继电保护装置的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇继电保护装置的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：继电保护

1 继电保护装置的作用和任务

在供电系统发生故障时，必须有相应的保护装置尽快地将故障切除，以防故障扩大。当发生用电设备有危害性的不正常工作状态时，应及时发信号告知值班人员，消除不正常的工作状态，以保证电气设备正常、可靠地运行。

基本任务如下：

①当发生故障时能自动、迅速、有选择性地将故障元件从供电系统中切除，使故障元件免遭破坏。②当出现不正常工作状态时，继电保护装置动作发出信号，以便告知运行人员及时处理，保证安全供电。③继电保护装置还可以和供电系统的自动装置配合，大大缩短停电时间，从而提高供电系统运行的可靠性。

2 继电保护装置的基本原理和组成

供电系统发生故障之后，总是随着电流的骤增、电压的迅速降低、线路测量阻抗减小以及电流、电压之间相位角的变化等。因此，利用这些基本参数的变化，可以构成不同原理的继电保护。一般情况下，整套保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。

2.1 测量部分 测量从被保护对象输入的有关电气量，如电流、电压等，并与给定的整定值进行比较，输出比较结果，从而判断保护装置是否应该动作。

2.2 逻辑部分 根据测量部分输出的检测量和输出的逻辑关系，进行逻辑判断，以便确定是否应该使断路跳闸或发出信号，并将有关命令输入执行部分。

2.3 执行部分 根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务，如跳闸或发出信号等操作。

3 对继电保护装置的基本要求

3.1 选择性

继电保护动作的选择性是指供电系统中发生故障时，距故障点最近的保护装置首先动作，将故障元件切除，使故障范围量减小，保证非故障部分继续安全运行。

3.2 速动性

快速地切除故障，可以缩小故障设备或元件的损坏程度，减小因故障带来的损失和在故障时大电流、低电压等异常参数下的工作时间。

3.3 灵敏性

在系统中发生短路时，不论短路点的位置、短路的类型、最大运行方式还是最小运行方式，要求保护装置都能正确、灵敏地动作。继电保护越灵敏越能可靠地反映应该动作的故障。但也容易产生在不要求其动作情况下的误动作。因此，灵敏性与选择性也是互相矛盾的，应该综合分析。通常用继电保护运行规程中规定的灵敏系数来进行合理的配合。

3.4 可靠性

保护装置在其保护范围内发生故障或出现不正常工作状态时，能可靠地动作而不拒动；而在其保护范围外发生故障或者系统内设有故障时，保护装置不能误动，这种性能要求称为可靠性。保护装置的拒动和误动都将给运行中的供电系统造成严重的后果。随着供电系统的容量不断扩大以及电网结构的日趋复杂，除满足上述四点基本要求外，还要求节省投资，保护装置便于调试及维护，并尽可能满足系统运行的灵活性。

4 几种常用电流保护的分析

4.1 反时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。

4.2 定时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。

定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。提高不拒动和误动作，是继电保护可靠性的核心。为了确保供电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，从而保证系统的正常运行。

5 继电保护的现状与发展趋势

近20年来，微机型继电保护装置在我国电力系统中获得了广泛应用，常规的电磁型、电动型、整流型、晶体管型以及集成电路型继电器已经逐渐被淘汰。以往，继电保护装置与继电保护原理是一一对应的，不同的保护原理必须用不同的硬件电路实现。微机继电保护的诞生与应用彻底改变了这一状况。微机继电保护硬件的通用性和软件的可重构性，使得在通用的硬件平台上可以实现多种性能更加完善、功能更加复杂的继电保护原理。一套微机保护往往采用了多种保护原理，例如，高压线路保护装置具有高频闭锁距离、高频闭锁方向相间阻抗、接地阻抗、零序电流保护及自动重合闸功能。微机保护还可以方便地实现一些常规保护难以实现的功能，如工频变化量阻抗测量和工频变化量方向判别。

微机继电保护装置一般采用插件结构，通常包含交流变换插件、模数转换和微处理器插件、人机管理开关量输入插件、电源插件和继电器插件等。随着微处理器技术的发展，内部集成的资源越来越多，一个处理器芯片往往就是一个完整的微处理器系统，使得硬件设计变得非常简单。较复杂的微机保护装置通常采用CPU结构。多个保护CPU通过串行通信总线与人机管理CPU相连。通过装置面板上的键盘和液晶显示实现对保护CPU的调试与定值设置，人机管理CPU设计通过现场通信总线与调度直接连接，便于实现变电站无人值守和综合自动化。

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关键词：继电保护；故障分析系统；应用

对于维持电力系统安全稳定运行而言，继电保护装置起着关键性的作用。电力系统是个整体，在其运行过程中，会受到天气气候，人为操作以及突发灾难等的影响，从而给电力系统的稳定运行带来一定的挑战。继电保护系统的正常运行，能够在电力系统发生故障的时候及时切除故障，从而控制故障范围的延伸，减小故障带来的损失。所以，继电保护装置已经成为保障现代电力系统安全稳定不可缺少的设备。

1 继电保护基本原理

继电保护是一种电力系统自动保护装置，它由三部分组成，分别是测量部分、逻辑部分和执行部分。其中测量部分是指将被保护对象的输入信号和设定的整定值进行比较，从而使保护装置能够实现一定的逻辑功能，并确定相应的保护动作行为。再通过执行部位进行跳闸或者发出报警信号。基本原理如图1。

为了能够使得继电保护装置更好的工作，确保电力系统安全运行。所以，继电保护装置需要明确区分电力系统中的故障情况和非故障情况。从而要求继电保护的输入信号一定是故障时和正常时明显不同的电气量和物理量。比如突然增大的电压或者电流信号，负序和零序的电压和电流以及功率等电气量。再比如变压器的油压，温度以及发电机轴温等物理量。

