簡述繼電保護原理范文

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關鍵詞：SAPF；IGBT；過電壓；寄生電感

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)09-0055-03

Research on key technologies of protection system for shunt active power filter

CHEN Yu, CHENG Han-xiang, WANG Bing, ZHOU Shu-min

(School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Abstract: During the operation of shunt active power filter, the explosion of IGBT occurs several times. Through experiments the generation of IGBT over-voltage is analyzed. Because the shutdown time of IGBT is very short, the tiny stray inductance on the connecting wire produces a spike over-voltage under the effect of high frequency. The spike over-voltage affects the security of IGBT when it is superimposed on the original voltage. In this paper, the buffer circuit for an appropriate IGBT module used in the 100kVA shunt active power filter is designed, which solves the explosion problems and protects the safe operation of shunt active power filter.

Keywords: SAPF; IGBT; over-voltage; parasitic inductance

0 引 言

由于IGBT功率模塊具有開關頻率高、可靠性高等優點，因而成為SAPF主電路PWM變流器結構的主選。但是，鑒于其固有的過載能力較差，當出現過流、過壓故障，特別是短路故障時，如果保護不及時，往往會造成其永久性損壞。為此，本文分析了導致IGBT損壞的常見誘因——過電壓的形成過程，然后提出了主電路結構優化和緩沖電路的設計方案，并通過實際裝置的運行，驗證了這些方案的有效性。

1 IGBT過電壓的形成過程

在并聯有源電力濾波器運行時，IGBT模塊無論是在產生補償電流時，還是在電網向直流側電容充電時，都起著相當重要的作用，但是，由于其自身固有特性，在關斷瞬間或是續流二極管恢復反向阻斷能力時都會產生過電壓，從而對IGBT的安全運行構成威脅[2，3]。為此，本文按照搭建的100 kV·A樣機容量的要求，選用日本富士電機生產的R系列IGBT-IPM模塊7MBP150RA120作為變流器構成主電路，并為其設計了吸收緩沖電路。

圖1所示是單個IGBT及電路圖，其中Ls1和Ls2為連接IGBT模塊導線的寄生電感。從模塊手冊可知，IGBT從導通到關斷，其電流從90%下降到10%所需要的時間tf=0.18～0.3 ms。若tf取0.2 ms，并取100 kV·A容量的APF電流為150 A計算，其電流變化di=150 A，則：

(1)

這樣，在沒有吸收緩沖電路的情況下， 1 μH的電感所產生的電壓為：

(2)

7MBP150RA120模塊的耐壓等級為1 200 V，750 V的過電壓疊加在原有電壓基礎上，足以使模塊瞬間燒毀，且寄生電感一般不止1 μH，普通電阻的寄生電感可能在10 μH以上，定制的無感電阻的寄生電感也有2～3 μH。因此，微小的電感就可以產生巨大的過電壓，致使IGBT模塊被擊穿損壞。

為了更直觀地觀察寄生電感產生的感應電壓，筆者將系統線電壓調至100 V，直流側電容電壓控制在180 V，通過試驗運行，所獲得的直流母線電壓波形和IGBT關斷時發射極與集電極間電壓波動波形如圖2所示。

圖2中，每格電壓為50 V，由圖可見，尖峰電壓最大幅值可達100 V；在IGBT關斷瞬間，UCE的幅值接近90 V，這都對IGBT的安全運行構成威脅。解決模塊過電壓的關鍵方法是設法減小模塊電路直流側的寄生電感，優化主電路結構，設計合理的吸收緩沖電路。

2 有源電力濾波器主電路結構的優化設計

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關鍵字：電力系統；繼電保護；應用；發展

1 前言

隨著社會的進步，市場經濟的不斷發展，電力成為了社會生活和經濟建設的核心能源。然而，伴隨電力系統輸電規模幾何級數的增加以及輸電距離的不斷增長，再加上人們對于電力系統運行的可靠性、穩定性以及電力輸送的質量等都提出了更高的要求，這就對電力系統的正常運行和繼電保護提出了極大的壓力和挑戰。

2繼電保護技術

繼電保護的定義就是指在電力系統故障和危及安全運行的異常工況的情況下，可以自動地對電力系統產生保護的措施。它之所以叫做繼電保護是因為有觸點的繼電器在其發展過程中被用為保護電力系統及一些諸如電線等的工作部件。

3 繼電保護技術的應用

我國電力系統中性點接地方式主要有兩種，即：1、中性點直接接地方式（大電流接地系統）。 2、中性點不直接接地方式（小電流接地系統）。本文繼電保護技術的應用主要介紹中性點不直接接地方式的接地保護。

3.1 輸配電線路的接地保護

小電流接地系統中，如果電力系統發生單相接地故障，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高1.732倍，但線電壓的大小和相位不變（依然對稱），不影響對用戶的連續供電，所以負荷供電也不會受到影響。

小電流接地系統主要通過三種方式保護電路：第一，零序電壓保護。不發生故障時，電路中是不存在零序電壓的，各相電流的矢量和等于零，當電力系統中發生單相接地故障時，系統中就會出現零序電壓，直接導致信號繼電器報警。由于系統出現問題的時候相電壓會降低而沒有問題的時候正好相反，所以我們可以也通過觀察三個電壓表的情況來判斷是否發生故障。第二，零序電流保護。當系統出現單相接地短路問題時，問題線路的零序電流會高于正常線路，根據這一原理來進行系統的保護具有靈敏度高的優點，因此對于系統中安裝有零序電流互感器的話，這一原理效果很好。第三，零序功率方向保護。對于那些沒有安裝零序電流互感器的線路或者是零序電流差比較小的故障，零序功率方向保護不失為一種比較好的選擇，而且它也可以達到比較高的敏捷度。

3.2 變壓器的保護

電力變壓器是電力系統中一個最基本也最重要的電氣設備，它運行正常與否直接影響著整個電力系統，所以很好地保護好它可以在很大程度上減少相應的損失。

3.2.1 變壓器的瓦斯保護。當變壓器的油箱內發生故障時，電弧會將其中的油等物質分解為可燃氣體，如沒有及時發現后果將十分嚴重。瓦斯保護措施可以在在檢測到變壓器中有這些氣體時迅速跳開它各側的斷路器并報警。

3.2.2 變壓器相間短路的后備保護。變壓器相間過流可采用阻抗保護或過電流保護作為后備保護。第一，阻抗保護。阻抗保護是利用阻抗元件來反應短路故障的保護裝置，阻抗元件的阻抗值是接入該元件的電壓與電流的比值，也就是短路點至保護安裝處的阻抗值；第二，過電流保護。當流過被保護原件中的電流超過預先整定的某個數值時，保護裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號。

3.2.3 變壓器中性點接地保護。變壓器中性點接地保護專用于電力變壓器中性點，以實現變壓器中性點接地運行或不接地運行兩種不同的運行方式；從而避免由于系統故障，引發變壓器中性點電壓升高造成對變壓器的損害

3.3 母線保護

根據原理不同，差動原理的母線保護和相位比較原理的母線保護是母線保護的兩種方式。第一，差動原理母線保護。其實它的原理就是基爾霍夫第一電流定理，它通過在所有母線的元件上裝上特性和變化都一樣的專用的電流互感器，差動繼電器繞組與電流互感器二次繞組并聯，從而接入母線差動保護裝置。第二，相位比較原理的母線保護。相位比較原理的母線保護是通過比較相位來進行保護的，所以與幅值沒有關系，這樣一來不僅可以提高了母線保護的靈敏性，而且不平衡電流也不用考慮。

3.4發電機保護

發電機也是電力系統中一個十分重要的元件，所以對于發電機的主保護和后備保護也是非常重要的。

發電機的主保護包括以下幾個方面：一、縱聯差動保護。它的原理是比較發電機機端側與中性點側電流與相位的大小；二、匝間短路保護。由于發電機差動保護不能保護定子繞組匝間短故障，在發生匝間短路后，若不能及時處理，則可能發展成為相間故障，造成發電機重大損壞，因此在大機組中都裝設有發電機定子匝間短路保護，同時也可保護定子繞組斷線故障。三、發電機失磁保護。

4繼電保護的發展

繼電保護技術發展離不開科學技術支持，二十一世紀以來，我國的電力系統發生了突飛猛進的發展，電力能源市場需求的迫切性不斷增強，我國供電能源產業在未來有著更為廣闊的發展余地。繼電保護技術作為電力系統正常運行的有力保障，勢必需要不斷的突破創新，未來繼電保護技術是向計算機化，智能化發展，網絡信息化的趨勢發展。

4.1 計算機化發展

隨著經濟發展的需要，社會對電力能源的需求量越來越大，高負荷的電力系統對繼電保護的要求也越來越高。除了要具有保護功能以外，還對其提出了很多其他方面的要求：擁有快速處理數據和強大的通信的功能；擁有較大的儲存空間能夠長期存放大容量故障信息和數據；與其它保護和控制裝置聯網共享整個店里系統運行和故障信息數據的能力；擁有高級語言編程能力等等。因此，繼電保護裝置的微機化、計算機化成為不可阻擋的趨勢。

