继电保护的对象范文

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【关键词】：智能电网继电保护 发展影响

中图分类号：TM421 文献标识码：A

【正文】：

0引言

由于信息通信技术的快速发展、电气设备关键制造工艺的技术突破，以及适应大规模清洁能源接入、应对气候变化实现节能减排的需求，催生了智能电网的迅速发展。因具有稳定性、自愈性、安全性、兼容性、经济性等诸多优点，智能电网在世界各国得到了大量的推广与应用。国家在2009年对智能电网发展进行了全面的规划，分三个阶段运用先进的通信、信息及控制技术，全面完成以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的智能电网建设，目前正处于大规模建设阶段，预计到2020年基本建成。继电保护运行状况直接关系系统安全可靠运行，现代大电网更是对继电保护提出了更高要求。智能电网的发展使传统电力系统的形态发生很大的变化，电子式互感器、数字化变电站、广域测量、交直流灵活输电和网络控制技术的广泛运用，给继电保护的配置运行带来深刻影响。本文在研究智能电网继电保护构成的基础上，阐述了智能电网对继电保护的影响，对智能电网继电保护发展有关问题进行探讨。

1 智能电网继电保护的构成

目前继电保护正在向数字化、智能化，保护控制测量集成化以及数据通信一体化方向发展。电网的分布式发电、交互式供电对继电保护提出了更高的要求，网络通信与信息处理技术的快速发展，数字化技术深化应用也为探索新的保护机理提供了帮助。智能电网能够利用传感器对发电、输电、配电、供电等重要设备的运行情况进行监控，把得到的数据经过网络系统来收集、整合，最后再进行数据分析。利用这些数据能监测系统及设备运行的具体状况，达到对保护性能及保护定值的远程动态监控、诊断与修正功能。除此之外，对保护装置来说，保护收集的信息不但需要涵盖本保护对象的运行状况，还需要与之密切相关的其它设备的运行信息，确保故障的准确识别，另外借助保护的智能诊断功能，在无人工干预情况下，可以迅速隔离故障、自行恢复运行，防止事故扩大和大面积停电状况发生。因此智能电网继电保护装置保护动作时不确定是否仅跳本保护对象，还可能在跳本保护对象时需发联跳命令跳开别的相关节点，还有可能仅发连跳命令跳开别的关联节点，不跳开本保护对象。

典型智能变电站保护及自动化配置联络如图1所示。

图1典型智能变电站保护及自动化配置联络图

2 智能电网继电保护的典型特征

智能电网是以物理电网为基础，覆盖通信、信息、计算机、传感测量、新能源等技术，把发、输、配、用各环节连接成一个高度智能化的网络。智能电网继电保护从设计、配置、运维管理上都有许多不用于以往的新特性，其典型特征主要表现在以下几个方面。

2.1 数字化

智能电网的一个重要特征是数字化，对继电保护而言，一是测量手段的数字化，广泛采用电子式互感器和数字接口；二是信息传输方式的数字化，传统变电站采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被以光纤为媒介的网络数字传输所代替。图1所示系统图中电子式互感器取代了基于电磁感应原理的传统互感器。

电子式互感器的优越性在于其采用光电转换原理进行测量，体积小、绝缘性能好。对继电保护其最大的优势是传输频带宽、暂态性能好，不存在电磁式互感器和电容式电压互感器等传统互感器的测量误差和暂态特性，能很好地将电力系统运行状态信号变换到二次侧。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广，传统的互感器将逐步退出运行。

电子式互感器采用网络接口，通过网络保护装置和智能断路器连接，大大简化了二次回路接线,易于维护。

2.2 网络化

智能电网的核心节点是数字化变电站，近年来基于IEC61850标准的数字化变电站建设逐步铺开，已出现500 kV全数字化示范变电站,各网、省公司都在大力推广数字化变电站建设。

数字化变电站最大的特点是采用基于IEC61850标准的分布分层的结构体系，面向对象的数据统一建模、数据自描述，采用抽象通信服务接口(ACSI)和特殊通信服务映射(SCSM)技术实现智能设备间的信息共享和互操作。

图1所示智能变电站系统图分为三个工作控制层面（过程层、间隔层、站控层），三个工作层面的各组件通过基于IEC61850标准的MMS网、GOOSE网、SV网三个网络实现互联。MMS服务应用于设备和监控后台之间的数据交互，实现各装置信号上送、测量上送、定值操作、控制操作和故障报告上送等功能。GOOSE服务应用于保护、测控、智能终端等智能化设备之间的通讯服务，通过广播方式传送报文数据，实现装置之间互相通信及信息共享。SV服务主要完成采样值的网络传输。该接线形式大大简化了保护采样、出口跳闸及保护屏柜之间二次电缆接线，使全站信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化。