根据不同的角度，可将继电保护装置分为以下几类：（1）根据继电器不同的制造工艺可分为机电型、整流型、晶体管型、集成电路型以及微机型。（2）根据继电器的逻辑判断原理不同可分为电流型、电压型、阻抗型、功率型以及差动型。无论选择哪种类型的继电保护装置，都应该满足可靠性、选择性以及快速性和灵敏性的要求。从而确保继电保护装置在电力系统发生故障的时候正常动作，进而保证正常的故障检测以及切除，保障电力系统的安全稳定。

2 故障分析处理系统

随着我国电子科技的发展，微机继电保护装置得到广泛的应用，使得我国电力系统的保护更加智能化与高效化。目前，由于很多微机继电保护装置大多是对原先装置进行简单的替换，使其并没有和电网很好的结合，导致采集的大量数据信息不能够很好的被应用，没有充分发挥微机继电保护装置的优点。

继电保护故障分析处理系统是一种综合自动化系统，它能够利用智能设备采集到的电网信息进行计算分析，从而调整继电保护装置的工作状态，确保电网的安全稳定运行。首先，故障分析系统能够使继电保护装置对系统的运行实现自适应状态，智能的根据电网运行的变化进行合理的调整。其次，能够准确定位电网运行过程中发生的复杂故障，从而及时的完成事故的分析和运算，对继电保护装备起到决策作用。第三，能够对继电保护装置的运行状态进行监控，从而进行装备运行可靠性的分析。第四，能够自动根据电网的实际运行情况对线路参数进行修正，从而提高电网运行效率，减少电网运行故障的发生。

继电保护故障分析处理系统的应用，使得继电保护的相关部门能够得到电力系统发生故障后的完整保护装置动作报告和录波报告，从而使相关的工作人员能够对故障情况进行及时掌握，提高了故障分析和处理的效率以及水平。并且，能够使工作人员对电网运行过程中的继电保护装置和录波装置的运行状况进行实时监测，极大地提高继电保护装置的运行能力。故障分析处理系统能够对电网中出现的复杂故障进行系统全面的分析，加强了工作人员对故障的处理能力与效率，在确保电力系统安全稳定的同时能够极大的提高电力系统的运行效率。

3 继电保护故障分析处理系统在电力系统中的应用分析

3.1 故障分析处理系统中继电保护故障诊断的仿真模拟

继电保护故障诊断的仿真模拟的目的是为了能够使工作人员更加真实的了解继电保护装置的参数设置情况，从而更加科学合理的设置继电保护设备参数，提高其工作性能。继电保护故障诊断的仿真模拟首先应该保证仿真的真实性，也就是说，在仿真过程中要根据真实系统的设置来建立各种继电保护装置的仿真模型，使得模拟故障后的行为具有真实的效果。其次，保护动作跳闸后的各类信息要显示出来，并保证仿真提示与现实结果的一致性。再次，仿真模拟要具有灵活性，即能够随时查看和改变保护模拟装置的参数设置情况。最后，仿真模拟过程要多样化，在各种运行方式的情况下设置多种故障，确保仿真的实用性。由于电力系统中故障种类繁多，发生故障的原因也相对复杂，继电保护装置的保护方式也就各种各样，为了能够使仿真过程更加逼真，仿真结果更加科学，在仿真过程中应该相应的进行合理的假设。比如利用典型的保护类型代表各种继电保护装置，从而更加适应继电保护装置不断发展的趋势。

3.2 继电保护故障分析处理系统的软件构成

继电保护故障诊断的程序主要是利用计算机对电力系统中各种故障进行模拟，通过故障量的分析检测进行保护动作行为，同时输出系统内的保护动作情况。其组成部分主要分为两部分，分别是程序和数据库。其中数据库有电网一次系统图、原件参数和继电保护定值库。程序部分主要包括模拟故障计算程序、保护动作行为判断以及报告输出等。继电保护故障分析处理系统的软件构成中，模拟故障计算程序作为仿真系统的核心，主要担任各种故障的模拟以及对系统内每条线的保护测量值进行计算。而模拟计算出的结果通过与继电保护定值比较，进而判断保护的动作行为。例如对阻抗、电压和电流的判断，系统需要进行分段判断，从第一段开始，如果第一段出现保护动作，则终止下一段的判断，反之则继续下一段的判断，并以此类推。最后的输出报告需要在电网的一次结构图上标明保护动作的具体情况，从而使工作人员对电网的故障点，故障类型以及保护动作的时间、类型能够更加详细的了解。

3.3 建立继电保护故障分析处理系统的硬件平台设计模型

电网硬件平台结构知识是故障信息分析处理系统的基础。专家系统的工作效率和通用性能直接受到硬件表示方法的影响，有效的设计电网硬件平台结构，能够促进继电保护故障分析处理系统的开发和利用，开发人员根据多层次的框架结构，使得复杂的内容清晰化，从而更加有利于相关工作人员对电网运行过程中出现的复杂故障的处理。电力系统具有明显的层次性，即发电系统、变配电系统、输电系统以及用电系统共同组成了电力系统的网络层拓扑关系。所以，在对电网故障点进行测量、分析、保护的过程中，必须遵守电力系统的层次性关系，结合网络层拓扑关系知识、厂站层拓扑关系知识以及设备的属性知识等进行有效的故障诊断和恢复处理，使继电保护系统更加智能化与一体化。

4 结束语

继电保护故障分析处理系统在电力系统中的应用，使得电力系统的故障分析和处理更加的智能化，确保了继电保护的有效性。使得继电保护能够根据电网的实际运行情况进行实时的检测，一旦发生故障，能够迅速做出反应，进行故障切除，降低电网损失。目前，随着科技的发展，应该加大继电保护故障分析处理系统的研发，使之不断升级，从而满足电力系统发展的需求。

