繼電保護的分類方式范文

導語：如何才能寫好一篇繼電保護的分類方式，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞 繼電保護；現狀；發展

中圖分類號 TD672 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0220-02

電力系統作為一個龐大而復雜的系統，它由發電機，變壓器，母線，輸配線路及用電設備以各種方式連接配置而成，各元件之間通過電或磁發生聯系，任何元件發生故障都將在不同程度上影響系統的正常運行。隨著科學技術的發展，特別是電子技術、計算機技術和通信技術的發展，電力系統繼電保護先后經歷了不同的發展時期。近10年來，電力工業突飛猛進，整個電力系統呈現出往超高電壓等級、單機容量增大、大聯網系統方向發展的趨勢，這就對主設備保護的可靠性、靈敏性、選擇性和快速性提出了更高的要求。繼電保護技術作為電力系統中關鍵設備，它對保障電力系統安全運行，提高社會經濟效益起到舉足輕重的作用。在此期間也涌現出了大量先進的繼電保護設備。繼電保護設備是指對一次設備的工作進行監測、控制、調節、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產指揮信號所需的低壓電氣設備，主要包括熔斷器、控制開關、繼電器、控制電纜、儀表、信號設備、自動裝置等。

1 電保護設備的分類及基本任務

1.1 基本分類

繼電保護可按以下4種方式分類：

1）被保護對象分類，有輸電線保護和主設備保護（如發電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護）。

2）保護功能分類，有短路故障保護和異常運行保護。前者又可分為主保護、后備保護和輔助保護；后者又可分為過負荷保護、失磁保護、失步保護、低頻保護、非全相運行保護等。

3）保護裝置進行比較和運算處理的信號量分類，有模擬式保護和數字式保護。一切機電型、整流型、晶體管型和集成電路型（運算放大器）保護裝置，它們直接反映輸入信號的連續模擬量，均屬模擬式保護；采用微處理機和微型計算機的保護裝置，它們反應的是將模擬量經采樣和模數轉換后的離散數字量，這是數字式保護。

4）保護動作原理分類，有過電流保護、低電壓保護、過電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、高頻（載波）保護等。

1.2 基本任務

電力系統繼電保護的基本任務是：

1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。

2）反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件（如有無經常值班人員）而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續運行就會引起損壞或發展成為事故的電氣設備予以切除。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。

3）繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。

2 電保護設備的現狀

2.1 微機繼電保護

19世紀的70-80年代，熔斷器已作為最早的繼電保護裝置熔斷器開始應用。隨著電力系統的發展，到20世紀初期產生了作用于斷路器的電磁型繼電保護裝置。20世紀50年代晶體管和其他固態元器件迅速發展，電子器件型保護才得以應用。直到1965年出現了應用計算機的數字式繼電保護，即早期的微機保護。隨著科學技術的不斷發展，大規模集成電路技術飛速發展，微型計算機和微處理機問世，價格大幅度下降，計算速度不斷加快，可靠性也大為提高，微機繼電保護的研制隨之出現，到70年代后期已從趨于實用。

2.2 微機繼電保護具有以下幾個特點

1）微機繼電保護集測量、控制、監視、保護、通信等多種功能于一體的電力自動化高新技術產品，是構成智能化開關柜的理想電器單元。

2）多種功能的高度集成，靈活的配置，友好的人機界面，使得該通用型微機綜合保護裝置可作為35 KV及以下電壓等級的不接地系統、小電阻接地系統、消弧線圈接地系統、直接接地系統的各類電器設備和線路的保護及測控，也可作為部分66 KV、110 KV電壓等級中系統的電壓電流的保護及測控

3）采用32位數字處理器（DPS）具有先進的內核結構，高速運算能力和實時信號處理等優點。

4）支持常規的RS485總線以及CAN（DEVICENET）現場總線通訊，CAN總線具有自動重發和故障節點自動脫離等糾錯機制，保護信息的實施性和可靠性。

5）完善的自檢能力，發現裝置異常自動報警；具有自保護能力，有效防止接線錯誤和非正常運行引起的裝置永久性損壞；免維護設計，無需在現場調整采樣精度，測量精度不會因為環境改變和長期運行引起誤差增大。

2.3 自適式繼電保護

自適應繼電保護作為繼電保護發展的未來是本世紀80 年代提出的一個較新的研究課題。自適應繼電保護指可以根據系統運行方式和故障狀態改變保護的性能、特性或定值的保護。自適應繼電保護的基本思想是使其盡可能地適應電力系統的各種變化，進一步改善保護性能。使用自適應原理可以使保護性能優化， 并且可在線自動改變以適應系統的改變。自適應原理在繼電保護領域的主要應用有自適應重合閘、自適應饋線保護、串補輸電線路的自適應保護、以及自適應行波保護。

3 繼電保護設備的發展趨勢

3.1 微機保護硬件發展趨勢

微處理器：采用高性能的16位或32位單片機，采用DSP芯片，采用工控機（嵌入式處理器，如V40 STD；386EX；486DX等）。

數據采集系統：VFC壓頻變換的AD654、VFC110（主要用于微機線路保護）；無需CPU干預的高速數據采集芯片如AD7874、MAX125/126等（主要用于微機元件保護）。

網絡通訊：通訊端口有RS232、RS485、以太網總線接口、Lonworks網總線

3.2 微機保護軟件發展趨勢

新型算法：最小二乘法；卡爾曼濾波算法；故障分量算法；自適應算法等。

人工智能的運用：人工神經網絡（ANN）；模糊理論；遺傳算法（BP）等。

小波理論的運用（在時域和頻域皆具有良好的局部化分析能力，用于處理局部突變信號）。

全球定位系統GPS的運用等。

總之，隨著電力系統和計算機技術、通信技術等現代化技術的發展，繼電保護技術必然向計算機化、網絡化保護、控制、測量、數據通信一體化及人工智能化快速發展，為電力系統的可靠運行提供更加可靠、高效的保護功能。

參考文獻

[1]劉國富.淺析自適應繼電保護原理及其優越性[J].電力建設，2009，211.

[2]高華.新型繼電保護發展現狀綜述[J].電力自動化設備，2000，20（5）.

[3]葛耀中，趙夢華，彭鵬等.微機式自適應饋線變換的研究和開發[J].電力系統自動化，1999，23（3）：19-22.

[4]葛耀中.新型繼電保護與故障測距原理與技術[M].西安：西安交通大學出版社，1996.

作者簡介

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【關鍵詞】微機繼電保護；原理；發展

前言

基于微處理器來構成的數字電路，則為計算機保護裝置，一般情況下會把計算機保護裝置稱之為微機保護。近年來，微機保護裝置會應用在100kV左右的變電站中，然而220kV以上的變電站一般通過對不同原理的微機保護裝置的應用，來實現微機保護的運行。并且，微機型的繼電保護裝置能夠和監控系統構成完善的網絡體系，控制室的保護裝置會把微機監控系統中所具備的運行情況，合理的傳遞到監控中心，監控人員利用遠程操作手段，對投切保護裝置進行詳細的查看，以此來切換保護定值。微機保護強有力的改善了傳統繼電保護中存在的硬件無法解決的問題。由于微機繼電保護裝置便于操作微機軟件，使得微機繼電保護的發展無可限量。

一、微機繼電保護的特點

微機繼電保護包含：高壓電容電抗器保護、高壓電動機保護、廠用變壓器保護、母聯備自投保護、母聯分段保護等。微機繼電保護和傳統繼電保護相比較，在保護性能方面有很大的差異。由于布線邏輯上所顯現出的復雜結構特點，傳統繼電保護的各個功能都是利用相關的連線和硬件設備構成，然而微機繼電保護，是通過有效運行微機系統中所具備的不同程序來達成的。微機繼電保護和傳統繼電保護的差異顯著的體現出，微機繼電保護的優越特性：

1.1較強的經濟型。

1.2大幅度提升了保護的可靠性及保護性能。

1.3提升多種保護動作的正確率。

1.4簡化了定期的校驗流程，并實現運行維護的便捷、靈活的目的。

1.5更加便捷的獲取到不同形式下的附加功能。

可是，微機繼電保護也會造成一些局限性的阻礙因素，例如：無法移植微機裝置中的軟件，無法更新微機裝置中長期使用的硬件。需要通過對微機裝置進行針對性的研究，并引入對微機繼電保護的原理的研究，才能夠改善這一系列阻礙到繼電保護的因素。

