3 继电保护装置的运用
工厂和企业的高压供电系统和变电站都会运用到继电保护装置。在高压供电系统分母线继电保护的应用中，分段母线不并列运行时装设的是电流速断保护和过电流保护，但是在断路器合闸的瞬间才会投入，合闸后就会自动解除。配电所的负荷等级如果较低，就可以不装设保护装置。变电站常见的继电保护装置有线路保护、母联保护、电容器保护、主变保护等。
（1）线路保护，通常采用二段式或者三段式的电流保护。其中一段是电流速断保护，二段是限时电流速断保护，三段是过电流保护。
（2）母联保护，限时电流保护装置联同过电流保护装置一起装设。
（3）电容器保护，包括过流保护、过压保护、零序电压保护和失压保护。
（4）主变保护，包括主保护（重瓦斯保护、差动保护），后备保护（复合电压过负荷保护、过流保护）
继电保护技术在目前已经得到飞速的发展，各种各样的微机保护装置正逐渐被投入使用，微机保护装置是有各种不同，但是其基本原理和目的都是一样的。
3 继电保护装置的维护
3.1 继电保护装置的抗干扰
继电保护的抗干扰包括硬件抗干扰和软件抗干扰两种。
（1）硬件抗干扰，即结合屏蔽和隔离来消除干扰。屏蔽主要有电磁屏蔽、铁质保护柜屏蔽等。隔离既可以让保护装置与现场保持信号的联系，又让它们不直接地发生电联系。
（2）软件抗干扰，在直流和交流电入口接入RC滤波器，在芯片的电源和零序之间加上抗干扰的电容等。
对外部的二次回路的设计必须采取抗干扰的措施，如降低干扰对象和干扰源之间的电感和耦合电容；降低附近电气值；降低对信号的屏蔽层的阻抗值等。如果干扰导致了输入的采样值出错，必须在干扰脉冲过去了以后，重新输入采样值。
3.2 继电保护装置的故障与和维护
3.2.1 继电保护装置故障的发生原因
（1）电源问题。如果电源输出的功率不足，就会造成输出的电压下降，导致比较电路基准值发生变化，充电电路的时间变短。
（2）集成度高，布线紧密。插件接线焊口的周围在长期运行以后，在静电作用下会聚集大量的静电尘埃，造成两个焊点之间形成导电通道，导致继电保护故障的发生。
3.2.2 继电保护装置的维护
（1）工作人员记录好各仪表的运行状况，加强对继电保护装置的巡查，及时查出继电保护装置事故原因，并做好记录。
（2）严格遵守电力行业安全规定，建立岗位的责任制，，使得人人有岗，时刻与带电的设备保持安全的距离。
（3）对继电保护装置作定时检修，检查各二次设备元件标志和名称是否齐全；信号的指标是否正常；各按钮是否有效；接点的接触是否有足够的压力；断路器是否正常等。
4 结语
继电保护技术在电力行业中的应用对于电力的安全输送起着至关重要的作用。在电力系统和计算机通信技术高速发展的今天，继电保护技术越来越向计算机化，网络化、智能化发展，这对继电保护工作者来说是一项新的挑战。继电保护技术的作用是及时检测出电力故障，并采取措施排除故障，在高压输电系统和变电站都得到广泛运用。电力系统工作人员必须定时对继电保护装置进行巡视和维护，保证继电保护装置的正常运行，避免继电保护装置发生故障，从而失去保护电力输送的作用。
参考文献
[1] 袁超，吴刚，曾祥君，等.分布式发电系统继电保护技术[J].电力系统保护与控制，2009，37（2）：99-105.
继电保护基本原理及应用范文3
关键词：电力系统 ，自动化继电保护装置， 测试系统 ，IEC61850
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
Abstract: this article briefly introduc relay protection test device, the types of stage of development and testing; the basic principle of Key research analysis the IEC61850 standard automation relay protection device testing technology, including and traditional testing technology, set up the method and the difference of unified modeling of the relay protection test device of a method.