4.2 智能化發展

二十世紀末，繼電保護技術開始引進人工智能技術，并起到了十分重要的作用，將我國繼電保護工作帶入了一個嶄新的時代。其中在繼電保護中比較頻繁使用的人工智能技術有人工神經網絡、進化規劃、遺傳算法、模糊邏輯等，神經網絡作為一種非線性映射的方法能夠模擬人類認知過程的信息處理系統化解異常龐雜的非線性問題，目前應用較為廣泛。

4.3 網絡信息化發展

我們都知道，互聯網技術已然成為當今這個信息時代的技術支柱，它在各個方面都使我們生活的方方面面發生了巨大的改變。繼電保護除了能發現出現問題的元件和將故障影響范圍控制在最小范圍內，還需要要有能保障整個電力系統的穩定安全運行的能力，這樣一來就需要系統中的各個單元能夠一同分享整個系統的各種數據，需要各個保護和控制裝置在分析統計這些數據和信息的基礎上協調運行。如此，繼電保護裝置得到關于故障的信息數據越多，對故障發生地點、故障性質的判定和故障距離的確定就越精確，從而大幅度提高了繼電保護的可靠性和靈敏性。

5 小結

繼電保護技術是電力系統的安全運行的保障，繼電保護技術是我國電力系統穩定運行的安全衛士，更是我國經濟持續保持可持續發展的安全衛士，是我國電力系統安全、穩定運行的重要保證。另外，還必須要每隔一定的時間檢查和維護運行中的繼電保護裝置，按時巡檢其運行狀況，只有這樣才可以及時發現故障并做好相關的處理，才可以保證系統設備無故障地穩定運行，從而為各項建設事業供電以促進經濟發展。參考文獻

[1] 馮少輝.淺談電力系統繼電保護的應用[J].科學實踐，2011，12（2）：226.

[2] 嚴興疇.繼電保護技術及其應用[J].科技質訊，2007，27（3）：53-54.

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關鍵詞：電力系統 繼電保護 裝置 配置原則

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0128-02

現代社會的進步決定了電子及計算機信息等科技技術的發展，有了這個契機，電力系統繼電保護技術也得到了更為先進的技術支持。在不斷發展的現代社會中，隨著電力系統容量的提升和電力需求的猛增，為電力系統繼電保護裝置配置帶來了更多的問題。電力故障的及時遏制是繼電保護裝置的主要功能，如何保障電力系統的運行質量和運行效率的有效提升是繼電保護工作人員需要加以思考的技術問題，本文就從電力系統中繼電保護裝置的配置原則方面展開討論，談談其裝置配置的一些原則和當下普遍存在的一些問題。

1 當下電力系統中繼電保護的任務及應用狀況

1.1 繼電保護裝置的任務

電力系統中，出現元件短路狀況時，繼電保護系統通過一些電氣量的變化來判斷故障線段或位置，再通過保護動作來降低或避免由于電氣故障帶來的損失。繼電保護設備為電力系統的正常運行提供數據依據，而工作或值班技術人員可以通過繼電保護裝置來對整個供電設備的運行狀態進行監視和控制。一旦出現系統故障，保護裝置會自動采取迅速且精確的行為判斷，將故障部分從輸電線路中隔開，并維持非故障部位的正常運行。當系統出現較為異常的工作狀態時，警報系統會通過信號傳輸和警報聲來通知工作人員，使得拯救工作的進行更為及時。

1.2 裝置的基本構成

電力系統中繼電保護裝置主要應用于兩個方面：（1）電源進線端：該線路的繼電保護裝置主要有定時限定過流保護、定時限速切斷保護和輕、重瓦斯保護及溫度保護等功能，在過負荷的狀態下還會進行報警，并自動采取差動保護。（2）饋出線路：饋出線路即輸出線路，繼電保護裝置在該線路中所涉及到的保護動作有，電流速斷保護、過電流保護和小電流接地報警等。

1.3 電力系統繼電保護裝置配置原則

根據電力系統配電特點分析可知，系統的繼電保護裝置配置需要遵從以下幾點配置原則：（1）配電系統進線端一般不需要配備繼電保護裝置。（2）控制系統開關的出線保護系統及變電站要的繼電保護功能上要具備零序電流保護、過電流保護，當線路中存在架空線時，還要保護功能中還要具備前加速一次重合閘保護。（3）控制系統開關站點的母線分段和配電站要配備電源自切和切后加速保護繼電裝置。（4）變壓器保護裝置應該選用有零序電流保護和過電流保護的，由熔斷器和繼電器的繼電保護裝置。

1.4 電力系統繼電保護裝置需滿足的要求

1.4.1 選擇性要求

供電系統作為電力系統的核心部位，當其發生電力故障時，繼電保護裝置應該能夠將故障部位進行選擇性的切除，特別是離故障點最近的斷路器線路，要及時切斷，進而保證供電系統中其他無故障發生線路的正常運行。

1.4.2 靈敏性要求

繼電保護系統的靈敏性以設備的靈敏系數為衡量標準，若電力系統的電氣量處于繼電保護裝置的規定范圍以內，則無論短路點處于任何線路位置，其短路的性質又是哪種，其保護裝置都應該采取及時動作。同樣的，當電氣故障處于繼電保護裝置保護范圍外的線路上時，無論其短路點的位置和短路狀況的性質，保護裝置都不能有誤動作發生。

1.4.3 速動性要求

繼電保護裝置的速動性是指在電氣故障發生時，裝置能夠及時迅速地切斷故障線路。而這一要求的滿足，能夠減短故障切除的時間從而減小短路電流對電氣設備損壞的程度，使系統電壓的恢復更為平穩及時，便于電氣設備的自啟，進而使得發電機的并列運行質量有所提升。

1.4.4 可靠性要求

繼電保護裝置的可靠性是保證電氣事故得到有效控制的基礎，保護裝置可靠性的實現要從設備設計原理、整定計算規劃、安裝調試無誤方面入手，裝置的元件質量要可靠，能夠保證電力系統的運行質量，進而簡化電力系統的整體控制，提升電力系統的保護性能。

2 當下電力系統中繼電保護裝置存在的一些問題

2.1 電氣二次設備和回路的老化問題

由于我國電力系統的組建時間較晚，一些基礎的設備都是20世紀70、80年代的老設備，即使保養夠好，繼電器節點的氧化塵也積累了太多，壓力施加不夠到位，從而導致保護的誤動作。而二次回路的分直流、交流兩部分的端子出現老化或腐蝕狀況時，接觸電阻增大，嚴重時會出現開路現象，導致保護的誤動作；直流部分的可靠性在系統無電或低電壓狀態時的情況不容樂觀，嚴重時會出現越級跳閘的狀況，事故的范圍會有所擴大。

2.2 電流互感器的飽和問題

供電需求的增大促使電力系統的規模急劇擴大，而許多低壓配電的系統短路電流也會隨之變大，一旦系統的出口處發生短路現象，其電流大小可達到電流互感器的一次側額定數值的幾百倍。一次短路電流的數值越大，穩態短路狀況下，電流互感器的變化誤差也會隨之變大，這時，靈敏度較低的電流速斷保護會拒絕做出動作；而線路中出現短路現象時，處于飽和狀態的電流互感器的二次感應電流的數值將趨近于零，定時限過電流保護裝置也會拒絕做出動作。這時只能靠母聯斷路器或主變壓器的后備保護來進行故障切除，如此一來，故障時間被延長，故障范圍也被擴大，影響了供電系統的質量和水平。

3 所遇問題的解決方案

3.1 設備的狀態檢修和更新

繼電保護設備的研制開發到發展，其保護原理的設計、設備制作工藝的提升、售后服務的提供等方面都十分完善，保護裝置的性能已經處于一個十分平穩的狀態，像筆者所處的地區，電力系統中由于保護裝置性能的不穩定而帶來的狀況事件幾乎沒有發生。一般情況下，這些誤動作都是由于裝置的檢修不及時或保養不恰當而引起的，所以相關的技術人員要提高對機電保護裝置檢修的良好習慣。

與此同時，設備的更新校驗也是當下解決設備老舊問題的關鍵，在能夠保障供電需求的前提下，對供電網絡進行完善和建設，保證回路的保護整定時間，進而提升電力系統的供電效率和質量。

3.2 避免電流互感器的飽和

這一點的重要性通過上述段落的簡述已經較為明確，針對這一問題，技術人員應該從以下幾個方面入手：（1）考慮線路短路狀態的電流激增問題，選用變比較大的電流互感器。（2）避免在保護和計量時共用同一電流互感器，減少其二次負載的阻抗。（3）速斷保護原則的遵循。高壓電動機可靠系數的確定可以按其起動電流的1.2或1.3倍來確認，若超過了這個數值則可以確定其故障電流的值，再通過等級的劃分來確立其延時時間，保證其選擇性。

4 結語

現代經濟不斷發展和進步的同時也增大了社會的供電需求，電網系統的不斷升級必然會隨之出現一些新的問題，繼電保護系統作為電力系統運行的基礎設備，其配置的原則和問題是電力工作人員必須進行掌握，進而促進電力系統的持續發展，本文以繼電保護裝置的配置原則為切入點，針對當下電力系統中與繼電保護相關的一些問題進行了討論和闡述，希望能夠對相關技術人員起到一定的參考作用。

參考文獻

[1]王進.繼電保護裝置在電網運行中的問題探討[J].科技創業家，2012（13）.