二、微機繼電保護的原理研究

微機繼電保護和傳統模擬式繼電保護相比較，最大的區別為：傳統模擬式繼電保護使用的是軟件，而微機繼電保護使用的是數字繼電器來實現保護功能。繼電保護有較多的種類，根據保護對象來分類，包含線路保護和原件保護等。根據保護原理進行分類，包含：電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護等。而無論哪種保護在算法的應用上，都是為了計算出保護對象運行特點的各個物理量，例如：電流、電壓等有效值。廣泛應用在微機繼電保護中的算法分別為：微積分算法、傅里葉算法，在后備保護方面，具體采用的是微積分算法，能夠在一定程度上確保達到每周波12點的高精度目的[1]。

微機繼電保護軟件的程序包含三個類別：其一，主程序。自檢循環和初始化兩部分構成了主程序，能夠完成工作過程中對工作狀態的確認、對定值的調用等工作。其二，采樣中斷程序。由三項內容構成了采樣中斷程序，分別為：電壓自檢、電流自檢、采樣電流實變量元件。其三，故障處理程序。該程序能夠完成微機繼電保護的相關保護功能，裝置在復位或上電之后，需保護主程序的運行，并要每隔5/3ms才能執行一次采樣中斷服務程序，同時可以斷定電流突變量氣動元件能否正常動作。如果無法正常動作，需要中斷執行程序，并轉入到主程序中。如果正常動作，中斷執行程序之后，需及時返回到故障程序中，達到保護功能的目的，指導主控程序能夠在正常運行時停止[2]。圖1為微機繼電保護軟件程序的結構：

微機繼電保護軟件共包含兩部分，分別為：接口軟件、保護軟件。保護軟件中的配置主要是中斷服務程序和主程序。而接口處負責的是人機接口軟件，所具備的程序包含：監控程序和運行程序，在運行模式下才能夠執行運行程序，在調試模式下主要執行的是監控程序。保護軟件工作狀態包含：不對應、調試、運行三種。工作狀態不同的情況下，所對應的程度也會有所異同。

2.1運行狀態的工作原理

運行狀態下的“工作”位置上需設置開關，在“禁止”的位置需設置定值固化開關，而定值撥輪開關需設置在運行定值區域，在“巡檢”位置設置接口插件巡檢開關，若保護運行燈亮起，要投入相應的保護功能，以此來促進運行工作的順暢開展。運行狀態下的工作共四個步驟，分別為：顯示與打印保護定值、修改與顯示運行時鐘、顯示與打印故障報告、顯示與打印采樣報告。

2.2不對應狀態的工作原理

在運行狀態下，才能夠展開不對應狀態工作，對于不對應狀態來說，需要將隨意一個保護插件中的工作方式開關從“工作”位轉移到“調試”位，插件無需復位。在不對應狀態下，保護插件只具備運行一些中斷服務程序的采集數據功能。不對應狀態可以用在精度采樣、調試數據采集系統等情況下。

2.3調試狀態的工作原理

調試的過程是將CPU插件開關從“工作”位轉移到“調試”位，同時將CPU插件復位。若在這種調試狀態下，保護插件運行中的OP燈滅，保護功能和數據采集都將退出。調試狀態下的工作共三個步驟，分別為：輸入定制、保護版本顯示、CRC碼檢驗、試驗。

三、微機繼電保護的發展趨勢研究

對于國內與國外的微機繼電保護的發展需求來說，在微機繼電保護技術發展趨勢上，能夠歸結為：人工智能化、通信數據一體化、網絡共享化和計算機一體化等。安全指標得到控制，才能夠保證檢驗工作的順暢性，即提升安全性就說明已經提升了生產率。繼電保護裝置實際上是一臺高性能、多功能的計算機，對電力系統網絡是較為實用的智能終端。能夠從網絡信息中獲得設備運行所必需的數據資料，并有效的傳遞到網絡控制中心。因此，微機繼電保護裝置不單能夠將達到繼電保護功能有效性的目的，還能夠達成控制、收集數據的功能，也就是說已充分實現測量、控制、保護一體化。

結語：在不斷研究微機保護裝置的過程中，保護軟件、微機保護算法等得到了顯著的成就。智能化保護方案成為了提升繼電保護性能的主要原理。使得微機繼電保護朝向智能化、靈活性的方向發展，提供了相應的各種安全技術方案，從而使設備運行達到了安全運行的目的。

參考文獻

[1]李雪梅，王文彬.微機繼電保護的現狀及發展趨勢[J].內蒙古石油化工，2013，11（08）：152-158.

[2]丁剛.電力系統微機繼電保護仿真研究[D].南京理工大學，2013，10（07）：123-131.

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關鍵詞：繼電保護 變壓器保護 線路保護 電動機保護

Abstract: This paper describes the design plan of the relay protection of Meilong Ⅲ Station, and introduces the design of relay protection of the conventional pumping station of water conservancy project combined with engineering practice.

Key words: relay protection; transformer protection; circuit protection; motor protection

中圖分類號：TM58 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

1概述

梅龍三站位于池州市梅龍鎮安徽省江南產業集中區起步區內，主要承擔業集中區內的排澇任務。本站電源引自集中區變電所35kV專用線路，本站設2臺35kV主變壓器，其中1#主變壓器容量為6300 kVA，給6臺850 kW電動機供電，2#主變壓器容量為1600 kVA，給2臺425 kW電動機供電，泵站總裝機5950kW。項目初步設計階段，需較合理的選用合適的繼電保護方式及裝置，保障整個工程電氣安全可靠運行。

2繼電保護的概念

電力系統繼電保護（以下簡稱繼電保護）是在電力系統發生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術。最早期的繼電保護只是通過熔斷器來實現過電流保護，后來發展到通過繼電器的開閉觸點實現保護，現在已經發展為廣泛應用微機型保護裝置來實現繼電保護，進入了微機保護時代。

3繼電保護設計的基本要求

繼電保護的設計應以合理的運行方式和可能的故障類型為依據，并應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性這四個基本要求。

可靠性：繼電保護設計要滿足系統穩定可靠，應具有必要的檢測、閉鎖等措施，以保證本站的電氣設備完好及人員安全。同時選用的保護裝置應便于整定、調試及運行維護。

選擇性：系統運行發生故障時，首先由故障設備或者線路本身的保護切除故障，以保證系統內其它設備的正常運行。僅當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備、線路的保護或斷路器失靈保護切除故障。

靈敏性：設備或線路的被保護范圍內發生短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數。

速動性：保護裝置應能盡快的切除故障，以提高系統穩定性，縮小故障的涉及范圍，減輕損失。

此外，在滿足了以上的基本要求的前提下，保護還應盡可能的簡單，清楚以及配置方便以節省投資。

根據以上的各項基本要求，本初步設計階段，梅龍三站的繼電保護配置圖如下圖所示

圖1 繼電保護配置圖

4繼電保護設計

4.1繼電保護的分類

對于繼電保護的分類，有多種的分類方式。按保護對象可分為：發電機保護、變壓器保護、輸電線路保護、母線保護、電動機保護、電容器保護等。按照故障類別可分為：相間短路保護、匝間短路保護、接地短路保護、斷線保護、失步保護等。按照按功能可分為：主保護、后備保護（近后備保護、遠后備保護）、輔助保護等。按照保護原理可分為：電流保護、電壓保護、差動保護等。在水利工程大量的泵站設計中，一般是按照不同的保護對象來配置繼電保護裝置，水利工程泵站設計中常用的繼電保護有變壓器保護、母線保護、電動機保護和電容器保護。

4.2母線保護

母線上通常連有較多的電氣元件，當母線發生故障時，將使這些元件斷電，從而造成大面積斷電事故，并可能破壞系統的穩定運行，使故障進一步擴大。因此，雖然母線發生故障的幾率較線路低，母線故障仍是最嚴重的電氣故障之一。