Key words: electric power system, automatic relay protection devices, test system, IEC61850
电力自动化系统的发展在很大程度上受继电保护装置技术的制约[1]，因而加快继电保护装置技术的发展是十分迫切和必要的，然而继电保护装置的发展离不开测试技术的进步。继电保护测试就是进行继电保护试验和测量继电保护的特性参数[2]，在保证电力系统安全可靠运行方面起着重要作用。本文针对继电保护测试技术的发展，介绍了继电保护测试装置的基本原理，并研究分析了自动化继电保护装置的测试技术特点。
1继电保护测试装置的类型和发展阶段
1.1 继电保护测试装置的类型[3]
第一种类型由功能强大的仿真软件包和先进的实时数字仿真器件组成，主要模拟电力系统的电磁暂态过程。其特点是硬件结构复杂，电力系统元件模型库较齐全，应用面广，但价格昂贵。比较典型的有法国DTNA数字暂态网络分析仪、西门子NETOMA电力系统仿真软件包等。
第二种类型是针对某一类专门用途而设计的测试系统，具有结构简单，便于携带，价格较便宜的特点。
1.2继电保护测试装置的发展阶段[2,3,4]
第一代微机型继电保护试验仪，以单片机为智能控制器，计算速度较慢，精度较差。
第二代微机型继电保护试验仪，以PC机（笔记本电脑）做为智能控制器，采用DOS操作系统，具有较强的计算功能，精度能达到0.5级。
第三代微机型继电保护试验仪，以PC机和串口为硬件基础；软件采用Windows界面，界面友好；功能模块化，具有可扩展电压、电流插件，能实现连续变频。
第四代微机型继电保护试验仪，充分利用网络技术和数据库技术，具有良好的技术支持、方便的用户服务及灵活的硬件扩展特点；性能高、精度高，能实现实时仿真，可自动生成试验报告，具有辅助专家功能等。
2 继电保护测试装置的基本原理[3,4]
继电保护测试装置一般由主机（下位机）、计算机（上位机）及辅助设备组成。
主机将标准的电流、电压信号经过内部处理转化成所设定测试条件下的电流、电压信号，加载到被试验的继电保护装置上，检测其逻辑功能和动作特性，并且根据国际、国家标准（GB/T 7261-2008《继电保护和安全自动装置基本试验方法》）对测试结果进行标定和评价。
继电保护测试装置的试验方式分手动和自动试验两种。手动试验可以通过主机上的手动控制开关，使变量按设置的步长进行增减，也可以通过计算机上的鼠标和键盘上的功能键来完成变量的递增或递减。自动试验是通过计算机的软件，将试验项目全部试验过程中所有参数变化的要求进行编程，自动完成产品的试验。
3 自动化继电保护装置测试技术的研究分析
3.1数字化继电保护装置与传统继电保护装置的差别[5,6]
随着IEC61850规约的推广和智能电气设备的发展，电气系统自动化继电保护技术进入了新的数字化阶段。符合IEC61850标准的数字化保护装置与传统的继电保护装置在结构上有着相当大的差别，其差别体现在以下几个方面：
⒈硬件差别。传统保护由模拟量输入接口单元、开关量输入输出接口、数据处理单元、人机接口、通信接口等组成。采用IEC61850标准的保护则由光接口单元、中央处理单元、开入开出单元、人机接口和通信接口等组成。
2.产品检测方式的不同。⑴装置测量准确度方面。传统方式通过PT/CT交流采样，而IEC61850的方式是接收过程层送来的数字信号——光PT/CT或者电子式PT/CT。⑵SOE分辨率试验。传统方式的考核对象是继电保护装置。IEC61850方式的考核对象是过程层数字模块。
3.时间同步性。IEC61850要求测试系统的各个单体光数字转换装置、数字保护设备等之间信号的传输必须满足同步性要求。传统模式没有要求一定同步。
4.实时性要求。IEC61850要求闭环仿真测试系统各个环节满足实时性要求。传统模式没有这种要求。
由于IEC61850标准的数字化保护装置与传统的继电保护装置在结构上的巨大差别，传统的测试技术不能用于IEC61850标准的数字化保护装置。
3.2数字化继电保护测试系统的搭建方法[6,7]
数字化继电保护对测试系统的基本要求有3点：⑴能够输出基于IEC 61850-9标准的采样值报文，并且能够模拟电力系统的各种故障，故障参数可以设置；⑵能够发送GOOSE报文给被测装置，模拟变电位置信息、闭锁信号等各种开入量信息；⑶能够接收被测装置发送的GOOSE报文并正确解析，给出GOOSE报文携带的信息。