[2]楊子龍.淺議繼電保護技術的發展現狀與前景[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011（10）.

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[關鍵詞]智能電網；繼電保護；技術簡述

中圖分類號：TM76；TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）16-0267-01

1 導言

近年來國家加大了對電網的投資力度，同時在各種先進技術的推動下我國智能電網系統也取得了較快的發展。在智能電網系統構建過程中，為了能夠更好的確保電網運行的安全和穩定性，對繼電保護裝置也提出了更高的要求。因此需要對繼電保護技術進行深入分析，從而保證智能電網系統電能傳輸的安全性和可靠性。

2 繼電保護在智能電網系統中的重要作用

我國是一個人口眾多，且生產活動形式較為集中的國家，近年來，社會經濟的發展在不斷地向電力系統的建設發展提出更高的要求，在面對與日俱增的電力需求和逐步提高的電能運行安全的要求下，這重重的運行壓力使得我國的電力系統在不斷發展壯大的同時，也在竭盡可能的保證電網系統的運行安全。尤其是在工業生產和人們活動形式都較為密集的大城市，電力系統的運行結構也更加的復雜化，這些因素都在威脅著電網系統的運行安全。為改善這一現狀，電力企業做出了電網系統的結構調整，通過各種措施來提升電網系統的穩定性。在電網系統的保護裝置中，繼電保護技術是確保其安全運行的第一道也是十分重要的一道防線，在電網系統中的電氣設備發生故障問題時，繼電保護裝置可在第一時間內對故障部位做出的有效的隔離，防止故障范圍擴大影響其他的區域，與此同時會在第一時間內發出報警信號，通知技術人員維修處理，所以說，繼電保護在電網系統的安全運行方面起著重要作用。

3 大數據下的智能電網

隨著科技的不斷創新，應用于我國智能電網的繼電保護技術越來越高科技，正是由于這個，才更應該重視大數據下智能電網的發展，從而保證我國智能電網發展越來越順利和高效。本文首先介紹的是大數據下智能電網的意義。目前，我國相關部門對智能電網的定義是利用先進的技術和信息進行通信和控制，畝建設出更具有自動化、計算機化以及互動化的智能化電網，與此同時，智能化電網是建立在各級電網協調發展的基礎上，而且利用的骨干網架是特高壓電網，所以，目前使用的智能電網是區別于傳統電網的一種全新的電網應用形式。而之所以要重視智能電網的發展，是由于智能電網的建設與發展都是在大數據建立基礎上進行的，因此重視智能電網的建設就是重視大數據時代的建設與發展。

所謂的大數據就是指在智能電網應用過程中會有大量的實時數據出現，這種數據信息被智能設備處理之后，會建立起一個電網系統的相關數據庫，而這種大數據庫需要相關部門提高重視，這樣才能夠保證我國電網建設更加有保障，對于電力事業的發展有著不可小覷的積極作用。在數據傳輸過程中，會經過相應的數據波處理并且分析，之后將各種數據傳輸給電網的各個部分所連接的系統，這樣才能夠保證數據傳輸到需要的系統中，以便對電路網絡進行實時監控，從而當電網出現故障的時候，能夠及時作出正確的反應。一旦設備出現故障，而電網的相關監控部門能夠及時將錯誤找出，就能夠防止故障范圍的擴大，降低系統錯誤的蔓延，以保證整個電網系統能夠盡快恢復正常。

4 智能電網環境下繼電保護的核心技術

智能電網系統運作過程中，繼電保護作為其非常重要的保護系統，通過智能化檢測和智能化控制電網系統運行過程中的各個環節，并對整個系統給予有效的保護，有效的保證了電能安全穩定的運輸和供應。作為保護智能電網系統穩定運行的繼電保護，支撐其保護作用發揮的核心技術大致包括以下幾種。

4.1 廣域保護技術

廣域保護技術主要是依托于子集單位電網基礎上建立起應用，通過深入分析和處理電網運行中的故障，從而完成收集和整理設備狀態信息的任務，同時還能夠利用計算機技術來詳細、系統的對數據進行分析和預測，從而對電網故障位置進行判斷，為檢修工作提供重要的信息支持。廣域保護技術主要由安全自動控制技術和繼電保護技術兩部分構成，其中安全自動控制技術主要承擔著處理電網故障及為電網故障提供解決措施的作用。而繼電保護技術通過對故障進行診斷為檢修人員提供參考，從而達到消除故障及提高電網繼電保護能力的目標。

4.2 保護重構技術

保護重構技術作為一項全新的繼電保護技術，通過在繼電保護系統中應用保護重構技術具有較多的優勢。不僅能夠使繼電保護整定值自適應，而且有利于繼電保護靈活性的提高，能夠適應不同的電網運行方式。而且保護重構技術在繼電保護系統中應用后，實現了繼電保護系統在線配置和重組，能夠更好的適應電網結構的改變。同時還能夠實時監測和診斷繼電保護裝置內部元件，及時找出存在的各種故障，實現系統的自我診斷功能。4.3智能傳感技術

智能電網系統的構建是對基于信息技術的智能化技術和智能化設備的充分運用，智能化設備可對電網系統中的各個環節單元進行實時的智能控制，其中傳感技術就是一項重要的應用體現，智能傳感技術可實時采集電網系統中各運行單元的運行數據，并通過智能分析系統進行完整的信息數據分析，進而完成對整個電網系統的狀態分析。通過數據分析結果對電網系統提供技術維修服務，從根本上提升繼電保護裝置的運行保護功能。

5 智能電網環境下繼電保護技術的發展趨勢

5.1 數字化的發展趨勢

數字化的發展方向將會成為我國智能電網系統中繼電保護技術發展方向中重要的一項。首先是在數據測量接口方面，其與電子式互感器進行有效結合，使得系統測量更加的數字化；然后是將來會依靠光纖電網來進行數據信息的傳輸，在傳輸速度和傳輸質量上將會明顯提升。

5.2 網絡化的發展趨勢

網絡技術已經深入到社會的各個領域，尤其是在工業信息領域的應用所帶來的效果尤為顯著。未來的繼電保護技術也將會和網絡技術進行深度結合，依靠網絡技術實現信息的傳遞，將會大大提升繼電保護裝置的運行效率，也會在很大程度上拓寬繼電保護的運行范圍，更能保障電網系統的運行安全。

5.3 整定自動化的發展趨勢

經過對我國現階段的繼電保護技術的研究分析得出，現階段的繼電保護僅是對運行線路施行了實時的控制和保護作用，與整個電網系統而言，其保護范圍還實在是太小，此外，繼電保護的整定值在一定程度上還存在誤差。因此，整定自動化也將會是繼電保護技術未來的一個重要的發展方向。實現這一技術后，繼電保護可對整個電網系統的各環節進行數據信息的采集和保護，更能保證電網系統的運行效率。

6 結束語

繼電保護裝置在智能電網系統建設和發展過程中發揮著不可或缺的重要作用，有效的保障了智能電網系統正常、安全的運行，因此需要針對繼電保護技術進行深入分析，并加快推動繼電保護技術數字化、網絡化、整定自動化的發展步伐，加快對繼電保護技術和原理的更新，全面提高繼電保護技術的水平，為智能電網系統安全、穩定的運行提供重要的保護。

參考文獻

[1] 蘇文哲.基于智能電網環境的繼電保護研究[J].科技展望，2016，（28）：116.