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关键词：继电保护；装置；功能；发展

1 继电保护的相关内容

1.1 继电保护的定义

继电保护的概念理解起来并不是很困难，因其与人们的生活息息相关，在生活中都能够接触到，所以理解起来也就很容易。从某种程度上来说，继电保护的基本任务就是保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围，因此换句话可以说继电保护就是一种电力保护装置，保护电网安全平衡运行的系统。

1.2 继电保护的作用

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工程况，以及探讨其对策的反事故自动化措施，使之免遭损害，称之为继电保护。他的基本作用是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

1.3 继电保护的类型

（1）电流保护；（2）电压保护；（3）瓦斯保护；（4）差动保护；（5）高频保护；（6）距离保护与主动保护。

1.4 对继电保护装置的要求

继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。

（1）选择性；（2）速度性；（3）灵敏性；（4）万能性。

2 继电保护的基本任务

2.1 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

2.2 反应电气元件的不正常运行工况，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。

2.3 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

3 继电保护的基本原理与保护装置的结构

反应系统正常运行与故障时电器元件（设备）一端所测基本参数的变化而构成的原理（单端测量原理，也称阶段式原理）

4 继电保护的组成

一般情况而言，整套继电保护装置由测量元件，逻辑环节和执行输出三部分组成。

4.1 测量部分

测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”“非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

4.2 逻辑部分

逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是否动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。

4.3 执行输出部分

执行输出部分根据逻辑传过来的指令，最后完成保护装置所承担的任务。如在故障时动作于跳闸，不正常运行时发出信号，而在正常过行时不动作等。

5 继电保护的用途

5.1 当电网发生足以损坏设备或危及电网安全运行的故障时，使被保护设备快速脱离电源。

5.2 对电网的非正常运行及某些设备的非正常状态能及时发出警报信号，以便迅速处理，使之恢复正常。

5.3 实现电力系统自动化和远动化，以及工业生产的自动控制。

6 继电保护的未来发展方向

随着基础科学技术的发展，继电保护技术未来发展方向是向计算机化，网络化、智能化和综合自动化发展。

结束语

随着电力系统的高速发展和计算机技术、网络技术、通信技术和人员智能技术以及继电保护理论的发展，继电保护技术还存在着很大的发展空间。

参考文献

[1]许建安.电力系统继电保护[M].北京：中国水力水电出版社，2005.

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【关键词】水电站；二次回路；继电保护

在水电站现代化电力系统中，一次设备和二次设备对电力生产的安全有序都起着重要作用。而二次回路即二次设备的电路系统，主要是对一次回路进行信号及测量、监视、操作、继电保护等，重要性尤显突出。二次回路继电保护在保证水电站的电力系统安全可靠运行、减少事故的发生、控制故障的影响方面发挥着重要作用。

1 二次回路在水电站运行中的作用

水电站二次回路较一次回路更为庞大，也更为复杂。二次回路主要由一次回路的信号及测量回路，监视系统，操作电源系统，继电保护和自动设备等组成。二次回路出现故障会使整个电力系统受到影响甚至遭到破坏。

例如，测量回路出现问题，则影响电费的计量，同时影响输电质量的判断；再如，线路保护系统出现接线错误等问题时，若有设备发生故障，不能及时起到跳闸保护的作用，则会使相关设备遭到损坏，可能对电力系统造成重大影响。因此二次回路虽然不是电力系统的主体，却对于水电站各个方面都起着不可忽视的监测、保护及保障作用。

2 继电保护在二次回路中的作用

继电保护是水电站二次回路中的重要组成部分，“保护”一词已明确表示了其重要意义在于对二次回路、一次回路、甚至整个电力系统的保护作用。特别是在水电站电力设备日益现代化的今天，对继电保护提出了更高的要求，可以说水电站时刻需要继电保护来保证其顺利、安全运行。

在二次回路中，继电保护的重要作用体现在对一次系统运行状态的监测和控制上。继电保护系统作为低压弱电系统，主要通过预防事故的发生，或者控制事故的影响范围来保证一次系统的正常运行。是二次回路中相对独立的弱电子系统。

3 水电站二次回路继电保护的应用

3.1 继电保护的基本原理

继电保护系统运行的直接目的在于发出异常或故障警告、切断故障设备或系统。其工作的基本原理是：电力系统在发生故障或运行异常时，系统的各物理量会不同于正常运行时的物理量，继电保护系统在对各物理量进行对比后，判断异常或故障，进而发出异常或故障警告，并通过切断故障设备或故障系统与整个系统之间的联系来限制影响范围，将整个电力系统因此受到的影响或损害降至最低。

3.2 继电保护系统的主要配置

水电站继电保护系统在设计之初就应考虑与计量回路、控制系统、自动装置等的相互配合和协调，根据水电站的电力系统的需要，进行合理配置。系统主要配置如图1所示。

连接继电保护装置的回路主要有以下几种：

（1）从电流互感器和电压互感器的二次侧端子开始，到有关继电保护装置的回路。

（2）从继电保护直流分路熔丝开始，到有关保护装置的回路。

（3）继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸回路。

继电保护在选择配置时，应充分结合整个电力系统可能发生的异常或故障，尽量满足整个系统的要求，并且使继电保护装置的效能得以充分发挥，保证二次回路的高水平运行。

3.3 继电保护的整定

传统的继电保护整定计算，是假定电力系统在最大运行状态下线路末端短路时确定整定值，整个速断装置则根据这个整定值来进行保护工作。

然而随着电力系统的装置设备不断更新，系统结构也越来越复杂，并且处于不断变化之中，电力系统出现的异常及故障也随之复杂化、多样化，而传统的整定计算和传统的速断保护装置，对于现代化的电力系统的起到的实际保护作用则较为有限。一方面，传统整定值的计算虽然相对来说比较合理，但毕竟系统的实际运行与整定计算时的状态有差别；另一方面，整定值是在假设系统最大运行状态下计算得出的，而实际运行过程中，系统处于最大运行状态的情况较少，其它运行状态下的保护效果可能不大。