下面是数字化继电保护测试系统的搭建示意图。
图1 数字化继电保护测试系统的搭建示意图
在数字化继电保护测试系统中必须有光速据转化装置（合并装置）将模拟信号转化为GOOSE报文传送给被测继电保护装置，同时接收被测继电保护装置发出的GOOSE动作信号并解析为开关模拟量信号．并反馈至继电保护测试仪，以此形成数字继电保护装置的闭环测试系统。
3.3统一建模的继电保护测试装置[8-10]
电力系统日趋复杂化和智能化，微机型智能继电保护测控装置的种类也日趋多样化。元件保护，线路保护，辅助保护，智能配网终端及用于测量控制的各类测控装置层出不穷。在这种情况下需要提供统一的整机自动测试平台。图2是统一建模的继电保护测试装置示意图。
图2 统一建模的继电保护测试装置示意图
统一建模的系统要求：⑴测试仪必须具有全自动，全闭环校验的能力；⑵测试仪本身需要具有数据通讯的能力，可以接收命令和执行命令，并接受上位机的控制。
用一台主机同时控制多台测试仪一起工作。每一台测试仪调试一台保护装置，测试结束后，各台测试仪通过数据通信，将测试结果上送到主机，形成历史文档。如果和保护测控装置的条形码识别系统结合，其历史记录将更加完整。采用这样的调试方式，可以最大限度的减少调试人员的工作量，实现对大批量测试对象的测试。中央控制PC机在开始调试之前对每台测试仪进行单独的远程配置，并将测试方案导入到相应的测试仪中，设置测试标准；在调试过程中，对多台测试仪的调试过程进行集中监控管理；调试结束后，对每台被测试仪完成调试报告并且存入数据库。所以，在整机调试线上，只要有一位管理员控制中央控制PC机，即可同时对多台装置进行全自动调试。
开发这样的系统主要在于开发继电保护测试装置各类I/O接口插件和整机测试模型组态软件。基于数字化继电保护装置的硬件架构实现这样的系统并不困难，关键是整机测试模型组态软件的开发。图3是软件测试流程图。
图3测试流程图
软件系统可以使用三层体系结构：⑴界面层。界面层上按照用户使用的位置不同分为远程界面部分和现场界面部分，分别对应于远程工作站和现场控制上位机。⑵逻辑层。逻辑层中包含了所有本系统的核心模块，每个模块都是按面向对象的程序设计思想对其功能进行封装，被上层的界面层的操作来调用，其结果返回给界面或是存入数据库中。⑶数据层。数据层即数据库存储部分，可以用系统自带的单机型数据库，也可使用联机数据库。
4 结论
自动化继电保护装置在电网中的应用越来越普遍，对该装置的安装校验和定期检验日益成为一项繁重的工作，研究和采用新的适应当前和今后继电保护装置的测试系统的方法十分重要，也具有很好的现实意义。
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继电保护基本原理及应用范文4
配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，通信技术是配电自动化的关键。目前，我国配电自动化进行了较多试点，由配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可，光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤通信的基础上，这使得馈线终端能够快速地彼此通信，共同实现具有更高性能的馈线自动化功能。
二。配电网馈线保护的技术现状
电力系统由发电、输电和配电三部分组成。发电环节的保护集中在元件保护，其主要目的是确保发电厂发生电气故障时将设备的损失降为最小。输电网的保护集中在输电线路的保护，其首要目的是维护电网的稳定。配电环节的保护集中在馈线保护上，配电网不存在稳定问题，一般认为馈线故障的切除并不严格要求是快速的。不同的配电网对负荷供电可靠性和供电质量要求不同。许多配电网仅是考虑线路故障对售电量的影响及配电设备寿命的影响，尚未将配电网故障对电力负荷（用户）的负面影响作为配电网保护的目的。
随着我国经济的发展，电力用户用电的依赖性越来越强，供电可靠性和供电电能质量成为配电网的工作重点，而配电网馈线保护的主要作用也成为提高供电可靠性和提高电能质量，具体包括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。具体实现方式有以下几种：
2.1传统的电流保护