对继电保护来说，数字化变电站的网络化带来了两方面的变革，一是信息获取，虽然继电保护主保护的功能仍然保持不变，但由于网络数据传输的共享性，可以获取全站相关设备元件的信息(电气量信息)；二是信息发送，由于采用带数字接口的智能断路器，跳合闸等控制信号的传输方式也由二次电缆改为数字信号的网络传输。

2.3 输电灵活化

智能电网的一个最大特点就是输电效率的提高，控制手段的灵活。智能电网中必然大量采用诸如可控串联补偿装置、静止无功补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器及STATCOM等交流灵活输电技术。另外，我国电网的交直流混合输电的特征也使电网中非线性可控电力元件数量大大增加。以电力电子器件的广泛应用为特征的智能电网的故障暂态过程与仅有同步发电机等旋转元件的传统电力系统将有显著的不同。

电网暂态过程的复杂性及电网运行方式灵活控制造成的多变性，使现有继电保护装置面临较大考验。

2.4 广域化

近年来，随着我国电网信息化进程不断推进，各网、省公司都在大力推进基于PMU的WAMS网络建设，继电保护信息专用网络也已初步建成，将成为智能电网控制的重要环节。虽然WAMS网络和继电保护信息系统建设的初衷不是为继电保护服务，但利用其提供的广域信息来提高后备保护的性能、提高安全自动装置的性能却值得思考。

3 智能电网继电保护需关注的问题

智能电网的规划和发展改变了电能传输的某些特点，信息化和数字化的特征使智能电网与传统电力系统产生了本质的差别，作为继电保护专业，也需要适应其发展，进行相关的研究工作。

3.1利用数字化提高保护性能

电子式互感器独特的工作原理和传输性能的提高使继电保护不需要再考虑电流互感器饱和、二次回路断线、二次回路接地等互感器故障问题。电气量信息通过网络传输也为继电保护装置性能的提高带来了便利条件。但无论是电子式互感器、智能组件还是光纤传输系统，对运行环境的要求都很高，目前数字化变电站中测控保护交换机等数字化组件均在设备现场分散布置，如何适应现场复杂的运行环境保持连续可靠运行是一个重要课题。同时如何简化继电保护的辅助功能，利用数字化传感器提高继电保护的整体性能，也是是未来继电保护发展需要研究的核心问题。

3.2提升继电保护网络化配置形态下运行可靠性

基于IEC61850网络的数字化变电站改变了传统继电保护信息获取和信号发送的媒介，利用网络上共享的站内其它相关电气元件的信息提高主保护的性能，利用共享的控制信号网络简化继电保护配置,是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。网络化带来共享信息的同时，也带来基于网络信息传输的可靠性和安全性问题。与传统二次电缆的传输方式不同，基于网络的控制信号传输的可靠性必须得到保证。数字化变电站条件下继电保护的可靠性问题及如何进行保护配置保证可靠性是网络化二次回路的关键问题。

3.3提升安全自动装置性能

PMU和WAMS网络为电力系统安全防御和紧急控制提供广域信息，能够利用其已建成的网络，提高对时间敏感性不强的后备保护和安全自动装置的性能，改变现有保护和安全自动装置的延时整定原则，使其能够在某些情况下及时判断系统故障，采取措施避免大停电等恶性事故的发生。

3.4研究继电保护在线整定技术

自适应保护的思想在继电保护领域已被广泛应用，限于条件，传统的自适应保护仅能根据被保护线路的运行情况对定值进行调整，不能利用全网信息准确、实时地判断运行方式来调整定值。智能电网的发展有望改变这一现状,从而实现在线整定。

3.5研究继电保护新原理与新技术

风能、太阳能、生物能等新能源接入的随机性和间歇性，使电网接入安全问题日益受到重视，相应的调度方式在智能电网背景下将更快、更灵活地调整传输方式和潮流方向。以电力电子控制为依托的电网灵活控制方式将改变传统电网的故障暂态特征，研究适应智能电网灵活控制的继电保护新原理与新技术是智能电网中继电保护相关研究的一个关键问题。

4 结束语

智能电网的建设是电力系统的一次重要变革，是电网未来的发展方向。如今，智能电网的建设已经全面铺开，建设过程中新技术和新设备的应用将给继电保护专业领域带来革命性的变化。随着智能电网建设的推进，相关研究的深入，继电保护专业要适应电网需求向智能化方向发展，紧跟电网建设步伐，为智能电网建设提供可靠技术支持。

【参考文献】：

[1]林宇锋,钟金,吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术,2009,

[2]国家电网公司.坚强智能电网综合研究报告[R].国家电网公司, 2009.