3.4 继电保护系统的运行

继电保护装置的运行应具有良好的灵敏性、选择性、速动性及稳定性。这就要求设备运行前，首先，应进行一般检查，包括对各装置的焊接点检查，对螺丝是否紧固的检查等等，这些一般性细节检查应全面认真完成，否则细节失误会成为发生保护拒动或者保护误动的隐患；然后，要进行常规的保护整组传动试验；最后，要完成对设备的遥控、遥测、遥调等操作的验收工作。

3.5 继电保护装置设备的检修

检修工作对于继电保护装置设备的正常运行非常重要，常规的检修有利于及时发现问题，提前采取措施，预防保护拒动及保护误动情况的发生。在常规检修工作中应注意以下几个方面：首先，应合理安排检修程序，使检修工作不影响继电保护系统的正常运行；其次，着重对保护装置的整定动作进行认真检查；再次，在检修工作进行时应做好相应的安全隔离措施。

3.6 继电保护系统的接地保护

在继电保护系统中进行接地保护主要包括对输配电线路进行接地保护和对装置设备进行接地保护。首先，对输配电线路进行接地保护时又可分为中性点不接地系统和中性点直接接地系统。中性点不接地系统也称小电流接地系统，这种系统中，当系统发生接地故障时会发出故障信号，一段时间内故障设备仍可继续运行。中性点直接接地系统也称大电流接地系统，在这种系统中，当发生接地故障时，会发生跳闸动作，用以切断故障设备；其次，对于继电保护装置进行单体接地保护，或者对装置设备集中的区域采用接地铜排网进行接地保护，同时与主接地网进行可靠连接。

3.7 继电保护的抗干扰措施

二次回路继电保护设备多为弱电设备，容易因受到电力系统中其它设备的干扰而影响其性能。为提高保护的有效性，应采取积极的抗干扰措施。

主要的抗干扰措施如下：第一，将各种继电保护设备集中在同一等电位面，与接地主网实行一点连接，可以有效屏蔽电位差窜入引起的干扰。第二，在开关场和控制室沿高频电缆连接接地铜线实现接地。第三，保护装置的信号、电压等回路的开关场采用屏蔽电缆，利用铜做屏蔽层。第四，在微机保护越来越广泛应用的情况下，应使电压互感器的二次回路和三次回路相互独立，用以防止由传统接线方法引起的拒动与误动。

4 总结

在水电站电力系统中，二次回路继电保护的重要作用毋庸置疑，通过对应用情况的分析，指导继电保护的应用实践，有助于应用过程中资源得到更科学合理地配置，有助于继电保护所承载的监测作用、控制作用、保护作用得到更有效地发挥。

参考文献：

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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。

参考文献:

[1] 李佑光,林东.电力系统继电保护原理及新技术[M].北京:科学出版社,2003.

[2] 王亮,赵文东.微机继电保护的现状及其发展趋势[J].科技情报开发与经济,2006,16(18):150-151.

[3] 张振华,许振宇,张月品.第三代微机保护的设计思想[J].电力自动化设备,1997,17(3):24-25.

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关键词：继电保护；可靠性；维护管理

现今电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求，就全局而论，在电力系统的安全问题上有两种必须避免的灾害性事故：一种是重大电力设备损坏，另一种是电网的长期大面积停电。在这些方面，电力系统继电保护作为维护电网运行过程中安全稳定性的重要装置，一直发挥着特殊重要作用。

一、继电保护概述

（一）继电保护组成与基本原理

继电保护是一种对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，并动作于断路器跳闸或发出报警信号，直接将故障部分隔离、切除的一种反事故自动装置。继电保护一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。

（二）继电保护的作用

一旦电力系统出现故障，继电保护能够在最短时间内将最小区域中的故障设备进行切除，或通过警报系统进行信息的发送，以便提醒相关维护人员进行故障的及时排除。

对于电力系统在运行时由于天气原因如雷击、大风、地震造成的倒杆，大雪冰冻造成冰闪，绝缘子污秽造成污闪，或者设备绝缘老化、损坏，检修人员误操作等原因造成的电力故障，继电保护会第一时间有效地由断路器将故障元件切除；对于电力设备过负荷、电力系统过电压、电力系统波动等不正常工作状态，继电保护会快速自动发出信号以便及时处理问题点。

（三）电网对继电保护的基本性能要求

1、选择性：当供电系统发生事故时，继电保护装置应能断开距离事故点最近的开关设备，有选择地将事故段切除。2、快速性：继电保护装置应快速切除故障，以尽量减少事故的影晌。3、灵敏性：继电保护装置对其保护范围内发生事故和不正常运行状态的反应能力称为灵敏性，用灵敏系数来衡量。4、可靠性：继电保护装置必须运行可靠。

二、继电保护的可靠运行

（一）科学验收巡检及时发现故障隐患

做好验收工作，进行调试和自检，将安全隐患消灭在萌芽状态。加强对工作人员的技术培养，定期进行技能考核，让他们了解继电保护原理，在例行检查前，检修人员要预先对二次回路端子、继电器、信号掉牌及压板等进行熟悉和了解，以便使操作能够按设备调度范围的划分进行，防止人为误操作。在早晚班中间安排一到两次全面、系统的检查，交接班时要对装置的运行情况进行检查。检查的内容主要包括：开关、压板位置是否正确；各个回路接线处是否正常；继电器接点是否完好，线圈及附加电阻的温度是否适宜，是否被高温损坏；指示灯、运行监视灯指示是否准确；光字牌、警铃、事故音响是否出现故障等。

（二）继电保护故障的处理方法

直接观察，对一些有明显可视的故障点，比如直流系统供电正常，开关柜断路器拒绝分合故障处理。在操作命令下发后，可观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作，此时电气回路正常，到现场检查继电器后发现有烧糊气味，或操作机构存在故障等便可快速确认故障所在，更换损坏的元件即可。