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【關鍵詞】繼電保護；故障信息；系統建設

隨著電力系統規模的不斷擴大，電力技術、計算機技術及通信技術的發展，電力系統繼電保護已經逐步向自動化發展。使微機保護、故障錄波器、安全自動裝置等智能裝置得到了廣泛的應用，而為了保證這些智能裝置安全穩定運行，隨時排險故障，電力繼電保護故障信息系統成為了一個不可或缺的組成部分，在電力系統正常工作方面發揮了重要作用：為電力系統的事故分析提供基本依據；改進保護與控制原理；可發現一次設備缺陷，并及時消除隱患；完善實驗手段，提高實驗效率等等。因此，有必要對電力繼電保護故障信息系統建設的相關問題進行分析，以保證該系統真正效應的發揮。

1 電力繼電保證故障信息系統的主要結構和管理模式

目前，繼電保護故障信息系統（以下簡稱系統）在各網省公司所采用的管理方式不完全一致，系統配置、組網方案更是不盡相同，系統的總體結構可概括成圖1所示。

一般說來，系統由設在電網調度中心的主站、設在超高壓局和直管電廠、供電局的分站及設在變電站、發電廠的子站通過電力系統的通信網絡組成。各個網省公司根據自身電網管理的特點確定系統的具體組成結構，目前應用的系統主要有以下幾種模式。

1.1主站/分站/子站三級管理模式

目前故障信息系統中最復雜的一種。在500kV變電站中，500kV部分的信息直接上送至主站，220 kV及以下部分的信息可以上送至各級分站，也可以上送至主站。主站則根據實際情況，可以從各級分站調取需要的信息。對于220 kv變電站，站內的信息先上送至各級分站，主站保留從各級分站調取信息的接口。這種模式實現了多級結構、分級管理，但實現起來也是最為復雜的，在具體實施過程中需要分階段逐步建設，一步建設到位的可能性較小。

1.2主站/分站獨立的三級管理模式

此模式與前一種模式的區別在于子站端留有向主站、分站上送全部信息的接口，主站、分站端根據需要選擇子站上送的信息，但分站和主站之間沒有信息的交互。這種模式在主站、分站管理信息的內容上有所差別，但從功能界定上沒有明顯的區分。這種模式主站、分站、子站的信息流向相對簡單，因此從實施的難易程度上較前一種模式要容易。

1.3主站/子站二級管理模式

系統由設在調度端的主站和設在廠站端的子站組成，形成二級管理模式。該模式由于系統結構的簡化使得需要傳送的信息量、網絡管理的工作量都大大減少，適用于處于科研項目階段或者規模較小的系統。規模較大的系統在建設初期也可以考慮先建立二級管理模式，然后隨著系統規模的擴大再過渡到三級管理模式。

2 電力繼電保護故障信息系統建設中應注意的問題

隨著系統應用范圍和實施規模越來越大，在系統建設過程中出現了一些問題，積累了一些經驗。這些問題應在以后的方案設計和工程實施中盡量避免。

2.1系統的組成不管是采用哪種管理模式，必須保證信息的唯一性，廠站端只允許有一個子站系統運行。

2.2系統建設應不影響現有設備的功能和自身運行的獨立性，在廠站端運行的子站設備等同于保護設備，安全可靠性也應不低于保護設備。

2.3系統的信息采集不管是否獨立于站內的自動化系統，均應充分考慮信息的共享，在滿足繼電保護專業設備管理、故障分析等需求的同時，兼顧各生產、運行專業的需求。

2.4系統在進行功能和規模擴展時，不能影響現有系統的運行。

2.5新建的系統在進行方案設計時必須對安全性進行充分的考慮，在系統內建立完善的計算機病毒防護、監視、查殺體系，保證系統軟件運行的安全和可靠。

2.6保證系統內的時鐘統一，為電網事故分析提供可靠的依據。

2.7子站向主站/分站傳送的信息要符合規范的數據格式和通信傳輸規約，不符合要求的數據格式和規約必須在子站系統中完成相應的數據和規約轉換。

2.8接入子站的保護裝置不論是集中式布置還是分布式布置，應使用統一的接口方式和規約（如：IEC60870

5

103規約）接入子站。不能提供這些接口和規約的保護裝置應經過規約轉換裝置轉換后接入子站系統。

2.9對于新接入系統的故障錄波器應提供以太網接口，提高故障錄波文件傳輸的快速性。

3 電力繼電保護故障信息系統的發展動向

3.1通信方式

繼電保護故障信息系統的通信包括主（分）站一子站間和子站內通信兩部分。

站間通信目前還沒有統一的通信規范標準。國調和各網省調運行的故障信息系統還基本依賴于各生產廠家自己制定的通信規范，不利于不同廠家之間系統的互聯通信。當前，各電網調度中心都已開始致力于統一各自區域網內的站間通信規范，以保證不同生產廠家在該區域內實現系統的互聯。在通信接口方式上，各個地區也已優先推薦使用數據傳輸速度較快的網絡通信方式，傳統的電話撥號通信方式只作為備用通信方式保留。

子站內通信主要是子站系統與微機保護、故障錄波器及安全自動裝置等智能設備的通信。在接口方式上，目前很多地方都要求故障錄波器提供以太網通信接口來代替以往普遍使用的串行接口，這樣可以顯著提高傳送大容量故障錄波文件的效率，為實現電網故障的快速分析提供了重要的技術保證。

在子站內通信規約的問題上，子站系統對保護設備的接入已經逐步向IEC60870-5-103靠攏，但是故障錄波器還無法按照統一通信規約接入子站系統。

IEC61850作為將變電站自動化系統變為開放式系統的一個可行的實現方法，相信隨著該標準的正式出臺，故障信息系統的通信方式會朝著實現無縫連接的方向發展。

3.2安全性

計算機病毒和黑客對系統的入侵防不勝防，這些問題以前未引起足夠的重視。如今，系統的安全性已成為系統設計和實施階段需要考慮的重點問題，即將正式出臺的《全國電力二次系統安全防護總體方案》中也已將故障信息系統的安全防護方案作為其中一個重要的組成部分，并將其安全級別劃分在級別較高的安全區I/II中。但同時也應該看到，各種安全防護技術還沒有在電力二次系統中進入完全實用化的階段，行之有效的安全性防護措施恐怕尚需時日。

3.3信息共享

目前國內超高壓變電站普遍采用的分層分布式的體系結構為故障信息系統的建立提供了一個極其開放的平臺，使得繼電保護專業與自動化專業之間的聯系更加緊密。因此，故障信息系統的建設可以充分利用先進、成熟的網絡通信技術，將站內保護和自動化專業充分結合，更加經濟、合理地發揮各自的優勢，最大限度的實現信息共享。

另外，超高壓變電站自動化系統在國內的廣泛應用使得站內的實時數據能夠快速而準確地送至調度中心，對于站內大量的非實時數據如故障錄波器的波形數據，由于其數據量較大，如果考慮與實時數據共享網絡或占用同一通道，必須對故障信息系統的非實時數據的流量加以控制，不能對站內實時數據的上送造成影響。

3.4傳輸可靠性

故障信息系統主站、分站、子站之間的信息傳輸采用可靠性高、速度快的網絡方式來代替通過MODEM撥號進行信息傳輸的方式已成為大勢所趨，而且可以利用現有的國家電力數據網絡（sPgnet）逐步形成完善的調度系統專用數據網絡，連接各級調度中心和各調度直管的發電廠和變電站。

子站內的信息傳輸可以將傳統的Rs 232/485連接方式就地經過介質轉換器轉為以太網方式進行通信，將原來需要敷設的Rs 232/485線纜全部替換為光纖或電纜，既可延長傳輸距離，又可以提高傳輸可靠性和快速性。雖然使用這種方式的工程造價比以前高，但超高電壓等級的故障信息系統中可以考慮采用。

4 電力繼電保護故障信息系統發展應采取的策略

為了使故障信息系統能夠更好地為電力系統的安全、穩定運行服務，系統的發展應采取以下策略。

4.1及時跟蹤國際最新的技術發展動向和應用情況，迅速制定相關的標準，出臺相應的指導性和規范性文件。

4.2借鑒國內外成功經驗，開發出具有性能優良、運行可靠、價格合理的具有完全自主知識產權的繼電保護及故障信息系統產品。

4.3隨著系統功能結構的標準化和開放程度的提高，系統安全問題會變得非常突出，必須給予足夠的重視。

4.4盡快實現通信規約的通用化、標準化和通信結構的網絡化。

4.5有關保護裝置生產廠家要設計既能與監控系統通信又能與故障信息管理系統通信的成熟的保護通信管理機。

4.6盡可能提高設備的抗干擾能力。

4.7充分利用保護裝置等智能設備的信息資源，開發面向電網調度與現代化管理的高級應用軟件，如繼電保護裝置的狀態檢修管理、保護和控制裝置的功能完好性分析等。

同時開展與各級調度系統、MIS等應用系統集成的研究，從根本上解決自動化信息的“孤島”問題，為調度人員提供實時故障信息與繼電保護專家輔助分析。

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關鍵詞 配電開關柜；預防跳閘；高壓開關

中圖分類號 TM711 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)082-0110-01

1 關于開關柜相關敘述以及防跳裝置的工作過程簡述

在物理學中的開關柜的主要含義就是以開關為核心的成套的電器裝備，與此同時開關柜經常被用于配電系統，其功能就是用作接收或者分配相應的電能，從而對相應的線路進行相關的控制工作、測量工作、保護工作或者調整工作。在開關柜內部的斷路器在進行接收或者分配的相關工作過程中的主要的元件，與此同時綜合繼電的相關保護裝備能夠作為在進行相應的控制、測量以及維護或者幫助相應的斷路器進行工作完善的非常重要的元件。