本工程中，微機型繼電保護裝置（以下簡稱微機保護裝置）均選用珠海萬利達公司系列產品，微機保護裝置操作電源有交流電與直流電可選擇，本工程由于配置有直流屏，直流操作電源可靠，故微機保護裝置均選用直流220V電源操作類型。35kV母線、10kVⅠ段、10kVⅡ段母線保護均選用MLPR-610Hb-3微機保護裝置。其中，35kV母線保護裝設帶時限電流速斷保護、過負荷保護等，保護裝置安裝在35kV總柜中。10kVⅠ段、Ⅱ段母線保護均裝設帶時限電流速斷保護、過負荷保護、母線低電壓保護等，保護裝置分別安裝在10kVⅠ段、Ⅱ段母線電源進線柜中。并在10kV母線聯絡柜中，也安裝一套MLPR-610Hb-3微機保護裝置，裝設帶時限電流速斷保護，通過與10kVⅠ段、Ⅱ段母線微機保護裝置的整定配合，以實現當一段母線發生故障，聯絡柜中微機保護裝置迅速切斷斷路器，以保障另一段母線安全可靠。

4.3變壓器保護

本工程共設計有4臺變壓器，變壓器的繼電保護主要是根據容量的不同，選用不同的保護。其中，1#主變壓器容量為6300kVA，為油浸變壓器。依據《工業與民用配電設計手冊》，容量在6300—8000的并列運行或重要的變壓器，保護應裝設微機型主變縱聯差動保護，同時裝設微機型主變后備保護，保護裝置安裝設在1#主變壓器開關柜中，型號分別為MTPR-650Hb-3與MTPR-630Hb-3。微機型主變后備保護裝置應配置過電流保護、過負荷保護、瓦斯保護、溫度保護等。2#主變壓器容量為1600kVA，為油浸變壓器，保護選用微機型主變保護裝置，型號為MTPR-620Hb-3,安裝在2#主變壓器開關柜中，配置有過電流保護、過負荷保護、瓦斯保護、溫度保護、電流速斷等。1#站用變壓器為干式變壓器，容量為80kVA，選擇XRNT-35 50/3A型變壓器用高壓限流熔斷器保護，裝設在站用變壓器柜內，該限流熔斷器具有速斷功能，當變壓器發生短路等故障時，該限流熔斷器可以迅速的切除故障，有效的保護變壓器。2#站用變壓器容量為63kVA，為油浸變壓器，采用跌落式熔斷器保護，跌落式熔斷器安裝在10kV戶外終端桿上。

4.4電動機保護

電動機的繼電保護，也是根據電動機容量的不同，采用不同的保護，此外，對于異步電動機，需裝設低電壓保護，同步電動機需裝設失步保護。本站1～8#電動機均為異步電動機，且容量均小于2000kW，故8臺電動機保護配置相同，均采用MMPR-610Hb-3型微機型保護裝置，安裝于1～8#電動機開關柜中，均裝設有電流速斷保護、過電流保護、過負荷保護、堵轉保護、低電壓保護等。

4.5電容器保護

本站的無功補償電容器有兩種，一種是1#主變壓器供電的六臺電動機集中補償的電容器組，另一種是2#主變壓器供電的兩臺電動機就地補償的電容器，兩種電容器保護配置有所不同。對于電動機集中補償的電容器組，采用MCPR-610Hb-3型微機保護裝置，安裝于電容集中補償電源柜中，裝設有電流速斷保護、過電流保護、零序過流保護、過電壓保護、低電壓保護等。對于就地補償用的電容器，考慮到經濟性，采用負荷開關與熔斷器組合保護，當故障時，熔斷器可以快速可靠的切斷故障處的電容器，從而避免電容器內部由元件擊穿而可能引起的爆炸事故。

4.6其它保護

本站35kV母線電壓互感器及避雷器柜中裝設微機型斷線閉鎖裝置。當電壓回路一相或二相斷線時造成失壓時，將距離保護(包括相間距離和接地距離保護及高頻距離保護)等閉鎖，以防止該類元件誤動作，待三相電壓恢復正常且經過一定的延時后，再全部恢復正常運行。

5結論

本站為常規泵站，本站的繼電保護設計思路同樣適用于其它常規泵站。繼電保護設計是電氣設計中的一個重要的組成部分，合理、經濟的設計繼電保護與配置繼電保護裝置，可以為日常維護及故障檢修帶來方便，更為工程電氣系統的可靠運行奠定了良好的技術保障。

參考文獻

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【關鍵詞】繼電保護；風險隱患；在線評估

隨著經濟的發展，我國電力行業的發展步伐也開始逐漸加快，電力行業的改革以及對新技術的應用也更加頻繁，對于電力基礎設施的管理也開始提上電力企業的工作日程。國家電網的建設使得電力網絡的覆蓋范圍越來越大，而由于其結構和運行方式的復雜化和多樣化，電網的安全問題也成為人們關注的重點。繼電保護作為保障電網安全穩定運行的第一道防線，其作用和意義十分重大。

1.繼電保護概述

繼電保護顧名思義，就是用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件（發電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害。當電力系統發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由檢修人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。

傳統的繼電保護系統因為受到運行方式的限制，自主應變能力差，潛在風險較大，對事故無法做出及時反應，易導致設備的誤動或拒動，使事故擴大。如果電網結構和運行狀態出現突發性改變，尤其在電網負荷較大時，很可能造成繼電保護系統失誤，造成非預期連續跳閘，引發系統解列或大范圍的停電事故。其原因在于目前電力網絡中使用的繼電保護系統的動作依據是保護安裝處設備的采集量，而非系統的全局量。

電網的不斷發展和擴大，使其自身的結構和運行方式變得復雜多樣，致使相關保護裝置的定值整定難度加大，保護之間的動作配合也變得復雜，而在電網實際運行中往往會發生多重電網故障接連發生，此時很有可能因為整定的不合理導致保護之間的配合缺乏選擇性，造成越級跳閘使停電范圍擴大。目前在繼電保護中多采用“加強主保護，簡化后備保護”的方式，對后備保護的重要性認識不足，為電網的安全運行埋下了安全隱患。

2.繼電保護存在隱患的原因及分類

導致繼電保護存在隱患的原因主要有三類：

（1）繼電保護系統的硬件缺陷：保護裝置的通訊系統出現故障，或者測量元件出現故障，裝置的部件出現老化以及二次回路的接線松動等。

（2）繼電保護裝置的軟件缺陷：保護裝置在出廠時程序上存在漏洞，在出廠試驗時未能及時發現問題，但現場運行過程中出現了無法解釋的問題，這時就需要繼電保護裝置廠家對其進行程序升級，以消除此類隱患。

（3）繼電保護的定值設置不合理：錯誤計算定值或是定值的設置不符合當前電網運行方式會導致繼電保護存在隱患。

3.繼電保護的隱患在線風險評估

通過EMS系統或者SCADA系統對電網運行的數據進行實時的在線采集和判斷評估，當數據偏離定值要求時，系統能夠及時發出警報，提醒檢修人員及時對電網中的繼電保護裝置進行檢查，如果繼電保護裝置能夠實現全面在線評估，電網的安全性將大大提高。

繼電保護系統軟、硬件缺陷的在線風險評估：被保護設備在系統故障時保護能正確動作，而相鄰設備由于硬件損壞導致不該其動作時保護誤動；被保護設備硬件損傷導致系統發生故障時保護拒動，這種情況下會發生越級跳閘，導致停電范圍擴大；設備本身無故障但受外界干擾，繼電保護設備存在缺陷產生保護誤動。

由于在電網正常運行時，繼電保護的隱患一般不會造成影響，只有當電網設備受到外界干擾時隱患才會爆發出來，繼電保護裝置不能正確動作，所以只有采用風險評估的方式才能夠綜合地評估出繼電保護隱患會對電網安全造成的影響值。

保護定值不合理的在線風險評估：

繼電保護定值不合理是指保護定值沒有足夠的靈敏度，也不符合選擇性要求，當不合理值出現在不同區域時對于電網的危害程度是不同的。

在繼電保護的隱患中比較常見的是保護定值設置的不合理，導致繼電保護在工作時出現不正確動作，而保護定值要設置的合理要同時滿足兩個條件就是在靈敏的同時要有所選擇，只有這兩個條件都滿足了才能算得上是合理的保護定值。由此我們可以把不合理的保護定值劃分為三類：保護定值未達到一定的靈敏度；保護定值不具有選擇性的功能，如出現越級跳閘的情況；三段式相間距離保護躲不過最大負荷電流。這三種定值在電網中發生的位置不同，所造成的危害也是不一樣的，并且電網的運行方式和電網負荷大小也會對不合理定值對電網造成的危害產生影響，所以對不合理定值的評估需要分情況計算，評估在不同情況下不合理定值對電網危害的具體程度，以此來確定將繼電保護裝置的保護定值設置為多少才能最大程度上減小該隱患發生時的危害。