更换原件或调换，对不可直接观察到的故障原因，根据二次回路原理接线图，先对故障产生原因进行分析，在怀疑故障点处用相同型号新元件或附近备用或暂时处于检修的插件、继电器代替认为有故障的元件，判断是否由该元件损坏引起，可快速地缩小查找故障范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。

逐项排除，针对并联的二次回路，在不能确定故障点存在于哪条支路上时，可将回路依次脱开，再顺次接回，一旦故障出现，就表明故障存在于该回路。依次同理检查下一级各支路，直至找到故障点。此方法主要适用于排查直流接地，交流电源熔丝等故障。

利用相关数据，可利用故障录波、 时间记录、微机事件记录、装置灯光显示信号等信息来还原故障发生时设备的有关情况，则能有效地找到事故发生的原因，有效排除故障。

三、日常继电保护的维护管理工作

（一）对继电保护运行维护管理要求

运行人员必须按继电保护运行规程，对保护装置及其二次回路进行定期巡视、检测或按规程规定更改定值，如发现可能使保护装置误动的异常情况时，应及时汇报，紧急情况下，可先行将保护装置停用，事后立即汇报。发现保护装置及二次回路所存在的缺陷及不正常情况，应作出记录，对继电保护动作时的掉牌信号、灯光信号，运行人员必须准确记录清楚，以方便排除故障点。

（二）继电保护日常维护主要内容

对继电保护装置的日常维护要做到细致、全面、彻底，建立岗位责任制，做到人人有岗，每岗有人；当班运行人员定时对继电保护装置进行巡视和检查，对运行情况做好运行记录；做好继电保护装置的清扫工作；对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次，对差动保护要记录差动电流值，并检查打印情况；定期对保护装置端子排进行红外测温，尽早发现接触不良导致的发热；定期核对继电器进行校验。

（三）继电保护的定期校验

应定期校验继电保护装置及其回路接线，确定装置的元件是否良好，回路接线、定值及特性等是否正确。继电保护校验分为新安装装置的验收检验、运行中装置的定期检验、运行中装置的补充检验，其中定期检验分为全部检验、部分检验、用装置进行断路器跳合闸试验；补充检验又分为装置改造后的检验、检修或更换一次设备后的检验、运行中发现异常情况后的检验和事故后检验。利用装置进行断路器跳闸合闸试验，一般每年不宜少于一次。

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各种新技术新设备的广泛应用，在为电力系统的运行提供了动力的同时也带来了麻烦。因为设备的先进性，对其进行的管理和维护也增加了难度，同时成本也有所上升。一旦电力系统中的某一元件发生故障时，严重时将会造成大面积的停电，不仅对人们的生活带来了不便，同时还影响到工业生产，造成极大的经济损失。如果因为短路等现象，还有可能导致火灾的发生，所造成的损害将是无法想象的。在系统运行中，安装继电保护装置，对于线路和设备的运行状况可以实时监测，发现某一元件有异常，就会采取相应的措施进行保护，尽量的减小故障的发生，将损失控制在最小范围内。经济的发展需要稳定的电力供应，所以继电保护装置的安全可靠运行是电力系统稳定发展的基础保障，在供电系统中具有非常重要的意义。

二、继电保护在电厂中的应用分析

（一）在电网的距离保护中的应用分析

电网的距离保护又称作抗阻保护，这是由于电网距离保护实际上就是测量继电保护装置的安装点距离发生故障的电气设备之间的抗阻的大小。当电气设备正常运行的时候，所测得的线路抗阻为负荷抗阻[2]。

（二）在电厂变压器保护中的应用分析

电厂变压器经常发生的故障有温度升高和过励磁故障等。温度升高主要是由过负荷、油箱漏油或者是外部短路引起的。当大容量变压器在过电压低频率情况下运行的时候容易引起过励磁故障。继电保护的作用就是为了避免和消除这些变压器的非正常运行状态。当被保护的变压器出现异常工作状态时，相应的继电保护装置就会通过断路器切除出现故障的变压器，或者是发出警告声，以便变压器运行人员及时采取保护措施。

（三）输电线路的纵联差动保护和高频保护

1、输电线路的纵联差动保护纵差保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。

2、光纤纵联差动保。光纤纵差保护是通过光纤通道将测量信号从一侧传送到另一侧的。首先把电信号转换成光信号再传输；接到的光信号再转换成电信号进行相位或方向比较，决定保护是否动作。

3、高频保护。所谓高频保护，即应用载波技术，以输电线路本身作为通道，将线路两侧工频电气量（或两侧阶段式保护中测量元件的判别结果）调制在频率为40V～500kHz的高频电波上，沿通道互相传送。

三、电力系统中继电保护安全运行的对策

（一）加强人们的用电安全观念

现在电力行业主要由政府来进行经营和管理，无论是基础设施建设还是检查维修，都有着很强的官方性，但是用电量比较大的仍旧是生活和生产用电。只有真正调动广泛的企业和居民，使其加强用电安全的观念，一旦发现问题要及时上报有关的部门，协助有关部门解决，这样就可以实现更加完善的电力系统的保护功能，更好地降低电力系统的故障率，保证正常的生产生活。

（二）增加财政预算

随着我国社会经济的快速发展，无论是经济的发展，还是人们的生活都需要大量的电力资源，且现在的用电设施和网络已经逐步完善，在这样的情况下，用电量持续走高。为了保证继电保护装置的有效性和稳定性，对相应零件、设备等要求比较严格，这就需要大量的财政预算来保证继电保护装置的正常新陈代谢，这样才能更好地保证电力系统的质量。只有政府对继电保护方面的财政预算支出增加，才能更好地保证继电保护装置的科学性、稳定性以及有效性，这样才能保证继电保护的安全运行。为了达到这个目的，政府部门要做好资金的预算工作，把资金用到实处。除了用于维护管理之外，加强继电保护装置的科研也是非常重要的，只有加强对科研的资金支持，才能取得我国自主的知识产权，才能更好地储备高新技术人才，从而更好地提升我国继电保护工程建设的现代化、科学化水平。