高壓開關在進行控制回路的相關設計中應該設置相應的防跳設備或者裝置。因為當合閘在永久性的電路故障時繼電保護動作，斷路器出現分閘的現象，在這個時候如果合閘的相關指令沒有得到解除或者進行了相關的錯誤操作，那么相應的斷路器就會出現反復進行合閘以及分閘的現象，這樣造成的結果不僅僅是非常容易導致或者擴大相應的事故，與此同時也在很大程度上可能引起相關的設備損毀或者相應的人身事故的出現。設置相應的防跳裝置主要就是指防止相應的斷路器在進行手動合閘或者自動合閘之后，相對應的操作開關卻沒有復歸或者觸點可能出現卡住的現象，這樣最后可能使得相應的斷路器很可能發生多次的“跳二合”的現象。

2 關于斷路器的內部防跳裝置的相關設置以及工作過程分析

由于原先的科學技術以及相關專業知識不是非常深厚，所以大部分的10 kV斷路器在設置的過程中均不帶有防跳回路。傳統的回路利用電流啟動以及電壓維持的雙線圈的繼電器。其中電流線圈利用串聯的關系接在分閘回路上作為相關的啟動線圈。將電壓線圈接在相應的合閘回路上，從而當做保持線圈，與此同時當進行分閘工作的過程中，電流線圈就會經過分閘進行回路啟動。如果合閘回路上出現故障，或者是處在手動合閘的位置，電壓線圈啟動同時經過它的常開接點自保持，并且經常關閉的接點會立刻斷開相應的合閘回路，這樣就可能使得斷路器在分閘的全部過程中不能夠立刻馬上的進行再合閘工作。

防跳繼電器的電流回路在很大程度上可以經過常開接點把電流線圈進行自保持狀態，從而在很大程度上能夠減小保護繼電器的出口接點將相應的負荷斷開，與此同時也能夠在一定程度上減小保護繼電器的保持時間的標準要求。其運用的基本原理就是維護跳閘的過程中電流信號啟動防跳繼電器，電壓信號自保持繼電器的基本原理進行相應的工作。然而這種工作方法在工作程序上接線工作比較繁瑣，同時繼電器自身的故障幾率，最終導致了防跳的可靠性能在很大程度上有所降低。

3 綜合繼電保護設備以及裝置內部運用的防跳裝置的相關分析

由于現在我國的經濟以及科學技術在一定程度上都有了非常大的發展以及進步，所以我國的繼電保護裝置的相關設計也隨著有了一定的發展或者進步。其中經過這些年的發展和進步，開關柜的內部利用將保護工作、測量工作、控制工作以及進行相應的通訊工作等等其他相關的功能為一個整體的微機保護設備或者裝置，與此同時和斷路器的相應的配合也開始增多。擁有實際的工作經驗的研究工作人員了解到，很大一部分的國產，10 kV綜合繼電保護裝備的相應生產商家，把相應的一系列防跳回路設置在保護裝置的內部。并且南京南瑞RCS96型綜合繼電保護的裝置，它的內部就裝有相應的防跳回路。

4 10 kV配電開關柜的預防跳閘裝置的實際運用

根據上面講述的這些研究結果顯示，不管是針對斷路器的本體的防跳裝置，還是針對綜合繼電的防跳裝置，在很大程度上都是防止相應的斷路分閘之后，控制相應的開關合閘的觸點粘合，或者錯誤合閘的操作行為，最終可能使得相應的斷路器出現跳八合的現象。然而由于斷路器以及綜合繼電當做開關柜工作過程中不可或缺的主要元件，如果相關的工作人員不能對相應的元件線路進行修改工作，那么相應的開關柜的系統內部就會存在兩個防跳系統。其中曾經有個實際工作人員在進行某一項工程的相關設計工作，出現了雙重防跳接線，從而在工作過程中讓斷路器分閘一次之后，就會出現不能夠在合上閘的故障。

相關的工作人員以及研究學者為了能夠比較適當的處理上面出現的各種防跳工作矛盾，其中比較傳統的工作方法家就是將斷路器內部的防跳回路中斷，簡單來說就是經過明確綜合繼電相應的型號之后，確定相關的綜合繼電是不是帶有防跳回路，如果帶有防跳回路，那么在進行相應的斷路器的訂購過程中，就應該明顯的注明需要取消防跳。這種方法雖然將寄生回路進行了取消，然而這樣的做法也犧牲了斷路器操作機構內部的防跳工作的功能，所以從整體工作情況來看，這種方法不是非常科學合理。

機構自身發生一定的故障問題，與此同時合閘脈沖在沒有除掉的情況下，斷路器只能夠合閘一次，不管這種工作能不能成功，斷路器合閘線圈都不會出現其次帶電的現象。造成這種情況的主要原因就是由斷路器的結構確定它的標準以及要求要有上面講述的電氣的要求，因為相應的斷路器的主觸頭的行程經常都是比力小，比如：10 kV～35 kV真空斷路器的主觸頭行程大約是

8 mm～10 mm，它不能夠承受連續的多次合閘工作，要不然就可能出現真空泡受到一定程度的損壞。

如果第一次不能夠比較順利的進行合閘工作，那么相應的管理工作人員不能夠立刻進行再次合閘，需要對其進行相應的調整機構之后，才能夠準許相應的操作。假如將相關機構內部的防跳回路進行了中斷或者取消，這樣導致的結果就是在很大程度上影響斷路器的正常以及安全的工作。斷路器內部的防跳回路能夠在一定程度上避免斷路器本體的故障以及合閘控制觸點非正常粘合的跳躍性的現象。與此同時綜合繼電的防跳回路主要是防止線路故障發生的時候，進行錯誤合閘相關操作時斷路器的跳躍情況。從這些信息以及資料中可以知道，這兩種防跳在原理上是一種互相補充的關系，所以取消其中一種防跳的工作方法都不是科學合理的。

參考文獻

[1]丁理杰,江全元,包哲靜,曹一家.基于多智能體技術的大電網連鎖跳閘預防控制[J].電力系統自動化,2008,17:41-47.

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關鍵詞：電氣系統保護擇性 漏電系統的選擇性

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0125-01

1 煤礦供電系統電氣保護的選擇性

1.1 煤礦供電系統電氣保護意義

煤礦電氣設備一般是以工作電壓的高低進行分類的，就工作電壓的高低可分為高壓電器設備與低壓電器設備兩種。在煤礦生產中所使用的電氣設備的額定電壓與額定電流都較高，所以大多是屬于一類負荷和二類荷設備，這些設備的正常運轉對于井下正常作業產生重要的作用，那么，對這些電氣設備的保護也就是在煤礦工作的重要組成部分。

1.2 煤礦電氣設備保護技術的分類

鑒于煤礦電氣設備保護的重要性以及設備保護的技術發展情況，目前，在煤礦電氣保護技術主要分為應對電流超過設定電流，設備就會自動斷電的過流保護；檢測用電回路是否有短路、接地、或對地絕緣不良等故障的漏電保護；還有在線路或設備發生漏電時，當人體觸電時能保證人體電壓降到安全電壓以下的接地保護三種類型。

1.3 煤礦供電系統電氣保護實現選擇性能的主要裝置

煤礦供電系統電氣保護的主要裝置有熔斷器、繼電器與接觸器。伴隨著煤礦產業的發展，應用于井下的電氣設備功率不斷增大，其額定電流也越來越大，隨之短路電流也不斷增大，因此，熔斷器的性能已不能滿足電氣保護對選擇性與快速性的要求，所以，目前在煤礦電氣保護系統中使用很少。目前應用最為廣泛的是繼電器與接觸器組成的繼電保護裝置，這種裝置能在第一時間反應系統故障與異常狀態，并及時動作于斷路器跳閘或發出信號的自動化設備，這種裝置性能夠滿足電氣保護對選擇性和快速性的要求。

繼電保護裝置的基本結構主要包括四個部分。

（1）現場信號輸入部分。

現場信號輸入部分主要負責將煤礦施工現場信號輸入到繼電保護裝置中，還負責信號輸入前對信號進行去除干擾信號以及低信號轉變為高信號等技術處理，以便繼電器能夠有效的檢查現場的各個物理量。

（2）測量部分。

測量部分主要負責將經過處理的現場輸入信號與被保護對象相關物理量的設置值進行比較，根據結果從而判斷保護裝置是否啟動。

（3）邏輯部分。

邏輯部分是根據一定的邏輯關系來判定故障的類型及故障發生的范圍，決定做出什么樣的保護動作，是斷路器跳閘、發出信號還是選擇不動作，還要決定是否延時等，并最終將相對應的指令傳送給執行輸出部分。

（4）執行輸出部分。

執行輸出部分是保護裝置的動作執行部分。如斷路器跳閘、發出信號等。

1.4 煤礦供電系統電氣保護技術發展

近些年，電工電子技術、微電子技術、計算機控制技術、網絡通信技術的迅猛發展與廣泛應用為煤礦電氣設備保護技術提供了更為先進的科學技術手段，借助于先進的計算機控制技術與網絡通信技術，煤礦電氣保護技術就保護的選擇性技術水平得到了進一步提高，當礦井發生異常情況時，保護技術對故障點的判斷更為準確，對斷電范圍做出精準的估計，借助于網絡通信技術，保護系統能迅速的做出斷電動作，工作人員也能夠在第一時間內掌握礦井故障情況。