進行不合理定值隱患范圍的計算，是因為由不合理定值引發的繼電保護隱患只有在一定的范圍內發生了電氣故障才能夠使繼電保護不正確動作，為了能夠精確的計算出電網中不合理定值隱患的范圍，在計算中不再使用定值整定規程中的可靠系數以及分支系數，而是采用沿線逐點計算，通過這樣的方法確定出來的隱患范圍更加精確，通過這一方法可以將各個相間距離的保護范圍計算出來，再依據上下級保護之間的配合關系來計算出不合理定值的范圍。

要計算不合理定值的風險還要對其爆發的概率進行計算，對概率的計算要采取事件樹的方法進行計算，從事件樹的示意圖中可以看出只有順著特定的分支路線行進時，不合理定值的隱患才會爆發出來，所以要找出不同線路上不合理定值隱患的爆發條件，分別進行概率的計算。最終根據計算出來的每條線路上的概率值，計算出整個線路上不合理定值隱患爆發的總概率。

有了總概率的值，就可以進行不合理定值風險的計算，利用計算公式就可以計算出不合理定值隱患的風險，就能夠知道這一隱患對電網運行的危害究竟是怎樣的。

4.結束語

本文研究了繼電保護運行的風險隱患，針對導致繼電保護隱患的主要原因，用風險定量的方法分析繼電保護隱患對電網安全的影響。介紹了繼電保護運行風險評估的研究方法，研究了繼電保護定值不合理的運行風險評估，以定量地評估繼電保護定值不合理對電網安全的影響，確定電網中保護定值不合理的薄弱環節。分析了繼電保護系統軟、硬件缺陷的特點，進行了繼電保護系統軟、硬件缺陷的運行風險評估。

【參考文獻】

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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.

關鍵詞：電力系統；繼電保護；技術創新

Key words: power system; relay protection; technology innovation

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0198-01

1繼電保護技術的發展史

隨著電力系統的出現，繼電保護技術就相伴而生。以數字式計算機為基礎而構成的繼電保護起源于20世紀60年代中后期。我國從20世紀70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導的作用。

從繼電保護的基本原理上看，到21世紀20年代末普遍應用的繼電保護原理基本上都已建立，迄今在保護原理方面沒有出現突破性發展。從實現保護裝置的硬件看，從1901年出現的感應型繼電器至今大體上經歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微型計算機式等發展階段。縱觀繼電保護將近100年的技術發展史可以看出，雖然繼電保護的基本原理早已提出，但它總是根據電力系統發展的需要，不斷地從相關的科學技術中取得的最新成果中發展和完善自身。

2繼電保護技術創新

2.1 機電技術網絡化創新在計算機領域，發展速度最快的當屬計算機硬件，按照著名的摩爾定律，芯片上的集成度每隔18～24個月翻一番。其結果是不僅計算機硬件的性能成倍增加，價格也在迅速降低。微處理機的發展主要體現在單片化及相關功能的極大增強，片內硬件資源得到很大擴充，單片機DSP芯片二者技術上的融合，運算能力的顯著提高以及嵌入式網絡通信芯片的出現及應用等方面。這些發展使硬件設計更加方便，高性價比使冗余設計成為可能，為實現靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創造了條件。硬件技術的不斷更新，使微機保護對技術升級的開放性有了迫切要求。網絡特別是現場總線的發展及其在實時控制系統中的成功應用充分說明，網絡是模塊化分布式系統中相互聯系和通信的理想方式。如基于網絡技術的集中式微機保護，大量的傳統導線將被光纖取代，傳統的繁瑣調試維護工作將轉變為檢查網絡通信是否正常，這是繼電保護發展的必然趨勢。微機保護設計網絡化，將為繼電保護的設計和發展帶來一種全新的理念和創新，它會大大簡化硬件設計、增強硬件的可靠性，使裝置真正具有了局部或整體升級的可能。繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務），還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，實現微機保護裝置的網絡化。

2.2 機電技術智能化創新進入20世紀90年代以來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，電力系統保護領域內的一些研究工作也轉向人工智能的研究。專家系統、人工神經網絡（ANN）和模糊控制理論逐步應用于電力系統繼電保護中，為繼電保護的發展注入了活力。人工神經網絡（ANN）具有分布式存儲信息、并行處理、自組織、自學習等特點，其應用研究發展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息處理、自動控制和非線性優化等問題。近年來，電力系統繼電保護領域內出現了用人工神經網絡（ANN）來實現故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設備保護等。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。可以預見，人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。

2.3 繼電保護中自適應控制技術創新自適應繼電保護的概念始于20世紀80年代，它可定義為能根據電力系統運行方式和故障狀態的變化而實時改變保護性能、特性或定值的新型繼電保護。自適應繼電保護的基本思想是使保護能盡可能地適應電力系統的各種變化，進一步改善保護的性能。這種新型保護原理的出現引起了人們的極大關注和興趣，是微機保護具有生命力和不斷發展的重要內容。自適應繼電保護具有改善系統的響應、增強可靠性和提高經濟效益等優點，在輸電線路的距離保護、變壓器保護、發電機保護、自動重合閘等領域內有著廣泛的應用前景。針對電力系統頻率變化的影響、單相接地短路時過渡電阻的影響、電力系統振蕩的影響以及故障發展問題，采用自適應控制技術，從而提高保護的性能。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也取得了一定的成果，但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應，必須獲得更多的系統運行和故障信息，只有實現保護的計算機網絡化，才能做到這一點。

2.4 繼電保護中自動化技術創新現代計算機技術、通信技術和網絡技術為改變變電站目前監視、控制、保護和計量裝置及系統分割的狀態提供了優化組合和系統集成的技術基礎。高壓、超高壓變電站正面臨著一場技術創新。實現繼電保護和綜合自動化的緊密結合，它表現在集成與資源共享、遠方控制與信息共享。以遠方終端單元（RTU）、微機保護裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統，取代傳統的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和設備投資，提高二次系統的可靠性。綜合自動化技術相對于常規變電所二次系統，主要有以下特點：①設備、操作、監視微機化；②通信局域網絡化、光纜化；③運行管理智能化。

參考文獻：

[1]楊奇遜.微型機繼電保護基礎[M].北京：水利電力出版社，2008.

[2]張宇輝.電力系統微型計算機繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2000.

[3]葛耀中.自適應繼電保護及其前景展望[J].電力系統自動化，2007，21（9）：42-46.

[4]吳斌，劉沛，陳德樹.繼電保護中的人工智能及其應用[J].電力系統自動化，2005（4）．

[5]楊曉敏.電力系統繼電保護原理及應用[M].北京：中國電力出版社，2006.

篇6

關鍵詞：繼電保護；差動保護；二次回路；檢修分析

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：

電力系統中的二次回路結構組成較多，其包括：測量回路、繼電保護回路、開關控制及信號回路、操作電源回路、斷路器等所有的低壓回路，由于回路結構的特殊性，其在電力系統運行過程中也發揮了多項功能優勢但最近幾年的運行檢測發現，繼電保護二次回路在運行中出現了各種問題，導致了線路結構受到損壞。“差動保護”是繼電保護的主要形式，對其研究有著重要的意義。

1 繼電保護對電力系統的作用

為了構建良好的電力系統運行秩序，在設備運作期間必須要配備相應的運行保護。其優勢體現在：

①維護安全。最近幾年對系統設備采取舊保護方式的設備，不僅故障發生率較高且給操作人員的安全也帶來威脅。繼電保護技術在數據信息安全性能的保護上作用顯著，可有效避免外界因素干擾造成的裝置受損等當電力系統正常運行之后，繼電保護裝置可以實現有效的防范監測。

②投資較少。繼電保護裝置本身的材料質量較小產品重量一般都比較小。這就給電力行業施工創造了有利條件，在電網運行期間結合新建的傳輸通道，大大降低了電力系統占據的空間。繼電保護產品質量的減小對于系統安裝施工的操作效率提升也有幫助，可顯著降低電網運行的成本投入。