（三）做好维护检查

继电保护的工作不但涉及到人们的切身利益，还关系到国家财产的损坏与否，为此一定要做好必要的维护检查。一般来说，应该定期检查与不定期抽查相结合，相应的电力系统的工作人员应该明确各自的职责，完善责任追究制度，并将日常的维护检查和绩效考核联系在一起，这样才能更好地对电力系统的工作人员起到相应的激励作用，使其更加积极、认真地完成相应的继电保护装置的维护和检查工作。此外，还需要建立相应的维护档案，将每次的维护检查的结果要记录在内，对相应故障的发生时间、原因、解决办法、解决时间等都要记录在内，以便日后的分析、整理和利用。

（四）确保零件的质量

由于继电保护装置的作用很大，且对于零件的要求十分严格，故而在进行继电保护装置选购的时候，应该确保相关零件的质量，应该以国家的质量安全标准来进行相应的检验，以确保其正常的功用。选购继电保护装置的微机的时候，应该从品牌、信誉、价值等多方面进行综合考虑，严格对相应的出厂日期、质量认证信息等相关的内容进行检查，并需要进行相应的功能测验，这样才能投入使用。

（五）确保继电保护安全展开标准化作业

由于继电保护工作非常复杂而且技术性非常强，如果工作人员在继电保护中，那么造成的后果将不堪设想。在作业过程中，工作人员的安全保护措施布置不够严谨，或者是工作结束后没有及时做好善后工作而引起的电气设备故障非常常见。因此，在继电保护中工作人员要严格按照相关的规定开展工作，在作业过程中要严格要求自己，坚持标准化开展工作。

（六）提高人员的专业素质

由于科学技术知识在不断的进步更新，为此，相关的单位应该加强对电力系统工作人员的再教育和培训，使其能够对新技术、新问题、新方法等方面进行掌握，这样当期遇到相应的电力故障的时候，就能够就快排除，保证正常的生产生活用电。这样当其对继电保护装置进行维护的话，才能尽快发现其中存在的问题，并给予有效地解决，提高问题解决的效率。

四、总结

随着社会经济的发展，用电规模越来越大，在这样的情况下，就需要加强电力系统中继电保护的安全运行，这样才能更好地保证用电的持续性、稳定性和安全性。本文分析了我国电力系统继电保护的客观要求，在此基础上提出了电力系统中继电保护安全运行的对策，希望能够提高人们的用电安全意识，加强对继电保护装置的理解，使相关的部门能够采取相应的对策更好地保证电力系统中继电保护的安全运行，更好地保证生产生活的用电，促进社会经济的快速稳定发展。

参考文献

[1]包旭东.论对继电保护安全管理的运行分析[J].科技与企业，2013，（2）.

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论文摘要：城市电网配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响，为了确保城市电网配电系统的正常运行。必须正确地设置继电保护装置。

1　继电保护的基本概念

可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各方面。具体到继电保护装置，其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒动作，而在任何其它该保护不应动作的情况下，它不应误动作。

继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质的不同，拒动和误动所造成的危害往往不同。例如当系统中有充足的旋转备用容量，输电线路很多，各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时由于继电保护装置的误动作，使发电机变压器或输电线路切除而给电力系统造成的影响可能很小；但如果发电机变压器或输电线路故障时继电保护装置拒动作，将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏，损失是巨大的。在此情况下提高继电保护装置不拒动的可靠性比提高其不误动的可靠性更为重要。但在系统中旋转备用容量很少及各系统之间和负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下，继电保护装置的误动作使发电机变压器或输电线切除时，将会引起对负荷供电的中断甚至造成系统稳定的破坏，损失是巨大的。而当某一保护装置拒动时，其后备保护仍可以动作而切除故障，因此在这种情况下提高继电保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。

2　保护装置评价指标

2.1继电保护装置属于可修复元件，在分析其可靠性时，应该先正确划分其状态，常见的状态有：①正常运行状态。这是保护装置的正常状态。②检修状态。为使保护装置能够长期稳定运行，应定期对其进行检修，检修时保护装置退出运行。③正常动作状态。这是指被保护元件发生故障时，保护装置正确动作于跳闸的状态。④误动作状态。是指保护装置不应动作时，它错误动作的状态。例如，由于整定错误，发生区外故障时，保护装置错误动作于跳闸。⑤拒动作状态。是指保护装置应该动作时，它拒绝动作的状态。例如，由于整定错误或内部机械故障而导致保护装置拒动。⑥故障维修状态。保护装置发生故障后对其进行维修时所处的状态。

2.2目前常用的评价统计指标有

2.2.1正确动作率即一定期限内(例如一年)被统计的继电保护装置的正确动作次数与总动作次数之比。用公式表示为：

正确动作率=(正确动作次数，总动作次数)×100

用正确动作率可以观测该继电保护系统每年的变化趋势，也可以反映不同的继电保护系统(如220kv与500kv)之间的对比情况，从中找出薄弱环节。

2.2.2可靠度r(t)是指元件在起始时刻正常的条件下，在时间区间(0，t)不发生故障的概率。对于继电保护装置，注意力主要集中在从起始时刻到首次故障的时间。

2.2.3可用率a(t)是指元件在起始时刻正常工作的条件下，时刻t正常工作的概率。可靠度与可用率的不同在于，可靠度中的定义要求元件在时间区间(0，t)连续的处于正常状态，而可用率则无此要求。