[3]谢 开,刘永奇,朱治中,等.面向未来的智能电网[J].中国电力,2008.

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关键词:智能电网继电保护影响

中图分类号：TU856文献标识码： A

智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向,被认为是21世纪电力系统重大科技创新和发展趋势。作为全球最大的公用事业企业,国家电网公司根据我国特高压电网建设规划,结合大力发展风电等清洁新能源政策,充分考虑世界电网发展新趋势及我国电网现状,提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础,利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网的战略发展目标;形成了“一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五项内涵、六个应用环节”的发展战略框架;制定了从发电到用户各应用环节和通信信息平台的发展路线;明确了总体发展目标、分阶段建设目标和重点工程,并对社会综合经济效益进行了初步分析评估。

智能电网将极大地改变传统电力系统的形态,电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用,必然对电力系统继电保护带来影响。

1 智能电网的定义和特点

尽管各国专家针对提高电网智能化水平及等级已经达成共识,但是,智能电网仍处于起步研究阶段,尚无明确的定义。由于发展环境和驱动因素不同,各国的电网企业和组织均以自己的方式理解智能电网。对智能电网进行研究和实践,各国智能电网发展的思路和重点也各不相同。因此,智能电网的概念处于不断丰富、发展阶段。

1.1 美国

美国电力科学研究院定义的智能电网可以描述为以下5个主要特征。

a.自愈性

复杂的电网监控系统能够预测并及时应对系统问题以避免或减少故障失电和电压不稳等电力供应质量问题。

b.安全性

电网可以在自然状态和计算机监控状态下更安全运行,新技术的应用和新设备的配置能够更好地识别和应对人为破坏及自然侵害。

c.兼容性

电网能够支持广泛分散电源的使用。标准化的电力网络通信平台和通信界面接点将使用户可以就地连接燃料电池、风能、生物能等可再生能源发电及其它分散的电源,并以简单的“即插即用”方式使用。

d.交互性

用户可以更好地控制自己的用电设备、装置,无论是家庭用户还是工商业用户,电网将与智能建筑物的能源管理系统相连,以帮助用户管理其能源使用,并减少能耗开销。

e.高效性

电网将达到更优化的输配量比,从而减少电力成本。电网的升级将提高输电网的输送能力,使输送容量最优化,减少损耗,使最低成本发电的电源得到最高利用率。同时可以更好地协调电力输送与

当地负荷的匹配、地区间能源流动与通信传输量之间的关系。

1.2 欧盟

欧盟委员会将智能电网的特性概括为:一是灵活性,满足用户对电力的多样化需求;二是易接入性,保证所有用户都可接入电网,尤其是高效清洁的太阳能、生物能等可再生能源发电能够就地入网;三是可靠性,提高电力供应的可靠性与安全性;四是经济性,通过改革及竞争调节实现最有效的能源管理,提高电网的经济效益。

1.3 我国国家电网公司

国家电网公司对坚强智能电网的基本特征的定义为技术上体现信息化、数字化、自动化、互动化;管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。信息化是坚强智能电网的实施基础,实现实时及非实时信息的高度集成、共享与利用;数字化是坚强智能电网的主要实现形式,定量描述电网对象、结构、特性及状态,实现各类信息的精确高效采集与传输;自动化是坚强智能电网的重要实现手段,依靠先进的自动控制策略,实现电网运行控制自动化水平的全面提高与管理水平的全面提升;互动化是坚强智能电网的内在要求,实现电源、电网和用户的友好互动和相互协调。坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动是坚强智能电网的基本内涵。坚强可靠是具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应能力;经济高效是提高电网运行和输送效率,降低运营成本,促进能源资源和电力资产的高效利用;清洁环保,促进可再生能源开发和利用,降低能源消耗和污染物排放,提高清洁电能在终端能源消费中的比重;透明开放是电网、电源和用户的信息透明共享,电网无歧视开放;友好互动是实现电网运行方式的灵活调整,友好兼容各类电源和用户接入与退出,促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。

2 智能电网对继电保护的影响

智能电网是以物理电网为基础,充分利用先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术、控制技术、新能源技术,把发、输、配、用各环节互联成一个高度智能化的新型网络。作为电力系统安全稳定第一道防线的继电保护,按传统电网进行设计和配置不能适应于智能电网。智能电网的技术特点将影响现有继电保护的应用。

a.数字化

智能电网的一个重要特征是数字化,对继电保护而言:一是测量手段的数字化,广泛采用电子式互感器和数字接口;二是信息传输方式的数字化,传统变电站采用的模拟量电缆传输和状态量电缆传输方式将被以光纤为媒介的网络数字传输所代替。