过电流保护是最基本的继电保护之一。考虑到经济原因，配电网馈线保护广泛采用电流保护。配电线路一般很短，由于配电网不存在稳定问题，为了确保电流保护动作的选择性，采用时间配合的方式实现全线路的保护。常用的方式有反时限电流保护和三段电流保护，其中反时限电流保护的时间配合特性又分为标准反时限、非常反时限、极端反时限和超反时限，参见式（1）、（2）、（3）和（4）。这类保护整定方便、配合灵活、价格便宜，同时可以包含低电压闭锁或方向闭锁，以提高可靠性；增加重合闸功能、低周减载功能和小电流接地选线功能。
电流保护实现配电网保护的前提是将整条馈线视为一个单元。当馈线故障时，将整条线路切掉，并不考虑对非故障区域的恢复供电，这些不利于提高供电可靠性。另一方面，由于依赖时间延时实现保护的选择性，导致某些故障的切除时间偏长，影响设备寿命。
2.2重合器方式的馈线保护
实现馈线分段、增加电源点是提高供电可靠性的基础。重合器保护是将馈线故障自动限制在一个区段内的有效方式「参考文献。参见图1，重合器R位于线路首端，该馈线由A、B、C三个分段器分为四段。当AB区段内发生故障F1，重合器R动作切除故障，此后，A、B、C分段器失压后自动断开，重合器R经延时后重合，分段器A电压恢复后延时合闸。同样，分段器B电压恢复后延时合闸。当B合闸于故障后，重合器R再次跳开，当重合器第二次重合后，分段器A将再次合闸，此后B将自动闭锁在分闸位置，从而实现故障切除、故障隔离及对非故障段的恢复供电。
目前在我国城乡电网改造中仍有大量重合器得到应用，这种简单而有效的方式能够提高供电可靠性，相对于传统的电流保护有较大的优势。该方案的缺点是故障隔离的时间较长，多次重合对相关的负荷有一定影响。
2.3基于馈线自动化的馈线保护
配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，其中馈线自动化实现对馈线信息的采集和控制，同时也实现了馈线保护。馈线自动化的核心是通信，以通信为基础可以实现配电网全局性的数据采集与控制，从而实现配电SCADA、配电高级应用（PAS）。同时以地理信息系统（GIS）为平台实现了配电网的设备管理、图资管理，而SCADA、GIS和PAS的一体化则促使配电自动化成为提供配电网保护与监控、配电网管理的全方位自动化运行管理系统。参见图2所示系统，这种馈线自动化的基本原理如下：当在开关S1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在开关S2处的FTU没有故障电流流过，此时自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，遥控跳开S1和S2实现故障隔离并遥控合上线路出口的断路器，最后合上联络开关S3完成向非故障区域的恢复供电。
这种基于通信的馈线自动化方案以集中控制为核心，综合了电流保护、RTU遥控及重合闸的多种方式，能够快速切除故障，在几秒到几十秒的时间内实现故障隔离，在几十秒到几分钟内实现恢复供电。该方案是目前配网自动化的主流方案，能够将馈线保护集成于一体化的配电网监控系统中，从故障切除、故障隔离、恢复供电方面都有效地提高了供电可靠性。同时，在整个配电自动化中，可以加装电能质量监测和补偿装置，从而在全局上实现改善电能质量的控制。
三。馈线保护的发展趋势
目前，配电自动化中的馈线自动化较好地实现了馈线保护功能。但是随着配电自动化技术的发展及实践，对配电网保护的目的也要悄然发生变化。最初的配电网保护是以低成本的电流保护切除馈线故障，随着对供电可靠性要求的提高，又出现以低成本的重合器方式实现故障隔离、恢复供电，随着配电自动化的实施，馈线保护体现为基于远方通信的集中控制式的馈线自动化方式。在配电自动化的基础上，配电网通信得到充分重视，成本自动化的核心。目前国内的主流通信方式是光纤通信，具体分为光纤环网和光纤以太网。建立在光纤通信基础上的馈线保护的实现由以下三部分组成：
1）电流保护切除故障；
2）集中式的配电主站或子站遥控FTU实现故障隔离；
3）集中式的配电主站或子站遥控FTU实现向非故障区域的恢复供电。
这种实现方式实质上是在自动装置无选择性动作后的恢复供电。如果能够解决馈线故障时保护动作的选择性，就可以大大提高馈线保护的性能，从而一次性地实现故障切除与故障隔离。这需要馈线上的多个保护装置利用快速通信协同动作，共同实现有选择性的故障隔离，这就是馈线系统保护的基本思想。
四。馈线系统保护基本原理
4.1基本原理
馈线系统保护实现的前提条件如下：
1）快速通信；
2）控制对象是断路器；
3）终端是保护装置，而非TTU.