2 過流保護

在常用的過流保護裝置中斷路器與熔斷器的配合是應用最為廣泛的。這種配合裝置要兼顧變壓器線路和電動機等礦井設備的工作狀態，首先要得到電氣保護裝置對故障的類型的判斷，再根據故障類型對動作方式的進行選擇。過流保護系統要熟悉和掌握不同系列熔斷器的技術參數，并根據其技術參數設置熔斷保護，同一變壓器輸出逐級實現完全性配合。接觸器是與信號取樣回路配合來實現過電流配合的保護，這種方式主要是通過對電氣線路參數的設定實現過流保護，以此通過限制能量確保電氣系統在高溫環境下的穩定性。

過流保護的選擇性可以依據電氣設備的工作時間設置的選擇性，可以根據電氣設備的工作電流設置的電流選擇，還有根據電氣設備工作功率設置的能量選擇性。這三種選擇性的設置除了與過流特性的配合外，還要與選擇性漏電保護技術相結合，充分研究電氣設備及線路的故障情況及異常狀態下，監控設備的電流、電壓、功率、過電壓等不同的物理參數的變化，綜合運用先進的及新型的過流保護原理實現對電氣設備及供電線路的保護。

3 漏電保護

礦井內出現漏電情況不但對電氣設備造成損壞，發生人員觸電事故，還可能會引起瓦斯爆炸和其他更大的礦井災害，所以，漏電保護措施一定要得力。漏電保護措施主要限制接地電流，將接地電流降到人體安全電流以下，并準確無誤的切斷漏電故障點，保證非事故區的正常作業，要有效的實現漏電保護就要把電氣保護系統的選擇性作為矛盾的主要方面進行設計。目前，我國已經成功研制幾種選擇性漏電保護裝置，最典型的有BKD型和DJJ2—660（380）X型這兩種。

4 接地保護

接地保護是電氣保護的重要組成部分。由于煤礦內有大量的高電壓、高電流電氣設備在工作，在正常情況下，電氣設備附件是不帶電，但如果電氣設備的絕緣損壞，它的外殼等附件就有可能帶電。當人觸及此電氣設備時就會發生觸電事故，要想保障工作人員的安全，加強對電氣設備的檢查是必要的，更重要的是通過接地保護限制通過人身的電流使其在極限電流之內（我國規定觸電的安全極限交流電流值為30mA），避免對人身安全造成傷害。

煤礦供電系統的電氣保護是煤礦系統的一個難題，由于大多數電氣設備所處環境復雜，高壓深入負荷中心，由于礦井的自然環境，所以又要考慮限制電火花、防觸電等因素，為了保證煤礦的生產安全，采取的電氣設備的保護措施有很多。但現在很多保護技術已經不能滿足當下的煤礦生產實際情況，其可靠性也得不到保證，所以應該重視將先進的科學技術應用于電氣保護系統中來，更要在思想上高度重視電氣保護的對安全生產的重要性。當煤礦生產出現異常狀況時，電氣保護系統如何選擇保護對象，將經濟損失降到最低，但對正常工作區域的影響降到最少是當前電氣保護系統設計一直在探討的，電氣保護系統要設置選擇性保護準確動作，才能防患于未然，才能保證煤礦生產工作的正常運行。

參考文獻

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【關鍵詞】中壓開關柜 安裝 試驗 注意事項 方法

一、前言

中壓開關柜的作用是把廠用變壓器、保護回路電源變壓器、中壓電機、中壓泵等中壓配電開關組合統一管理。所以中壓柜安裝和試驗的施工質量的高低，將直接影響到整個廠礦或電站的電源系統和用電設備的安全。由此可見，中壓柜的施工質量的至關重要。

二、中壓開關柜簡介

（一）中壓開關柜LHA供電系統原理

嶺澳二期LHA供電系統電源為兩回路供電：

―正常供電回路：供電順序為廠用變壓器向LGALGBLHA供電;

―應急供電回路：供電順序為柴油發電機直接向LHA供電。

（二）中壓開關柜結構

中壓開關柜是由柜體和手車兩大部分構成。柜體由金屬隔板分隔成四個獨立的隔室：母線室、斷路器手車室、電纜室和繼電器儀表室。

三、中壓開關柜安裝

（一）中壓開關柜技術要求

1.劃線、鉆孔、攻絲

在中壓開關柜引入之前，首先應根據設計圖紙發出設備的外部輪廓和預埋件的中心線，并在開關柜正面多劃一條線，用于確認盤柜底部安裝在一條直線是上的基準線。隨后在預埋件上確定出螺栓固定孔，其鉆孔深度應根據固定螺栓的長度和預埋件厚度進行鉆孔。

2.運輸

中壓開關柜引入就位順序，應按照“由遠及近”的順序進行。運輸須保持機柜的垂直移動，避免運輸過程損傷開關柜。

3.盤柜落位固定

盤柜的就位順序應根據盤柜的組合數量來確定。

4.母排安裝

在3.1.3中的工作完成后，從第一塊開關柜開始安裝母排。母排安裝應對齊，其誤差不應超過視差范圍，避免因灰塵導致

四、中壓開關柜試驗

（一）中壓開關柜試驗前檢查項目

中壓開關柜安裝工作完成后，中壓開關柜主要檢查項目：

―手車推拉應靈活輕便，無卡阻、碰撞現象;

―手車與柜體間的接地觸頭應接觸緊密，當手車推入柜內時，其接地觸頭應比主觸頭先接觸，拉出時接地觸頭比主觸頭后斷開;

―檢查中壓開關柜接地連續性，取4個點分別測量，電阻小于0.4Ω。

（二）中壓開關柜試驗項目

中壓開關柜是電力系統最重要的控制和保護設備，主要作用是用于通斷負載，其試驗尤為重要。主要項目如下：

1.測量絕緣電阻

用絕緣電阻測試儀測量絕緣電阻。中壓開關柜中需做此試驗的部件有斷路器、互感器、母線等。

2.測量導電回路的電阻

用回路電阻測試儀測量導電回路的電阻。中壓開關柜中需做此試驗的部件有斷路器、母線。

（三）中壓開關柜保護試驗誤差計算

在此僅以中壓開關柜LGB/LHA為例，進行試驗誤差的計算。

根據過流保護與斷路器動作的實際過程，切除故障時間應包含4部分，分別為：

過流保護繼電器的動作時間t0：誤差為t0;

保護出口繼電器的動作時間t1：誤差為t1;

斷路器的固定分總時間t2：誤差為t2;

燃弧時間t3：誤差為t3，一般情況下選10ms。

因此斷路器切斷故障的理論時間為T= t0 + t1 + t2 + 10 。考慮到各個時間短的誤差，實際切除故障的時間為：Tmin< T< Tmax

Tmin= （t0-mint0）+（t1-mint1）+（t2-mint2）+10

Tmax= （t0+maxt0）+（t1+maxt1）+（t2+maxt2）+10

LGB過電流保護動作的時間范圍是：

T（LGB）min <TLGB< T（LGB）max

LHA過電流保護動作的時間范圍是：

T（LHA）min <TLHA< T（LHA）max

其中： TLGB、TLHA分別是LGB/LHA開關柜過電流保護動作切除短路故障的實際測量時間，只要TLGB、TLHA在各自的誤差范圍內，就完全能夠滿足選擇性的要求。通過計算：LGB與LHA之間過電流保護最大級差：tmax=T（LGB）max- T（LHA）min，

最小級差：tmin=T（LGB）min- T（LHA）max;

據以上公式，當LHA母線發生短路故障時，LHA的電源進線斷路器比LGB的電源進線斷路器至少提前40ms跳閘，因此就不會造成保護的越級動作。

五、中壓開關柜施工中出現的問題及建議

（一）開關柜清潔度的控制不夠，應定期清潔房間。避免因盤柜內灰塵太多，導致手車有卡阻現象。

（二）這里建議在進行耐壓試驗時，如果出現電壓表指針擺動很大、毫安表指示急劇增大、被試物絕緣燒焦或有冒煙現象時，應立即停止試驗，迅速降壓并切斷試驗電源開關。查明原因后，再進行試驗。

六、結束語

中壓開關柜試驗中斷路器試驗尤為重要，因為斷路器是整個開關柜的重要保護裝置，所以要認真核對斷路器試驗中所得出每項數據。當然其他試驗也同樣必不可少，這就要求每項試驗都應符合規定。

參考文獻：

[1]電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范，GB50171，92.

[2]電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準，GB50150，2006.

[3]姚炳華，彭振民，吳晉華著.電氣調整工程便攜手冊，2005.