③性能優越。隨著社會科學技術的發展，繼電保護裝置的這種材料屬于絕緣物質，在使用過程中很難受到外界腐蝕作用的影響。在今后的各項電力設備運行技術發展階段，繼電保護裝置產品的性能會變得更加優化，其“能力強”主要表現在抵制干擾、增強絕緣、防范電磁等方面。

④安裝便捷。根據市場調查數據顯示，我國市場上銷售的繼電保護產品的內部結構都在積極優化升級。高科技的繼電保護產品帶來的是故障診斷的高效率，同時在電能消耗上要比其他保護裝置低得多。同時，繼電保護裝置在安裝過程中操作方便，技術人員只需安裝電氣圖紙操作即可。

⑤檢測故障。從根本上看，繼電保護是在電力系統的設備或元器件出現故障之后，對系統實施報警以提醒值班人員處理。另外，還可以對控制的斷路器發出跳閘程序操控指令，以及時中斷各受損設備的運行，從而達到保護設備或元器件的效果，這種高性能的故障防范功能是其他設備無法實現的。

2 二次回路故障的破壞作用

①破壞數據。這里的“誤差”主要是針對電能表而言，在電網操作運用期間需借助電能表對整體能耗大小實施測量。企業也是按照電表上的數據來繳納實際費用，而差動保護受損之后則會影響到測量數據的準確性。如：受到其他裝置的干擾下常會出現不同程度的數據調動，對電網系統帶來的影響較大。

②破壞線路。

對于情況嚴重的差動保護故障，其會阻礙差動保護裝置功能的正常發揮，大幅度降低了差動保護的切斷線路的能力。

這些會引起線路短路問題，程度嚴重時導致了差動保護結構錯亂，若故障在長時間內得不到解決，也會因此影響到電力系統二次回路的運行。

③破壞能耗。差動保護故障出現后帶來的直接影響則是差動保護受損，一般都表現在銅損、鐵損量方面。該問題會導致差動保護運行效率降低，帶來較大的噪聲音量，給變電站操作人員的正常工作造成干擾。另外，差動保護耗損的變大也增加了電力系統的能源消耗，不利于各類電網的長期運行。

④破壞安全。電力系統中的故障是造成差動保護故障的場景因素，其會利用靜電、電磁等方面的感應，對電力系統作業產生強大的干擾，引起電力系統運行的誤操作。差動保護裝置在發生故障之后容易引起不同的電磁反應，給差動保護正常作業的安全運行帶來影響。

⑤破壞容量。故障發生之后電力系統的容量會出現不同程度的降低，如差動保護、斷路器、電纜等，這些方面的功能指標異常后會促使電力設備的老化。情況嚴重時短時間作業內會損壞電力設備，中斷設備的正常運行。由此破壞了電力生產的安全性，后期的電力系統運行會遇到各種阻礙。

3差動保護二次回路檢修方法

差動保護是繼電保護的常用方式，也是保護電力系統正常運行的重要設備。

①負荷檢修。負荷過大給電流互感器造成的影響是超荷載運行，長時間運行下去會減短電流互感器的使用壽命。

因而，差動保護運行時要對電流互感器的負荷大小嚴格控制，根據實際運行需要適當降低電流互感器的勵磁電流。降低二次負荷的方式：降低控制電纜的電阻、選擇弱電控制用的電流互感器等，同時定期檢查互感器的實際狀態。

②質量檢修。市場銷售的電流互感器產品種類較多，具體使用時還是要結合具體的系統保護方式選擇。

對于測電流過大的繼電保護裝置，在差動保護過程中則可以選擇帶小氣隙的電流互感器，該裝置的鐵芯剩磁小，這一特點會使得電流互感器的飽和難度加大，提高了差動保護裝置的性能。

該類互感器的勵磁電流小，對失衡電流也有控制作用。

③電流檢修。電流互感器是決定差動保護效果的重要元件，也是構建差動保護模式時需要重點分析的內容。

在電流互感器安裝使用期間，要對互感器的使用型號合理選擇。

最好使用差動保護專用的D級電流互感器；在經過保護裝置的穩態短路電流時，電流達到最大值后需將差動保護回路的二次負荷控制在10%誤差內。

④保護檢修。除了電流差動保護之外，遇到一些操作難度較大的情況時也可以適當變化差動保護的形式。

比率差動保護則是差動保護運用較多的一種，將其運用于二次回路檢修中也能發揮良好的故障診斷性能。比率差動保護的運行方式：當經過繼電保護回路的電流值增大時，不斷增強裝置保護的性能，以防止故障期間保護裝置出現誤操作、誤動等現象。

4 結束語

隨著微機保護裝置的普遍應用，保護裝置內部的問題越來越少，而與繼電保護裝置相關連的二次回路上的缺陷有所增加，因此，二次回路維護的重要性突顯出來。如何適應微機保護普及后的二次設備檢修工作，是擺在我們面前需要探討和解決的問題。只要能加強二次回路的工作，充分發揮微機保護的先進技術水平，繼電保護系統將整體發揮其優勢，為電力系統的安全穩定運行提供可靠的保證。

參考文獻：

[1] 許海平，張家余，董錫君，等.廠用電繼電保護系統仿真建模研究[J].哈爾濱工業大學學報，1996，（6）.

篇7

關鍵詞：智能變電站技術；繼電保護；影響探究

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

智能變電站技術的不斷發展對智能電網的整體發展有著直接的影響，是智能電網體系中的重要組成部分，在電網發展中占有著極其重要的地位。隨著電力事業的不斷發展與進步，越來越注重對智能變電站技術的開發和利用，并且在長期的實驗研究工作中，已經取得了一定的成果，為智能電網體系的建設和發展提供了有力的理論依據和參考。

一、智能變電站的基本屬性和架構

（一）智能變電站的基本屬性

智能變電站的特點主要就是將傳統形式的變電站系統內的相關設備進行一系列的智能化轉變，促進變電站在工作運行中實現信息化、現代化、智能化等，使其滿足電力現代化發展的要求。智能變電站技術不僅能夠自主的進行信息數據的收集、整理、統計、管理等工作，同時還能夠根據電網工作運行的狀況進行相關的自動化控制和職能調控等輔助工作。智能變電站體系越來越朝著網絡化和智能化的方向發展。將智能化技術有效地應用到變電站中，不僅可以提高變電站的整體工作效率，同時還可以有效降低變電站的運行成本。

（二）智能變電站的基本架構

智能變電站中的邏輯結構主要被分為兩個網絡和3個層次，其中兩個網絡主要就是指站控層網絡和過程層網絡，而3層主要就是間隔、過程、站控的3個層次，其兩個網絡的運行位置大多集中在3層之間。而且智能變電中的間隔層包含的范圍主要是對繼電保護和各項設備管理工作。過程層還包含了一些智能設備，例如，高壓斷路器、隔離器以及變壓器等。其職能主要就是收集信息以及對各項設備的檢查。站控層的基本結構就是信息數據的前置機、工作站以及人際交互設備等各部分組合而成。智能變電站技術已經逐漸取代了人工的各項檢測工作，極大地減少了人工的工作數量，降低了人工操作中出現的失誤率，有效提高了變電站的整體運行效率和質量。

二、智能變電站對電網繼電保護產生的影響

（一）對數據傳輸保護產生的影響

在繼電保護的各項數據傳輸保護中，智能變電站技術所起到的作用主要包括兩個方面。一方面，置換互感器。傳統形式的繼電保護中運用的互感器主要是電磁互感式，其調節和傳輸的方式與相關整定原則都需要進行相應的優化和審查。而在當前繼電保護中所運用的互感器主要是電子式的，這樣的互感器在響應速度和頻帶寬度等方面都有自己的獨特優勢，并且還會產生一種新型的計算方法。

另一方面，對數據傳輸方法進行不斷地優化。其主要表現就是電纜硬連接的數據傳輸方式逐漸被二次信息的數據傳輸所取代。同時，統一執行ICE612850標準的前提下，要對二次信息進行統一建模，這對繼電保護中的數據應用和處理產生了巨大的影響，各種設備之間可以進行交互式運行，實現了大量數據的傳輸、挖掘和儲存，為繼電保護提供了新的保護組態和保護原理。