在高压线路保护中，高频保护、电流差动保护都是依靠快速通信实现的主保护，馈线系统保护是在多于两个装置之间通信的基础上实现的区域性保护。基本原理如下：
参见图3所示典型系统，该系统采用断路器作为分段开关，如图A、B、C、D、E、F.对于变电站M，手拉手的线路为A至D之间的部分。变电站N则对应于C至F之间的部分。N侧的馈线系统保护则控制开关A、B、C、D的保护单元UR1至UR7组成。
当线路故障F1发生在BC区段，开关A、B处将流过故障电流，开关C处无故障电流。但出现低电压。此时系统保护将执行步骤：
Step1：保护起动，UR1、UR2、UR3分别起动；
Step2：保护计算故障区段信息；
Step3：相邻保护之间通信；
Step4：UR2、UR3动作切除故障；
Step5：UR2重合。如重合成功，转至Step9；
Step6：UR2重合于故障，再跳开；
Step7：UR3在T内未测得电压恢复，通知UR4合闸；
Step8：UR4合闸，恢复CD段供电，转至Step10；
Step9：UR3在T时间内测得电压恢复，UR3重合；
Step10：故障隔离，恢复供电结束。
4.2故障区段信息
定义故障区段信息如下：
逻辑1：表示保护单元测量到故障电流，
逻辑0：表示保护单元未测量到故障电流，但测量到低电压。
当故障发生后，系统保护各单元向相邻保护单元交换故障区段，对于一个保护单元，当本身的故障区段信息与收到的故障区段信息的异或为1时，出口跳闸。
为了确保故障区段信息识别的正确性，在进行逻辑1的判断时，可以增加低压闭锁及功率方向闭锁。
4.3系统保护动作速度及其后备保护
为了确保馈线保护的可靠性，在馈线的首端UR1处设限时电流保护，建议整定时间内0.2秒，即要求馈线系统保护在200ms内完成故障隔离。
在保护动作时间上，系统保护能够在20ms内识别出故障区段信息，并起动通信。光纤通信速度很快，考虑到重发多帧信息，相邻保护单元之间的通信应在30ms内完成。断路器动作时间为40ms~100ms.这样，只要通信环节理想即可实现快速保护。
4.4馈线系统保护的应用前景
馈线系统保护在很大程度上沿续了高压线路纵联保护的基本原则。由于配电网的通信条件很可能十分理想。在此基础之上实现的馈线保护功能的性能大大提高。馈线系统保护利用通信实现了保护的选择性，将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障一次性完成，具有以下优点：
（1）快速处理故障，不需多次重合；
（2）快速切除故障，提高了电动机类负荷的电能质量；
（3）直接将故障隔离在故障区段，不影响非故障区段；
（4）功能完成下放到馈线保护装置，无需配电主站、子站配合。
四。系统保护展望
继电保护的发展经历了电磁型、晶体管型、集成电路型和微机型。微机保护在拥有很强的计算能力的同时，也具有很强的通信能力。通信技术，尤其是快速通信技术的发展和普及，也推动了继电保护的发展。系统保护就是基于快速通信的由多个位于不同位置的保护装置共同构成的区域行广义保护。
电流保护、距离保护及主设备保护都是采集就地信息，利用局部电气量完成故障的就地切除。线路纵联保护则是利用通信完成两点之间的故障信息交换，进行处于异地的两个装置协同动作。近年来出现的分布式母差保护则是利用快速的通信网络实现多个装置之间的快速协同动作如果由位于广域电网的不同变电站的保护装置共同构成协同保护则很可能将继电保护的应用范围提高到一个新的层次。这种协同保护不仅可以改进保护间的配合，共同实现性能更理想的保护，而且可以演生于基于继电保护相角测量的稳定监控协系统，基于继电保护的高精度多端故障测距以及基于继电保护的电力系统动态模型及动态过程分析等应用领域。目前，在输电网中已经出现了基于GPS的动态稳定系统和分散式行波测距系统。在配电网，伴随贼配电自动化的开展。配电网馈线系统保护有可能率先得到应用。
继电保护基本原理及应用范文5
关键词:继电保护 安全稳定 电力调度 应用策略
当今,电力已作为现代社会的主要能源,与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系,然而供电不稳定,特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的。为此,探索如何正确应用继电保护技术,来有效地遏制电气故障,提高电力运行效率与质量就成为了我们面对的一个技术问题。
1电力运行面临的新课题与新任务
现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。这个系统除了包括发电、送电、变电、配电和用电设备外,还包括监测系统、继电保护系统、调度通信系统、远动和自动调控设备等组成的二次系统。在这个大系统中,其设备众多,分布区域甚广,在电力调度过程中,要保证每一台装置设备或每一条输电线路在任何时候都不发生任何故障是绝对不可能的。而另一方面,目前我国已进入高电压、大电网、大机组时代,其电力系统已由原以省内为主,发展到跨省的大区电力系统,并且大区电网之间也已开始互联。而且大电力系统对安全性的要求更高,对运行技术和管理水平要求也更严格。当大电力系统发生事故,特别是发生稳定破坏和不可控的严重连锁反应时,停电波及的范围大,停电时间长,后果严重,若因电网结构薄弱,管理不善而缺乏必要的技术防范措施时,则某一电气设备故障可能发展成为全面的大面积停电事故。因此,对于中国电力系统,长期以来输变电工程建设落后于发电工程,而发电工程又远落后于负荷增长的需要,电网结构相对薄弱,而电力系统的容量不断增长,如何保证日益发展的大容量电力系统的安全稳定运行,更是一项紧急而又重大的任务。而继电保护作为维护电力系统稳定与安全运行的一项新技术,值得我们关注与推广。