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【關鍵詞】電流互感器;二次回路;開路

1.引言

電磁式電流互感器是湖北電網500 kV變電站中的重要設備，隨著湖北電網快速發展，500kV變電站及線路的大量增加，電磁式電流互感器的數量也曾倍數遞增，由此涉及了大量電磁式電流互感器拆除及更換工作，在其二次回路工作中，有許多細節要點需要注意，稍有不慎可能會造成人員傷亡、繼電保護裝置誤動等嚴重電網事故，根據多年工作經驗，本文對相關工作技術要點進行總結分析，希望能減小工作中發生事故的機率，提高其運行可靠性。

2.電磁式電流互感器工作原理

電流互感器的原理結構，如圖1所示。在硅鋼片疊成的鐵芯1上饒有一次繞組（又稱原繞組）2和二次繞組（又稱副繞組）3。一次繞組的匝數很少，使用時直接串聯在一次回路中，二次繞組的匝數很多，與二次負載連接。

圖1

電流互感器的基本原理與一般變壓器工作原理相同，當一次繞組通過電流I1時，鐵芯中出現交變主磁通，二次繞組上產生感應電動勢U2，在二次繞組和負荷構成的閉合回路內產生二次電流I2，一次電流和二次電流的比值稱為變流比。二次電流產生的磁通對一次電流建立的主磁通產生去磁作用，使鐵芯中的磁通密度大大降低。電流互感器正常工作時二次負載阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態，二次繞組的大小由一次電流決定，幾乎不受負載變化的影響，這是電流互感器的顯著特點。

3.電磁式電流互感器二次回路工作技術要點分析

3.1 繞組特性選擇

500kV變電站常用電磁式電流互感器有多個繞組，每個繞組對應著不同的繞組特性，常見的有：

5P20（一次側在20倍的額定電流下，二次側誤差不超過%5，通常用于線路保護電流回路）;

TPY（抗飽和能力強，一般用于500kV母差保護電流回路;然而由于有剩磁，故障電流消除慢，無法滿足失靈裝置的電流返回系數要求，則絕對不能用于失靈回路，否則容易引起失靈保護裝置誤動，造成電網事故）;

0.5S（一次側在額定電流下，二次側誤差不超過%0.5， 精度不錯，一般用于測量回路）;

0.2S（一次側在額定電流下，二次側誤差不超過%0.2， 精度很高，一般用于計量回路）;

在進行電流互感器安裝及更換前一定要仔細比對三相電流互感器銘牌及繞組變比，確認三相電流互感器是否一致，與更換前的電流互感器是否匹配。

3.2 電纜接地方式

電流互感器二次電纜接地分為兩種：中性點接地和屏蔽層接地

3.2.1 中性點接地方式

高壓電流互感器二次側中性點必須有且僅有一點接地，主要原因是：（1）是防止高低壓側絕緣擊穿時高電壓串入二次側;（2）是為了讓二次回路有個可靠的接地“0”點，避免懸浮運行，防止干擾;（3）為了防止電磁干擾，避免零線中的干擾電流，必須僅有一點接地。

還注意的就是在計量回路.有些計量裝置廠家會在計量屏上進行接地，如果在互感器二次側就地接地的話會造成兩點接地，當三相電壓不平衡時會產生計量誤差，因此有些供電公司要求在互感器二次側（400V系統）不允許接地。

接地點的接地原則是：公用電流互感器二次繞組二次回路只允許、且必須在相關保護柜屏內一點接地。獨立的、與其它電流互感器的二次回路沒有電氣聯系的二次回路應在開關場一點接地。

另外，電流互感器二次回路應單獨接地避免不同回路間進行串聯接地，以免其中一個接地點接線松動、脫落，造成其它繞組二次接地點失效。

3.2.2 電纜屏蔽層接地

二次回路電纜屏蔽層必須在電纜首尾雙端接地，使用截面不小于4mm2多股銅質軟導線從電纜屏蔽層的銅鎧上可靠連接到等電位接地網的銅排上進行接地，以減小開關場對二次電纜造成的電磁干擾，避免電磁干擾使二次電纜中的信號發生畸變，從而導致微機保護及控制裝置發生誤動和拒動。

3.3 繞組極性接法

根據能正確反應所保護設備發生區內故障時故障電流方向的原則，繼電保護裝置電流互感器回路分為正極性接入（通常用于線路保護、測量、計量、故障錄波回路等）和反極性接入（通常用于母線差動回路），在電流互感器二次回路極性選擇前，應首先確定電流互感器的一次側極性端的安裝方向，以便能將發生區內故障時一次側的短路電流方向通過二次側接線正確反映到繼電保護裝置中，以免發生誤動或拒動。

3.4 施工工藝要求

3.4.1 二次接線緊固

電流互感器二次電纜接線必須緊固，避免電流互感器二次側開路，產生高壓，對設備和人身造成危害。電流互感器本體二次線接線柱分為兩種形式：（1）沒有外部配線引出到端子排，直接接于電流互感器本體;（2）有外部配線引出到端子排，二次線直接接于端子排處。

對于第一種形式，應安裝彈簧墊片，且將電纜芯的前端制作成鉤狀，注意螺紋擰緊的方向應與電纜芯前端鉤狀的方向一致，否則，容易引起電纜松動，造成電流互感器開路。另外，由于這種形式的電流互感器接線柱直接連接在本體，則不宜擰到過緊，以免造成接線柱松動使本體絕緣介質（絕緣油或者SF6）泄露，對電流互感器造成損壞，一定要恰到好處。

第二種形式能很好的避免由于安裝時用力過度，造成第一種形式中的電流互感器本體絕緣介質通過接線柱泄露的情況，建議在設備選型時予以考慮。這種形式中電流互感器本體已配好相關配線到端子排，則應認真檢查配線的接線方式，以便能正確接入電流互感器二次線。

另外這兩種形式都需要注意的是：將多余繞組在電流互感器本體接線盒中短接，避免電流互感器開路。

3.4.2 本體進線處理

在電流互感器本體接線盒的電纜進線口應做好如下處理：（1）做好封堵工作，避免雨水和潮氣進入電流互感器接線盒;（2）進線處應將電纜固定牢固，防止電纜由于重力作用滑落;（3）進線電纜應避免堵料和電纜芯接觸，以免堵料對電纜芯進行腐蝕。

3.4.3 電纜標識明確

每根電纜芯上必須有可靠標識，用套管機將電纜名稱、芯號、接線端子等信息詳細印制在套管上，且將套管牢固安裝在相應電纜芯上。備用芯的標識工作同樣不容忽視，一旦發生電纜芯破損現象，則可以根據標識迅速找出相應的備用芯進行替代。另外，電纜也需要有單獨的號牌進行標識，號牌上應注明電纜名稱、電纜型號、起點及終點信息，以便后期維護。

3.4.4 接線順序統一

在電流互感器二次回路接線中，為了回路清晰明了，易于查線，接線的順序應按照統一的接線順序進行。在端子排處，對于橫向放置，上下對接的端子排，通常將從本體來的電纜接于端子上側，將與之對接的引出線接于端子下側。對于豎向放置，左右對接的端子排，通常將離電流互感器本體距離近的線接于端子排左側，而將與之對接的電纜芯接于端子排右側。

3.5 校驗步驟精細

電流互感器在安裝前都應經過嚴格的校驗，確定各繞組的變比及極性的正確性。其中有幾個要點需要注意：（1）保證測試工作精確性，變比測試時應在一次側多通幾組電流值，以便能更精確地測量繞組變比。（2）嚴防電流互感器二次側開路，在做變比測試前，必須將所有二次繞組短接。（3）在進行試驗前應確定實驗儀器的完好及精確性，一套測試儀器在長期使用過程中，由于裝置老化、使用不當等原因，會對設備性能造成損耗，如果測試儀器達不到使用要求則會影響到被測試設備的測試正確性，這樣校驗效果會大打折扣。（4）保證一次側及二次側試驗線所接極性的正確性，使用“搭拉法”進行電流互感器極性測試時，由于在電流互感器一次側通入直流電壓，電流互感器二次側用萬用表直流電壓檔位進行測量監視，則應注意直流正負極的問題，電流互感器一次側應將直流電源正極接于電流互感器極性端L1，直流電源負極接于電流互感器非極性端L2;電流互感器二次側應電壓表正極性端接于電流互感器二次側的極性端K1，電壓表負極性端接于電流互感器二次側的非極性端K2。（5）繞組伏安特性實驗時，應特別注意電壓應由零逐漸上升，不可中途降低電壓再升高，以免因磁滯回線關系使伏安特性曲線不平滑，對于二次側是多繞組的電流互感器，在做伏安特性試驗時也應將其他二次繞組短接。（6）在整個二次回路工作完畢后，應測量電流互感器三相二次回路的回路電阻及絕緣情況，確定三相是否一致。