电子式互感器的优越性在于其采用光电转换原理进行测量,体积小、绝缘性能好。对继电保护其最大的优势是传输频带宽、暂态性能好,不存在电磁式互感器和电容式电压互感器等传统互感器的测量误差和暂态特性,能很好地将电力系统运行状态信号传到二次侧。随着智能电网的建设及智能化仪器、设备的推广,传统的互感器将逐步退出运行。

电子式互感器采用网络接口,通过网络保护装置和智能断路器连接,大大简化了二次回路接线,易于维护。

b.网络化

近年来基于IEC61850标准的数字化变电站建设逐步铺开,已出现500 kV全数字化示范变电站,各网、省公司都在大力推广数字化变电站建设。

数字化变电站最大的特点是IEC61850采用分布分层的结构体系,面向对象的数据统一建模,数据自描述,采用抽象通信服务接口(ACSI)和特殊通信服务映射(SCSM)技术,实现智能设备间的互操作能力,面向未来的开放体系结构。

对继电保护来说,数字化变电站的网络化带来了2方面的变革:一是信息获取,虽然继电保护主保护的功能仍然是“自扫门前雪”,但由于网络数据传输的共享性,可以获取全站相关设备元件的信息(电气量信息);二是信息发送,由于采用带数字接口的智能断路器,跳合闸等控制信号的传输方式也由二次电缆改为数字信号的网络传输。

c.广域化

近年来,随着我国电网信息化进程不断推进,大多数网、省公司都在大力推进基于PMU的WAMS网络建设,继电保护信息专用网络也已初步建成,将成为智能电网控制的重要环节。虽然WAMS网络和继电保护信息系统建设的初衷不是为继电保护服务,但利用其提供的广域信息来提高后备保护的性能、提高安全自动装置的性能却值得思考。

d.输电灵活化

智能电网的一个最大特点就是输电效率的提高,控制手段的灵活。智能电网中必然大量采用诸如可控串联补偿装置、静止无功补偿装置、电能质量控制装置、统一潮流控制器及STATCOM等交流灵活输电技术。另外,我国电网的交直流混合输电的特征也使电网中非线性可控电力元件数量大大增加。以电力电子器件的广泛应用为特征的智能电网的故障暂态过程与仅有同步发电机等旋转元件的传统电力系统将有显著的不同。

电网暂态过程的复杂性及电网运行方式灵活控制造成的多变性,使现有继电保护装置面临较大考验。

3 值得关注的继电保护相关问题

近年来,由于信息技术和电子技术的发展,继电保护专业得到了较大的发展,继电保护装置的可靠性、功能的完善性、操作的方便性及操作界面的人性化等要求已基本满足。我国继电保护在原理上能够满足我国电网运行的要求。

智能电网的规划和发展改变了电能传输的某些特点,信息化和数字化的特征使智能电网与传统电力系统产生了本质的差别,作为继电保护专业,也需要适应其发展,进行相关的研究工作。

a.利用数字化提高保护性能

互感器传输性能的提高和互感器故障的减少使继电保护不需要再考虑电流互感器饱和、二次回路断线、二次回路接地等互感器故障问题。电气量信息传输的真实性也为继电保护装置性能的提高带来了便利条件。如何简化继电保护的辅助功能,利用数字化传感器提高继电保护的整体性能,是未来继电保护发展需要研究的核心问题。

b.网络化将改变继电保护的配置形态

基于IEC61850网络的数字化变电站改变了传统继电保护信息获取和信号发送的媒介,利用网络上共享的站内其它相关电气元件的信息提高主保护的性能,利用共享的控制信号网络简化继电保护配置,是智能电网中继电保护研究的前沿性问题。网络化带来共享信息的同时,也带来基于网络信息传输的可靠性和安全性问题。与传统二次电缆的传输方式不同,控制信号传输网络的可靠性必须得到保证。数字化变电站条件下继电保护的可靠性问题及如何进行保护配置保证可靠性是网络化二次回路的关键问题。

c.提高安全自动装置性能

PMU和WAMS网络为电力系统防御和紧急控制提供广域信息,能够利用其已建成的网络,提高对时间敏感性不强的后备保护和安全自动装置的性能,改变现有保护和安全自动装置的延时整定原则,使其能够在某些情况下及时判断系统故障,采取措施避免大停电等恶性事故的发生。

d.继电保护新原理与新技术

风能、太阳能、生物能等新能源接入的随机性,使电网接入安全问题日益受到重视,相应的调度方式在智能电网背景下将更快、更灵活地调整传输方式和潮流方向。以电力电子控制为依托的电网灵活控制方式将改变传统电网的故障暂态特征,研究适应智能电网灵活控制的继电保护新原理与新技术是智能电网中继电保护相关研究的一个关键问题。

e.在线整定技术

自适应保护的思想在继电保护领域已被广泛应用,限于条件,传统的自适应保护仅能根据被保护线路的运行情况对定值进行调整,不能利用全网信息准确、实时地判断运行方式来调整定值。智能电网的发展有望改变这一现状,从而实现在线整定。