2继电保护机理
2.1继电保护装置的定义
继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护,由继电器来组成的一套专门的自动装置。为了确保高压供电系统的正常运行,必须正确的设置继电保护装置。
2.2继电保护的基本原理
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置都包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。
2.3继电保护装置的任务
(1)在供电系统中运行正常时,它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据。
(2)如供电系统中发生故障时,它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行。
(3)当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
2.4继电保护装置的基本要求
(1)选择性。是指当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
(2)灵敏性。是指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否,一般用灵敏系数来衡量。
(3)速动性。是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间,就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。
(4)可靠性。保护装置应能正确的动作,并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求,保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效,以提高保护的可靠性。
3系统中继电保护的配置与应用
3.1工厂企业高压供电系统
按照工厂企业高压供电系统的设计规范要求,在高压供电系统的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置适当的保护装置。
(1)系统线路继电保护配置
①高压供电系统线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s～0.7s,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护;自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。
②当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护。
(2)系统配电变压器继电保护的配置
①当配电变压器容量小于400KVA时,一般采用高压熔断器保护。
②当配电变压器容量为400～630KVA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护。
③当配电变压器容量为800KVA及以上时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于油浸式配电变压器还应装设气体保护;另外尚应装设温度保护。
(3)高压供电系统分段母线继电保护配置对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除;另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时,其瞬动部分应解除;对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。
3.2传统电磁式继电器保护35KV变电站继电
保护配置
⑴线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护:①一段为电流速断保护;②二段为限时电流速断保护;③三段为过电流保护。
⑵母联保护:①限时电流速断保护;②过电流保护。
⑶主变保护:①主保护一般为重瓦斯保护、差动保护。②后备保护为:复合电压过流保护、过负荷保护。
⑷电容器保护:①过流保护;②零序电压保护;③过压保护;④失压保护。传统继电保护由于其技术及设备的局限性,在短线路及运行方式变化很大时,往往给继电保护的整定计算,特别是保护的配合方面带来很大的麻烦,甚至在某些运行方式下保护之间不能可靠配合。
3.3微机35KV变电站继电保护配置
微机保护的配置,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,呈现丰富多彩、各显神通的局面,但其基本原理及要达到的目的是大同小异、基本一致的,现以重庆某公司开发生产的EDCS6000系列微机保护系统为例进行说明。