3.6 工作記錄詳細

電流互感器二次回路工作中涉及多個回路，又經多次轉接，涉及大量電纜及端子，造成了回路的復雜，極易發生錯誤，則應該對每個繞組的走向進行詳細記錄，認真查清回路中的電纜的走向、名稱、端子號等信息，并且存檔，以便后期維護。

3.7 施工中危險點

3.7.1 本體吊裝危險

3.7.1.1 吊裝工作中，應時刻關注上方情況，禁止站在吊車臂及吊裝的電流互感器本體下，以免發生意外，造成人身傷亡事故。

3.7.1.2 在電流互感器拆除及安裝時，吊車及升降車的使用過程中應注意和周邊帶電設備保持安全距離，避免發生人身傷亡及設備短路等事故。升降車及吊車車身應可靠接地。

3.7.2 高壓試驗安全

在電流互感器變比及極性測試后，還需經過高壓耐壓試驗合格后，方能安裝。而在進行

高壓試驗時，會在被試驗裝置旁產生一定的跨步電壓，則為了保障人身安全，試驗前應做好安全措施，防止試驗時人員擅入，造成傷害。

3.7.3 突發狀態處理

3.7.3.1 在送電后，由于電流互感器回路復雜，時常在送電后發現電流回路極性接反的現象，有時為了追求一次送電成功率，在帶電情況下采用將電流互感器相關二次線短接起來，再逐步改線、拆線的情況，中途由于慌亂，極易造成電流互感器二次側開路。

3.7.3.2 在送電后，由于工作的疏忽，發現二次電流回路存在開路現象，此時為了避免設備損壞，仍然帶電將電流互感器二次回路開路部分短接起來。

以上情況中，都屬于違規操作，電流互感器一次側帶電，二次側開路時，會在二次側產生極高的電壓，首先應及時斷開相關斷路器，再進行工作，否則可能造成設備損壞及人員傷亡。

4.結束語

傳統電磁式電流互感器仍會作為500 kV變電站主流電流互感器存在很長一段時間，本文對其二次回路常規工作技術要點進行了分析，希望能對以后幾年內的相關基建、技改、處缺工作有一定的參考價值。另外，隨著智能化變電站的興起，光電流互感器的逐步完善，取代傳統電磁式電流互感器是一個必然趨勢，這樣其二次回路部分將大大簡化，逐漸實現由光纖取代電纜的轉變，這樣其檢修技術將進入一個新的領域，我們將面臨挑戰。

參考文獻

[1]國家電力調度通信中心.國家電網十八項電網重大反事故措施[M].調繼[2005]222號，2005-12-6.

[2]滕宇.電流互感器的工作原理及二次回路的檢驗[J].硅谷，2012（7）.

篇10

關鍵詞：電氣工程；自動化技術；研究方向

中圖分類號：TU755.2

0概述

隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發展，綜合自動化技術也得到迅速發展。電氣工程及其自動化涉及電力電子技術，計算機技術，電機電器技術信息與網絡控制技術，機電一體化技術等諸多領域，是一門綜合性較強的學科，其主要特點是強弱電結合，機電結合，軟硬件結合。該專業培養具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業知識，受過電工電子，系統控制及計算機技術方面的基本訓練，具有解決電氣工程技術分析與控制問題基本能力的高級工程技術人才。

1電力系統自動化技術

1.1電網調度自動化

現代的電網自動化調度系統是以計算機為核心的控制系統，包括實時信息收集和顯示系統，以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統。信息收集和顯示系統具有數據采集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。在發電廠和變電站的收集信息部分稱為遠動端，位于調度中心的部分稱為調度端。軟件系統由靜態狀態估計、自動發電控制、最優潮流、自動電壓與無功控制、負荷預測、最優機組開停計劃、安全監視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。

1.2變電站自動化

電力系統中變電站與輸配電線路是聯系發電廠與電力用戶的主要環節。變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，擴大對變電站的監控功能，提高變電站的安全運行水平。變電站自動化的內容就是對站內運行的電氣設備進行全方位的監視和有效控制，其特點是全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備；二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監視實現計算機屏幕化；運行管理、記錄統計實現自動化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。

1.3發電廠分散測控系統（DCS）

發電廠分散控制系統（DCS）一般采用分層分布式結構，由過程控制單元（PCU）、運行員工作站（OS）、工程師工作站（ES）和冗余的高速數據通訊網絡（以太網）組成。

過程控制單元（PCU）由可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O模件組成。MCU 模件通過冗余的 I/O 總線與智能 I/O 模件通訊。PCU 直接面向生產過程，接受現場變送器、熱電偶、熱電阻、電氣量、開關量、脈沖量等信號，經運算處理后進行運行參數、設備狀態的實時顯示和打印以及輸出信號直接驅動執行機構，完成生產過程的監測、控制和聯鎖保護等功能。

運行員工作站（OS）和工程師工作站（ES）提供了人機接口。運行員工作站接收PCU發來的信息和向PCU發出指令，為運行操作人員提供監視和控制機組運行的手段，工程師工作站為維護工程師提供系統組態設置和修改、系統診斷和維護等手段。

2 電力系統自動化的研究方向

2.1 智能保護與變電站綜合自動化

對電力系統電保護的新原理進行了研究，將國內外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動控制理論、自適應理論、網絡通信、微機新技術等應用于新型繼電保護裝置中，使得新型繼電保護裝置具有智能控制的特點，大大提高電力系統的安全水平。對變電站自動化系統進行了多年研究，研制的分層分布式變電站綜合自動化裝置能夠適用于 35～500 kV 各種電壓等級變電站。微機保護領域的研究處于國際領先水平，變電站綜合自動化領域的研究已達到國際先進水平。

2.2 配電網自動化

在中低壓網絡數字電子載波 ndlc、配網的模型及高級應用軟件 pas、地理信息與配網 scada 一體化方面取得了重大技術突破。其中，ndlc 采用了 dsp 數字信號處理技術，提高了載波接收靈敏度，解決了載波正在配電網上應用的衰耗、干擾、路由等技術難題；高級應用軟件 pas 將輸電網 ems 的理論算法與配網實際結合起來，采用了最新國際標準 IEC61850、IEC61970CIM公共信息模型；采用配網遞歸虛擬流算法進行潮流計算；應用人工智能灰色神經元算法進行負荷預測。

2.3 現代電力電子技術在電力系統中的應用

開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統中的行為和作用、靈活交流輸電系統、直流輸電的微機控制技術、動態無功補償技術、有源電力濾波技術、大容量交流電機變頻調速技術和新型儲能技術等方面的研究。

2.4 電氣設備狀態監測與故障診斷技術

通過將傳感器技術、光纖技術、計算機技術、數字信號處理技術以及模式識別技術等結合起來，針對電氣設備絕緣監測方法和故障診斷的機理進行了詳細的基礎研究，開發了發電機、變壓器、開關設備、電容型設備和直流系統等主要電氣設備的監控系統，全面提高電氣設備和電力系統的安全運行水平。

3當前電力系統自動化依賴IT技術向前發展的重要熱點技術

當前電力系統自動化依賴于電子技術、計算機技術繼續向前發展的主要熱點有：①電力一次設備智能化；②電力一次設備在線狀態檢測；③光電式電力互感器；④適應光電互感器技術的新型繼電保護及測控裝置；⑤特高壓電網中的二次設備開發。

3.1電力一次設備智能化

常規電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規二次設備的部分或全部功能就地實現，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、“智能化開關柜”、“智能化箱式變電站”等。

電力一次設備智能化主要問題是電子部件經常受到現場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關鍵技術是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協議標準等技術問題。

3.2光電式電力互感器

電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質量也越大；信號動態范圍小，導致電流互感器會出現飽和現象，或發生信號畸變；互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協會已了電子式電壓、電流互感器的標準。國內也有大專院校和科研單位正在加緊研發并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數的影響而使穩定性不夠理想。另一關鍵技術是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉換為數字信號后通過光纖接口送出，模數轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。

3.3適應光電互感器技術的新型繼電保護及測控裝置

電力系統采用光電互感器技術后，與之相關的二次設備，如測控設備，繼電保等裝置的結構與內部功能將發生很大的變化。首先省去了裝置內部的隔離互感器、A/D 轉換電路及部分信號處理電路，從而提高了裝置的響應速度。但需要解決的重要關鍵技術是為滿足數值計算需要對相關的來自不同互感器的數據如何實現同步采樣，其次是高效快速的數據交換通信協議的設計。

4結束語

電氣自動化技術的應用越來越廣泛而深入，這也使電力管理方式產生翻天覆地的變化。新技術、新理論的應用使一些概念不斷被更新和修正，傳統的技術界線逐漸模糊，各種原來看似不相關聯的技術會彼此融合和滲透，這必將推動著電力自動化系統的不斷發展和變化。

參考文獻：

[1]孫 琥.科學發展觀旗幟下的工業電氣自動化發展[J].硅谷，2009.

[2]楊澤斌.新形勢下電氣工程及其自動化專業建設的探索與實踐[J].科技導報，2006.