2.2.4故障率是指元件从起始时刻直到时刻t完好条件下，在时刻t以后单位时间里发生故障的概率。

2.2.5平均无故障工作时间建设从修复到首次故障之间的时间间隔为无故障工作时间，则其数学期望值为平均无故障工作时间。

2.2.6修复率m(t)是指元件自起始时刻直到时刻t故障的条件下，自时刻t以后每单位时间里修复的概率

2.2.7平均修复时间mttr平均修复时间是修复时间的数学期望值。

3　10kv供电系统继电保护

10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。

3.1 10KV供电系统的几种运行状况

3.1.1供电系统的正常运行这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作；各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况；

3.1.2供电系统的故障这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行，并有可能使事态进一步扩大的运行状况：

3.1.3供电系统的异常运行这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障时的运行状况。

3.2 10KV供电系统继电保护装置的任务

3.2.1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：

3.2.2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：

3.2.3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。

3.3几种常用电流保护的分析

3.3.1反时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。

3.3.2定时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。

继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。

定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。

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关键词：输电线路；新型距离保护；研究

Abstract: in recent years, with the development of people's income level and the national economy, people's demand for power stability is more and more high, particularly in large capacity, modern EHV power system for relay protection action speed, selectivity, reliability and sensitivity is also more stringent requirements, in the power grid structure, need to use protection device, more perfect, computer distance protection is a kind of protection device for common, this paper mainly discusses the basic principle of distance protection, model characteristics and the actual application.

Keywords: transmission line distance protection; model; research

中图分类号：TM773 文献标识码：A文章编号：

随着国民经济的不断发展和人民收入水平的提升，对于电力的需求越来越大，在电网的扩大下，用户对于供电可靠性和供电质量的要求也越来越高，对于继电保护也提出比以往更高的要求，特别是现代的大容量、超高压电网对于继电保护的速动性、选择性、可靠性和灵敏性也有了更加严格的要求，用户也要求电力部门提供一种更加经济、安全、高质量和可靠的电能。因此，在中高压电网结构中，必须使用性能完善的保护装置，在这些保护装置中，微机型距离保护就是其中的代表，下面就针对输电线路新型距离保护的研究和应用进行详细的探讨。

1、距离保护的基本原理与实现特征

在运行方式多变、结构复杂的电力系统之中，一般需要使用性能完善的继电保护装置，这样才能对电力系统进行实时控制和检测，距离保护就是其中最为常用的形式。

距离保护反应着保护安装点与故障点之间的阻抗，距离保护能够根据阻抗大小确定动作的时间，其核心元件是阻抗继电器，阻抗继电器能够根据端子上的电压以及电流测量保护到短路点间的阻抗值来确定出故障点的实际方向，同时也可以根据阻抗值的实际大小计算出保护安装处和故障点间的实际距离。距离保护原理图详见表1.

图1距离保护原理图

假设继电保护装置装在线路MN的M侧，安装母线电压为Um，母线到被保护线路的电流是Im，在电流互感器和电压互感器变比是1的情况下，Um和Im就分别是接入继电器的电压和电流，如果线路中出现了短路故障，那么阻抗继电器的阻抗为Zm，

为了保证阻抗继电器的阻抗Zm是母线M侧到故障点之间的线路阻抗，那么，，在接地短路出现故障的情况下，，，就是带有零序电路补偿同名相电流，电流补偿系数K的计算方式为，其中分别是被保护线路的零序阻抗和正序阻抗。

假设阻抗继电器补偿电压的表达方式为：

其中，是整定电阻，整定电阻的整定阻抗角与被保护线路的阻抗角相等，

从图1中可以得知，是点的电压，如果线路的点出现短路故障，当，那么就是线路的正序阻抗。此时为整定阻抗末端电压，在整定阻抗的值确定之后，即可在保护安装处测量出整定阻抗末端电压值。

由于正向短路故障和反向短路故障时，目前的电压相位不会发生变化，因此，当反向短路故障发生短路障碍的情况下，工作电压与正向保护区的相位相同，这时，只要可以检测出工作电压相位的变化情况，就能够检测出线路短路故障的实际方向和阻抗值的大小。

其中，保护安装点与短路故障点距离的关系呈现出一种线性关系，具有时限特性，即距离保护，这种距离保护的应用范围十分广泛。

2、继电保护和微机型距离保护的发展和应用

继电保护技术是在材料科学、电力系统以及制造工艺发展基础上发展而来，最早发展于上世纪50年代，后来，相关专家学者对继电保护算法进行了深入的研究，这就为微机型距离保护的发展奠定了良好的基础。在上世纪80年代，微机型距离保护开始逐渐得到了发展，该种距离保护具有良好的分析、计算以及逻辑判断的能力，有着储存和记忆的功能，能够实现性能复杂的保护。该种保护方式还能够对自身的工作进行全面的自检，具有很高的可靠性。与此同时，微机型距离保护能够对同一硬件进行不同的保护，保护装置的制作也十分简便，除了基本的保护功能以外，微机型距离保护还能够实现时间顺序记录、故障录波、调度计算机通信、故障测距等一系列的功能，这对于事故分析、保护调试以及事故处理均有一定的意义。最近几年，我国的电力系统得到了飞速的发展，与此同时，微机保护也得到了十分广泛的使用，也成为了继电保护的主要使用形式之一。该种保护方式集齐网络通信技术和现代计算机技术于一体，能够对电网中各种设备进行控制和监测，实现了自动管理电网的目的。各类实践也证实，该种保护方式能够在一定程度上提高电网运行的可靠性、经济性和高效性，继而保护电网的供电质量，将现有的设备充分的利用起来，这就能够在一定程度上降低电网企业中人力、物力和财力的浪费，因此，微机型距离保护装置具有广泛的应用市场。目前，微机型距离保护装置也成为国内各个电力设备厂商研制的产品之一。加上人工神经网络的发展，进化规划、神经网络、遗传算法、模糊逻辑等技术已经在电力系统中得到了广泛的应用，相关的研究工作已经转为人工智能研究方式，人工神经网络、专家系统以及模糊控制理论也开始在继电保护装置中应用，这也为继电保护的发展提供了坚实的基础。