⑴线路保护:配置①电流速断保护;②限时电流速断保护;③复合电压过流保护;④反时限保护;⑤电流闭锁电压速断保护;⑥过负荷保护;⑦小电流接地保护。
⑵母联保护:和线路保护一样配置。
⑶主变保护:配置①主保护为重瓦斯保护、差动速断保护、比例差动保护。②后备保护为:限时电流速断保护;复合电压过流保护;低压过流保护;负序过流保护;过负荷保护。
⑷电容器保护:配置①速断保护;②过流保护;③零序电流保护;④过压保护;⑤失压保护;⑥不平衡电压保护:⑦不平衡电流保护。可见微机保护的配置,除了有可靠的主保护外,还有足够的后备保护作为其补充,且保护从不同的角度对设备的故障进行了数据采集和分析,使保护的动作更具有选择性、灵敏性、速动性、可靠性。
3.4 35kV变电站微机保护配置的应用实例
2009年,某公司成功将一个传统电磁式继电器保护的35kV变电所改造成微机保护装置系统的终端变电站。
(1)系统保护装置及监控系统
①系统保护装置。线路保护装置、主变保护装置――可完成变压器的主、后备保护、综合保护装置、线路保护装置、电容器保护装置、备用电源自投装置、小电流接地检测装置、综合数据采集装置。②监控系统的基本功能――数据采集、控制操作、画面制作、监视显示、事故处理、制表与打印。
(2)系统设计时的注意问题
①由于控制和保护单元都是采用微机装置,故一些必要的开关量和模拟量应从开关柜或户外设备引至微机采集、保护屏。根据控制和保护要求的不同,输入的量也不同。②开关柜与微机装置之间的端子接线较简单,大量的二次接线在微机采集控制单元和保护单元内部端子连接。③传统的继电保护整定计算结果不能直接输入到计算机,须转换为计算机整定值。
继电保护基本原理及应用范文6
【关键词】供电系统;继电保护;应用;维护
现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。随着社会经济的迅速发展,电力系统的容量不断扩大,电网结构日趋复杂,电力系统稳定问题日益突出,因此我们应该对电力系统继电保护更加重视起来,以此保障电力系统的安全可靠的运行,为社会经济的发展保驾护航。
一、继电保护的概念和类型
1、继电保护的概念
继电保护装置是当电力系统中发生故障或出现异常状态时能自动、迅速而有选择地切除故障设备或发出告警信号的一种专门的反事故用自动装置。
继电保护系统为多种或多套继电保护装置的组合。继电保护用来泛指继电保护技术或继电保护系统。也常用作继电保护装置的简称,有时直接称为“保护”。
2、常用继电保护类型:
①电流保护:(按照保护的整定原则,保护范围及原理特点)
A、过电流保护――是按照躲过被保护设备或线路中可能出现的最大负荷电流来整定的。如大电机启动电流(短时)和穿越性短路电流之类的非故障性电流,以确保设备和线路的正常运行。
B、电流速断保护――是按照被保护设备或线路末端可能出现的最大短路电流或变压器二次侧发生三相短路电流而整定的。速断保护动作,理论上电流速断保护没有时限。即以零秒及以下时限动作来切断断路器的。
此外还有定时限过电流保护、反时限过电流保护、无时限电流速断等
②电压保护:(按照系统电压发生异常或故障时的变化而动作的继电保护)
主要有过电压保护、欠电压保护和零序电压保护
③瓦斯保护:油浸式变压器内部发生故障时,短路电流所产生的电弧使变压器油和其它绝缘物产生分解,并产生气体(瓦斯),利用气体压力或冲力使气体继电器动作。
④差动保护:这是一种按照电力系统中,被保护设备发生短路故障,在保护中产生的差电流而动作的一种保护装置。
此外还有高频保护、距离保护、平衡保护、负序及零序保护以及方向保护
二、继电保护的配置与应用
1继电保护装置的基本要求
选择性。当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能选择性地将故障部分切除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。
速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。
可靠性。保护装置如不能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。
2保护装置的应用
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致。
三、 继电保护装置的维护
值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。 在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。
建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。 值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。
做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。
定期对继电保护装置检修及设备查评:①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。