（二）對繼電保護系統產生的影響

在繼電保護系統方面，智能變電站技術對繼電保護起到的作用主要有4個方面。首先，數據交換的網絡化可以有效解決傳統形式的繼電保護計算、出口、采樣一體化出現的弊端。繼電站所要保護的數據信息和對象等可以不用在捆綁在一起，使得繼電保護系統變得更加靈活。其次，數據交換的網絡化和智能化逐漸改善了傳統二次回路無法進行相關監控控制的問題。再次，對時數據交換逐漸改變了以往繼電保護管理工作根據保護裝置為中心的模式。最后，過程層實現統一采樣，有效彌補了以往對數據進行分別采樣的不足。

（三）對繼電保護維護與運行產生的影響

智能變電站技術在繼電保護的維護和運行方面起到的作用主要包括3個方面。首先，智能變電站轉變了傳統繼電保護的具體運行方式和組成結構，在以往的繼電保護測試形式與項目以及項目周期等在繼電保護維護和運行方面的標準相對較為落后，而智能變電站技術的有效應用有效地解決了這一問題。其次，智能變電站技術的有效應用，也在一定程度上解決了以往繼電保護工作中二次回路方面的問題。最后，智能變電站技術有效推動了變電站中各項設備之間的有機統一，同時，還改變了繼電保護的維護與運行標準和方法，這一方面雖然還在進一步的探索階段，但卻是電網在未來研究和發展的重要方向。另外，智能變電站技術還有效提升了繼電保護的安全性和可靠性。從維護和調試的方面上看，智能變電站技術統一了保護設備檢修等工作的標準，這雖然還處于初級發展階段，而且ICE612850標準也有一定的理解差異，但是，繼電保護專業卻是其中的重要內容。許多智能變電站在進行正常使用后，相關運營單位依然還用以往的方式來進行變電站的維護和調試，在一定程度上限制了智能變電站的發展與推廣。

結論

總而言之，隨著信息化時代的到來和發展，我國電力系統逐漸朝著智能化的方向發展，而智能化變電站作為當前電網發展中的重要組成部分，在電網的繼電保護中具有重要的意義。本文對智能變電站技術以及對繼電保護產生的影響進行分析發現，智能變電站技術在繼電保護工作中發揮著非常重要的作用，所以，電網企業應該重視對智能變電站技術在繼電保護領域的應用和開發，不斷改善傳統繼電保護工作中存在的缺陷，促進我國電網的可持續健康發展。

參考文獻

[1]張小俊，陳艷.淺談智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].通信世界，2013（21）：187-188.

篇8

關鍵詞：電力系統；繼電保護；分區域；系統結構；故障識別

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）32-0110-03

繼電保護作為電網安全穩定運行的保障，其工作的關鍵是怎樣能夠迅速高效地對故障進行識別、隔離，使其能夠最大限度地減少擴展，使故障的影響區域盡可能減小、損失盡可能降低。現在大部分電網系統都是由于繼電保護的錯誤操作引發的擾動，這種情況在現在電網廣域和線路高負荷運行的情況下尤其明顯。電流在潮濕的環境下移動、繼電保護錯誤操作很容易造成整個系統連環跳閘和系統擾動故障。

隨著近年來廣域電網的不斷擴展，尤其是高壓電網的不斷擴大，廣域電網的繼電保護面臨著諸多的問題。研究廣域電網信息、改進和提高廣域網繼電保護的功能成為當下的一個重大議題。本文結合傳統廣域繼電保護的功能和特征，從電力系統安全穩定地保障繼電保護的需求和特點著手，在分析關于保護的基礎上研究分區域繼電保護的系統結構、功能特征和故障識別等問題。

1　廣域電網的分區域繼電保護

廣域電網繼電保護的主要原理是利用廣域電網的同步測量信息，將這些信息進行整合計算，以此來識別系統中的故障部件，并且采用邏輯整合來有效地清除故障。廣域電網的分區域繼電保護常見的結構有三種形式：分布式、集中式、分布集中式。至于前兩種形式的優勢和不足在此不再一一贅述，本文主要分析分布集中式的系統結構及其

優點。

1.1　繼電保護的系統結構

廣域電網的分區域繼電保護就是在整個電網范圍內通過分區管理來實現整個網絡電流的順暢流通和整個電路的穩定、安全。分區域繼電保護的結構類似蜂窩，它將整個電網劃分為信息相互獨立的部分，各部分分別受到應有的保護并且各部分間能夠進行信息的交互，但信息的交互量僅是一小部分。這種結構不僅實現了各部分的獨立保護，減少了系統信息的傳輸量，而且通過少量必要信息的交互實現了整體的控制，保證了整個電網從部分到整體的安全高效穩定運行。在構建廣域電網分區域繼電保護結構時，主要考慮了下面幾個方面：

1.1.1　各區域的決策中心。分區域繼電保護需要在每個小的區域內選定一個信息中心，該中心主要是進行區域信息的收集、分析以及進行決策，以保證本部分安全高效穩定的運行。在進行信息中心的選擇時要綜合考慮各方面的因素，包括輸電系統間的連接關系、輸電線路間的連接關系、通電系統所處的地理位置、氣候條件等因素。分布集中式繼電保護的決策中心一般會選在電網拓撲結構線路密集、節點較多的位置。

1.1.2　分區域的監控和保護范圍。分區域繼電保護不僅要實現本區域的近程保護功能，而且還要能通過少量的信息交互實現遠程的保護功能。在進行繼電保護設計時應盡最大可能使各部分能夠解決掉自己部分的故障和問題，減少各部分的信息交互量，這樣就要求各部分保護范圍的設定能夠覆蓋整個電網范圍。所以，在設定保護范圍時，應以決策中心為起點，達到下一個線路的終點為宜。同時為了在后面電網的擴展中方便加入新的變電站，保護的范圍可以適當大一些。

1.1.3　區域間的交互保護范圍。我們知道分區域繼電保護間要通過少量的信息傳輸來實現區域間的遠程保護，雖然我們為了整個系統的效率要盡量減少這種信息傳輸量，但是為了保證整個電網系統的安全，這種信息的傳輸和遠程的保護是十分必要的。在區域間為了確保信息的傳輸至少要有一條通信線路，這樣才能夠保證電流傳輸在通過區域邊界發生故障時能夠及時有效地得到解決。為了能夠很好地解決邊界故障問題，分區域間的遠程保護范圍應該盡量把所有進程保護范圍的邊界包含在內。同時還要結合各個電網系統的整體規劃、運行方式、安全控制方式進行調整，以實現整體

最優。

1.2　繼電保護的功能優勢

分布集中式繼電保護集合了分布式和集中式兩種繼電保護的功能優勢于一體，能夠更好地實現廣域電網的穩定控制和安全保護。其各部分的功能優勢我們可以從以下幾個方面進行分析和研究：

1.2.1　智能電子設備。分區域繼電保護所采用的智能電子保護設備主要的功能是對本區域的電流互感器、電壓互感器以及短路器的運行狀態和操作進行信息的采集、功能的分析、故障的檢測和安全的控制。在分布集中式結構中，這種智能設備不僅能實現本區域的檢測和保護，同時能夠在互聯網絡中的其他區域實現整體的保護。這一功能是對分布式和集中式兩種結構功能優勢的結合。

1.2.2　區域集中決策功能。分布式繼電保護只能夠進行單一區域的信息收集、分析和決策，集中式的繼電保護需要將整個網絡的信息加以收集、分析然后決定這個故障部分應采取什么樣的措施，這使系統的信息傳輸量大、效率低。而分布集中式繼電保護集合了兩者的優點，在各個區域能夠針對部分采取高效的解決故障的措施，同時能夠通過區域集中決策功能實現整個區域的信息互聯，對整體層面的問題進行集中決策管理。

采用分區域分布集中式的繼電管理，有效地解決了其他兩種方式所面臨的問題，實現了近程的準確高效的控制和遠程的互聯整體控制。使部分和整體的問題都能夠得到高效精確的解決，使得今后范圍更廣、系統結構更加復雜的問題能夠得到很好的解決。鑒于分布集中式繼電保護的諸多功能優勢，相信今后的電網會有更廣闊的發展前景。