3、结语

目前，关于输电线路新型距离保护的研究已经十分的深入，各类技术也已经得到了迅速的发展，但是在实际应用的过程中还存在一些不足之处，相信通过电力部门的努力，新型距离保护将会在下一阶段得到进一步的完善。

参考文献：

[1]黄智勇.输电线路新型距离保护的研究与应用[期刊论文].沈阳工业大学学报,2005,03(12)

[2]焦在滨; 杨黎明; 宋国兵; 姚旭; 索南加乐.考虑频变参数补偿算法的长线距离保护[期刊论文].电力系统自动化,2013,01(25)

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关键词：工程；应用；保护；课程

作者简介：宋丽群（1967-），男，黑龙江哈尔滨人，南京工程学院电力工程学院，副教授；韩笑（1969-），男，江苏扬州人，南京工程学院电力工程学院，副教授。（江苏?南京?211167）

基金项目：本文系2010年南京工程学院教学改革项目“电力系统继电保护课程的教学改革”（项目编号：JG201020）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0044-02一、“电力系统继电保护”课程存在的问题分析

在以智能电网及新能源技术为代表的电力相关产业升级和发展新兴战略产业背景下，“电力系统继电保护”课程的教学内容、教学模式与教学方法有必要继续改革、创新和实践。从而为创建《电力系统继电保护》精品课程，促进专业及学科的发展，提高电气工程品牌特色专业的建设水平做出积极贡献。目前，“电力系统继电保护”课程存在的普遍问题如下。

理论分析偏多，与实际装置脱节。“电力系统继电保护”课程本身的专业性很强，也涉及到许多实际的装置，要求学生先期了解掌握电力系统的整体特征、电气设备的特点。对于初学者而言，对实际的电力系统及相关设备的认知不足是较普遍的现象，教学内容中对于实际的保护装置介绍较少。而目前电力系统已广泛采用数字式继电保护装置，其数字化程度高、功能综合性强，数字式继电保护装置中本身就蕴藏着丰富的继电保护原理知识及相关专业知识。在实际的教学过程中，学生一方面因为不了解电力系统继电保护理论的具体用法，而感到教学内容枯燥，另一方面又因为不了解工作中将要面对的新型继电保护装置，而感到自信心不足。

学生自学能力较弱，教学模式有待改进。在前期的改革中，进行了基于CDIO教育思想的教学模式的改革尝试，对于部分教学内容实施了教育教学方法改革试点。但在试点过程中，仍存在学生过分依赖《电力系统继电保护》教材，自学课时偏少，在课堂上与老师互动偏少等现象。以上现象使得在“电力系统继电保护”课程中推广基于CDIO教育思想的教学模式存在一定难度。

因此，必须围绕加强学生的“知识、能力、素质”中心要旨，从工程技术应用、技术创新更深层次找准“电力系统继电保护”课程的目标定位，及时更新教学内容、建设相关教材、改变教学手段、加强理论与实践的紧密结合、积极与现场紧密接轨，从而进一步提高“电力系统继电保护”课程教学效果。

二、“电力系统继电保护”课程的目标定位与改革方案

改革的目标是：改变传统的教学模式，针对应用型本科人才培养需求，面向普通应用型本科电气工程及其自动化专业，坚持“基本理论适度、注重工程应用”的基本原则，将理论知识与实践知识有机融合。力求解决继电保护教学难点多、教学枯燥等问题，在编写出具有鲜明特色的继电保护工程应用教学能力的，具有高度“互动性”的规划教材的基础上，制定新的课堂教学方案及实践教学方案，为培养“综合素质高、实践能力强”的继电保护工程技术人才服务。

改革的方案是：确立主动适应行业发展，以人才需求为导向，以工程应用能力为核心，以企业全程参与为方法的电气工程及其自动化继电保护专业方向人才培养新理念。规划建设了适用教材，突出理论与实践相结合。转变传统的理论教学、实践教学相脱节的思想观念，将理论教学与实践教学进行融合，贯彻回归工程教学的理念，创建基于CDIO教育思想的“引导、训练、评价”的三段式教学模式，实施了教育教学方法改革试点。

三、教材建设

教材建设是此项改革的主要内容之一，教材内容的充分论证、合理组织，本身就是教育理念的体现。根据学科建设与专业建设的目标任务，规划建设了继电保护专业适用教材，该教材由南京工程学院（我院）教师为编写主体，邀请企业工程技术人员共同参与编写，反映了电力系统自动化新技术、新方法、新标准、新工艺，突出了理论与实践相结合。其主要特点如下。

（1）易理解。语言阐述简洁易懂。以实用继电保护为出发点，不搞理论研究，避免复杂的整定计算，多讲最基本原理及用法，多讲实用时所遇到的问题。本书的主要专业基础知识来源于电力系统故障分析的内容。因此，在进行理论讲解时要简单，对于专业术语加以注释说明，注重讲解理论的来源以及用处，以简洁、通俗的语言让学生明白该理论在继电保护中的应用，避免繁琐的推导过程。

（2）有灵魂。紧紧围绕“二次系统”、“继电保护系统”进行组织，杜绝介绍某一种保护或继电器原理而不介绍保护的具体用法，保护原理和实用保护装置相对应。同时始终以电力系统对于继电保护的“四性”要求为“魂”，在介绍保护原理、整定、接线、案例分析的同时，强化学生对于继电保护的“四性”矛盾及统一关系的理解，从而使学生在学习过程中体会到蕴含于继电保护知识中的严谨而富有创新的科学哲理，将专业课教学与人文教育有机结合，提高其对待事物的综合分析判断能力，从而提高其综合素质。