2　分區域繼電保護的故障識別

分區域繼電保護對于廣域電網系統的問題故障識別主要的方式是各區域比較識別、綜合識別、繼電保護設備狀態自檢自評。

2.1　各區域比較識別

各個區域收集本區域當期的數據，并將這些數據與以往各期和給定的參考數據進行比較。如果本期的數據和以往各期及參考數據吻合說明系統的運行正常，繼電保護只需對運行進行后續的檢測而不用采取任何措施。如果數據出現了較大的誤差說明該區域出現了故障，首先分析是區域內的故障還是整體的故障，針對區域內的故障保護器分析決定采取的措施，對于整個系統的故障保護器將信息傳給集中決策中心。

2.2　綜合識別

集中決策中心在整個層面上控制系統的運行，收集各區域中心傳輸過來的信息，通過分析收集的信息在整體層面上觀測系統的故障從而制定整體決策。綜合識別主要是確保各區域的遠程保護能夠得到高效的運行，確保整個系統的安全穩定。

2.3　繼電保護設備狀態自檢自評

繼電保護器在進行電網系統運行狀況的檢測控制時，還要通過自我運行狀態的控制檢測來評估系統自身的效率和功能，以確保其功能的發揮。

3　結語

分區域繼電保護是廣域電網保護系統的一大突破，在其控制保護下，相信更廣更復雜的電網系統能夠很好地運行，未來的電網將會是輸送更快、功率更高的系統。

參考文獻

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關鍵詞：電力系統；繼電保護；可靠性

作者簡介：楊文英（1980-），女，山西黎城人，長治供電公司，工程師；蓋志強（1980-），男，山西襄垣人，長治供電公司，工程師。（山西 長治 046011）

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）27-0210-01

我國的經濟建設不斷發展，對電網系統的規模有著一定的影響，其規模會隨著經濟的發展而不斷增大，覆蓋范圍也不斷擴大。[1]因此，不同種類的電子設備以及線路能夠緊密相連。另外，由于社會環境、人為等多種復雜因素的影響，導致電器不可避免出現故障現象，給人們的生活帶來了不良影響。為了解決這一問題，工作人員必須要保證系統的正常運行，并正確地設置繼電保護裝置，加強鑒定工作，防止繼電保護動作的不規范。下面對電力系統繼電保護可靠性問題進行分析探討。

一、繼電保護系統的可靠性指標

1.電力系統繼電保護的定義

電力系統繼電保護能夠有效保障電氣的安全，并確保供電的安全。它是所有電力系統中一項根本性的工程技術，它能夠有效滿足電力系統關于可靠性和靈敏性的選擇，當電器出現短路或者異常情況的時候，實現繼電保護工作，保證用電的安全性。[2]從繼電保護的系統設計方面看，繼電保護系統主要是由保護裝置以某種形式共同組建的，所有的電力設備都必須在有繼電保護的狀態下運行。

2.繼電保護的基本任務

在系統出現故障的時候，可以通過電力系統繼電保護裝置對其作出準確的判斷，并及時采取處理措施，對遠距離故障進行判斷，并選擇最近的斷路器，發出命令，讓發生故障的部分能夠馬上與電力系統斷開（跳閘指令）。在滿足系統要求的同時，還能夠有效降低系統部件的損壞情況，從而減少威脅。此外，電力系統繼電保護還能夠對工作過程中出現的不良情況作出反應，并根據不同的情況發出不同的警報信號，因此有利于設備裝置的自動調節。在對裝置自動調節的過程中，繼電保護系統的裝置能夠進行相對的延時動作。

3.繼電保護裝置的可靠性指標

繼電保護裝置的可靠性指的是質量問題，通過技術等配置系統，讓部件和設備在一定的條件和范圍之內完成規定功能，并保障切除內容是出現故障的線路或者電器。這些都是保護裝置工作方面的基本要求，其中裝置的可靠性主要表現在以下兩個方面：一方面，設備具有的可靠性；另一方面，設備功能所具有的可靠性。功能的可靠性指的是繼電保護系統在工作狀態之下進行正確工作的幾率。

工作人員在對繼電保護系統可靠性進行檢驗的時候，使用的方法主要包括以下幾種：故障分析法、概率分析法、馬爾科夫模型法等。然而，繼電保護系統與一般的系統不同，因此使用概率法不利于分析求解。

二、提高繼電保護可靠運行的措施

1.設計和優化

設計人員在進行繼電系統軟件設計的時候，通常使用備用切換以及多數表決等方式，它們能夠有效改善繼電保護的可用性，對提高可用性指標有著很好的促進作用，也能夠讓誤動率有所下降。另外，多數表決方式將可靠性固定在規定范圍內，從而不斷提高該指標。備用切換方式能夠對可用度指標進行改變，然而這種方式對于其他方面并沒有明確的影響。因此，在進行設計的時候，設計人員還必須要根據電力系統繼電保護的實際情況進行分析，并選擇合適的方式。

另外值得注意的是，繼電保護系統的優化設計應該要在提高可靠性的基礎上，盡可能減少裝置數量，以節省資金，實現資金的最小化。在進行實際運行的時候，設計人員應該將系統可靠性指標放在首位，依靠該規定進行設計。

2.提高繼電保護裝置的可靠性

在電力系統繼電保護裝置運行的過程中，指標計算與繼電保護系統兩者間的關系非常緊密，其中包括：裝置的發展、使用、評價和改善等。根據電力系統繼電保護的可靠性能夠對繼電保護裝置的運行狀況進行確定。繼電保護系統的可靠性則主要是指，系統裝置在規定范圍內出現了動作故障的時候，應該對該動作進行及時制止，避免誤動作的產生。

要進一步合理正確地評價繼電保護裝置可靠性，工作人員必須要從以下兩個方面入手：一方面，在電力系統繼電保護裝置運行的時候，工作人員要對工作率指標進行科學計算，并將計算結果納入到故障動作范圍中。另一方面，要對工作率進行細分。正常情況下，高效的工作率主要由兩個方面來組成，分別是正確的動作率和不正確的動作率。通過這兩種劃分，對繼電保護裝置運行的深入研究和分析有著重要的作用。

另外，值得注意的是，繼電保護裝置必須要有配套的輔助裝置，這樣可以提高繼電保護的準確率，保證其能夠安全運行，對維持電力系統的穩定產生重要作用。電力系統繼電保護裝置中的輔助裝置主要功能是為了更好地控制斷路器，并用作電力系統二次回路的切換。由于輔助裝置一定程度上會影響到繼電保護裝置的可靠性，因此，對其進行有效的控制，提高輔助裝置的可靠性，注意對新器件的引進和利用是非常重要的。例如，工作人員應該選用可靠性較高的中間繼電器，對工作繼電器中的技術數據加以保障。此外，對于一些特殊設計，工作人員必須要多留意輔助裝置中的發熱電阻，降低機箱內部的工作溫度。也要充分考慮輔助裝置中的回路耐壓水平和絕緣電阻。

三、繼電保護操作的運行規范

1.做好繼電保護的驗收工作

驗收工作對于每一項工程的施工是非常重要的，它能夠對施工的完整性進行測定，對電力系統運行條件的穩定性進行檢查。在進行驗收工作的過程中，工作人員在做好電力系統繼電保護的調試之后，要進行嚴格的自檢工作。由專業的程序員填寫驗收單，然后交給廠部進行運行和生產工作。在此過程中，必須要對其進行詳細的記錄。記錄的內容主要包括：時間、保護裝置的內容、負責人員的簽字等。在進行試運行之后，要確保準確無誤之后才可以啟動系統進行程序運行。

2.要做好繼電保護裝置的巡檢

施工人員要做好繼電保護的防護工作，要及時發現電力系統中繼電保護的安全隱患并解決，避免在投入使用的時候出現大規模事故。其中一個重要的方法則是對電力系統設備進行定期的巡檢，保證設備工作狀況良好。全面巡檢工作主要包括：監視燈、警鈴、指示燈等是否完整和運行是否正常，接點是否完好，裝置的回路接線有沒有出現不正常（發熱、臭味、松落）現象。并要對保護壓板、自動裝置等方面進行檢查，檢查其投入、開關、壓板位置等方面是否正確。

3.做好繼電保護系統的技術改造

隨著計算機技術和網絡通信技術的不斷發展，繼電保護技術也得到了不斷的進步，有效突破了傳統的格局，并提高了電力系統繼電保護的自動化水平。因此，電力工作人員必須要與時俱進，考慮到繼電保護系統配置和運行的可靠性、靈敏性以及速動性等，并且要做好相應的技術改造工作。

四、結束語

在社會經濟不斷發展的今天，電力企業和日常用戶對于電力系統繼電保護的需求越來越大，繼電保護技術也得到不斷的發展，逐漸邁向信息化。其發展方向也逐漸轉向以保護、控制、測量以及通信一體化為主。[3]因此，電力系統繼電保護工作人員的任務變得更加復雜和艱辛。由于我國的繼電保護技術還處于起步階段，因此需要不斷地進行努力，才能夠促進繼電保護技術的不斷發展，為電力系統作出貢獻。

參考文獻：

[1]許彩娟.關于電力系統繼電保護可靠性問題的研究[J].中國新技術新產品，2012，16（15）.

[2]趙曉林，張利欽.電力系統繼電保護的可靠性研究[J].硅谷，

篇10

關鍵詞: 智能變電站；主保護； 數據；IEC6l850

中圖分類號： TM63 文獻標識碼： A 文章編號：

0 引言

為了實現智能（數字化）變電站的功能，需要對變電站內部智能電子設備（例如繼電保護、測控裝置等）的信息描述方法、訪問方法、通信網絡等進行統一規范。IEC61850 為數字化變電站提供了一套完整的信息描述和訪問規范，使得不同廠家的智能電子設備具有互操作性。在中國，正在建設或已經運行的智能變電站，無一例外的采用 IEC61850通信規約。

IEC61850 標準通過對變電站內網絡通信進行抽象，把變電站分為站控層、間隔層和過程層三層。圖 1 給出了一個典型的“三層兩網”模式的示意圖，保護裝置和監控裝置處于間隔層。目前，智能（數字化）變電站保護配置方案和采用常規互感器時一樣，保護裝置按對象進行配置，如主變保護、線路保護、母線保護、開關保護等。只不過將原來保護裝置的交流量輸入插件更換為數據采集光纖接口，I/O 接口插件換為 GOOSE 光纖通信接口，CPU 插件的模擬量處理更換為通信接口處理。原來的操作插件轉移到智能操作箱上，保留部分開入作為壓板投退，開出的壓板投退取消或轉移到智能操作箱上。當然，也有人提出過智能變電站大保護的配置思想，利用一套系統保護裝置，俗稱“大腦袋”，完成整個變電站的繼電保護功能，但由于無法保證保護的速度性，目前僅限于在 66 kV 以下的低壓變電站試運行。

1 現有繼電保護方案存在的局限性

電網主要由發電機、變壓器、輸電線路等一次設備組成，繼電保護的作用是在電力系統發生故障后實現對故障設備的自動和快速切除、隔離故障，以保證人身和設備安全以及無故障部分的正常運行。

繼電保護按照功能可以分為主保護與后備保護。主保護基本不受系統運行方式的影響，可快速切除故障元件。在主保護拒動的情況下，由后備保護切除故障，避免由于單個保護元件、斷路器或二次系統存在問題時，不能及時隔離故障的情形，因此，后備保護的存在有其不可替代的必要性。

隨著我國西電東送、特高壓等大規模電網的建設，電網短路電流大幅度攀升，在出現故障時容易發生連鎖反應，對電網安全帶來很大威脅，現有的繼電保護配置方案已經不能適應電力系統發展的要求，主要問題如下。

繼電保護系統以切除故障為目標，對故障切除后電力系統的運行情況不予反映，無法起到保護故障后電力系統的作用，可能出現因為繼電保護裝置正確動作而造成其他元件的工作異常，甚至有時保護裝置正確動作，但電力系統卻出現瓦解。

保護動作判據都是基于本地測量數據，其選擇性要求繼電保護只能保護本地網絡，沒有考慮故障對整個電網的影響，難以對運行方式不斷變化的客觀系統做出全面的反映。保護裝置相互之間缺乏有效的協調，難以實現系統全局的安全穩定運行，在某些情況下(如發生聯鎖故障)會惡化系統的運行狀況。常規的后備保護雖然有比較大的保護范圍，但其選擇性的獲得要以犧牲快速性為代價，動作時間過長，有時候難以發揮應有的保護作用。現有的繼電保護配置當中，后備保護的時限整定遵循階梯時限原則，為了保證選擇性，后備保護的動作時限可能高達數秒。在電網規模和復雜程度越來越大的情況下，要作到后備保護之間的相互配合越顯困難，至今仍無法很好的解決。對于采用遠后備由上一級保護實現后備的系統，線路故障時變電站相關進線線路保護拒動、開關拒動，故障切除時間延長，故障切除范圍擴大。在一些特定的電網結構下，線路保護為了保證靈敏度保護范圍伸出主變中壓側時，為了避免下一電壓等級系統故障，線路保護越級跳閘，上下級保護整定配合困難。隨著智能電網的不斷推進，變電站實現了全景信息數字化和網絡化，需要探索新的繼電保護配置方案，發揮智能變電站的信息優勢，解決傳統的繼電保護存在的局限性，為我國電網鑄造更加安全、可靠的第一道防線。

2 基于分層配置的繼電保護設計方案

在繼電保護數字化進程中，歷經了由模擬式保護到數字式保護的過程。這個過程延續時間太長，以至于時至今日，數字式保護的設計理念仍然還保留著模擬式保護的思維痕跡，沒有充分發揮微機產品自身技術優勢，也沒有充分利用相關技術發展取得的成果應用于繼電保護。智能變電站中智能化的一次設備、網絡化的二次設備以及 IEC61850 通信規范的應用，使得變電站內各個電氣設備間能夠進行信息共享和互操作，基于整個智能變電站信息的考慮繼電保護具有可能性，本文提出的基于分層配置的繼電保護設計方案（圖 2），既能夠實現快速的主保護功能，也能夠實現快速、靈敏的后備保護功能，解決了某些常規方法難以解決的問題。在分層配置的繼電保護方案中，線路保護、變壓器保護等間隔保護安排在過程層，就近直接取得MU 智能操作箱的采樣和操作數據信息，不依賴過程層交換機獨立跳閘。多間隔的母線保護比較特殊，配置在間隔層，通過過程層交換機網絡得到獲得數據信息，實現保護和跳閘。最重要的是，我們設計了站域智能保護管理單元，配置在站控層，通過間隔層數據采集處理單元和間隔層交換機獲得變電站數據信息，實現站域（后備）保護和管理。

在該設計方案，保護功能配置如下：線路保護和變壓器只含包含傳統保護中的主保護和 I 段后備保護。線路保護保留差動保護、距離 I 段、零序 I段等。變壓器保護配置差動保護和各側后備 I 段保護。母線保護的功能不發生變化，配置差動保護和斷路器失靈近后備保護。線路和變壓器保護的其他后備保護由站域智能保護和管理單元實現。

3 分層配置的繼電保護性能分析

繼電保護的分層設計方案，實現了繼電保護性能的提升，主要體現在由以下幾部分：獨立決策快速保護、集中決策后備保護、站域智能后備保護和控制。在分層配置的方案中，線路保護、變壓器保護等主設備保護，其快速動作不需要依賴其它間隔信息，就地安放在過程層，直接和 MU 智能操作箱過程層設備通過直連方式進行信息交互，即是網絡信息癱瘓，主保護的動作行為不受影響，在智能變電站完全實現了傳統保護性能，保護不依賴與外部通

信條件可靠切除故障，消除了傳統繼電保護人員的對網路安全的擔心。在該方案中，對后備保護實現了集中控制和決策，主要完成變電站內所有一次設備的后備保護，

4 結論

在傳統電網中，主要從四個方面評價繼電保護：靈敏性、可靠性、快速性和選擇性。繼電保護的“四性”在構筑電力系統安全穩定運行的三道防線中發揮著重要的作用，我國已經連續多年未發生電網穩定破壞、瓦解事故，很重要的一個原因是繼電保護保護嚴格按照“四性”設計。在傳統的設計中，繼電保護的任務是明確的，幾十年來一直沒有發生變化，它采集特定設備的特定信息，保護該設備的安全，不需要和保護范圍以外電力系統進行信息的溝通，只是實現方法和手段發生了變化。繼電保護微機化后，繼電保護設備的信息基本也是單向，繼電保護設備動作后，把自己的動作信息和錄波信息上傳給自動化設備或信息管理系統，其目的是供繼電保護管理人員事后處理事故分析。繼電保護得到的外部信息主要也是對時、

定值和壓板等和保護設備相關的管理信息。