4 结束语

智能电网的建设是电力系统的一次重要变革,是电网未来的发展方向。如今,智能电网的建设已经开始,建设过程中新技术和新设备的应用将给继电保护专业领域带来革命性的变化。随着智能电网建设的推进,相关研究的深入,继电保护专业要适应电网需求向智能化方向发展,跟进电网建设步伐,为智能电网建设提供技术支持。

参考文献:

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[关键词]智能变电站技术；继电保护；影响；优化

中图分类号：TM76；TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0125-01

引言

智能变电站技术的发展直接影响到智能电网的发展，是建立智能电网系统的重要组成部分，电网运行中继电保护环节对安全性的要求最高，所以智能变电站对电力系统的保护主要是在继电保护工作中所进行。为确保电力事业的安全运行，需要对变电站技术与继电保护的应用进行进一步深入的研究。

1 智能变电站技术概念

智能变电站技术是合理运用现阶段较为先进、环保、低碳的技术手段，并且在运行过程当中较为稳定的智能设备，将变电站的数字化水平以及信息化水平进行相应的提升的，并且使其能在运行过程当中按照相关的规定，自动完成对于相关信息的采集，数据的测量的一项智能化的技术。在智能变电站技术运行过程当中，需要对变电站的运行状态进行合理的监控等，使其能够实现变电站以及变电站之间，或者电网与电网之间的自由调度，并且符合现代社会需求的新型变电站。电力系统自动化全球通用标准使得我国传统的变电站实现了设备的智能化，交互的标准化，以及实用的互动化。一次设备智能化是智能变电站的基础。现阶段，使用较为广泛的一次设备主要有智能断路器以及智能变压器。

2 智能变电站技术及其对继电保护的影响

2.1 继电保护数据信息与保护原理的影响

电磁互感器被电子互感器所取代，造成机电保护元数据出现极大程度转变。以往电磁互感器中部分计算方法、整定原则要得到优化与重估，电子互感器所造成的数据信息延迟、同步等相互问题，对继电保护构成一定影响，应当对继电保护展开全面评估，有效发挥电子互感器所具备的的频带宽度、线性度及响应速度等方面优点特征，促进形成继电保护的新算法、新原理。继电保护的数据传输方法同样出现极大程度转变。由信息网络传输代替了过去二次电缆连接，从而使继电保护的跨间隔保护变得更加便捷灵活。

2.2 继电保护实现机制与体系的影响

以往继电保护采样―计算―出口―出口一体化模式被智能网络化数据交换所取代。无需对保护装置、数据信息及保护对象进行绑定，极大的提升了对数据动态展开调用、存储，对各种系统数据展开统一管理，对各种系统功能展开应用等的可能性，一定程度缩减了保护设备的工作难度，给维护功能组态与实现广域网保护提供了数据传递的广阔平台。网络化数据交换、交换机智能化消除了过去不可测不可控的难题。基于国际统一标准所提出的过程层网络，属于智能变电站独特的形态，可使继电保护缺乏可靠性的难题得以消除。借助交换机智能电子设备，将对应网络数据信息交换变得能够测控、能够预警，确保继电保护可动态了解二次网络、数据可靠性情形，并采取针对的处理对策，从而极大改善智能继电保护可靠性水平。

2.3 继电保护架构调试与运维的影响

智能变电站继电保护构成形态、运行模式出现了极大程度的转变，继电保护运维技术规范及准则研究存在一定的滞后性。利用二次信息网络化传输，能够对祭典保护开展二次回路监测，从而优化继电保护设备状态检修工作。结合国际统一标准，二次信息展开全面建模，促使变电站全部设备实现建模一体化，一经出现变电站设备更换、扩建等情况，怎么去对配置科学数据库文等展开实时修改，属于时下智能变电站亟待解决的问题。

3 智能变电站继电保护优化措施

3.1 就地化间隔保护

现阶段智能变电站大部分都采取新型一体化微机线路模式，变电器保护措施和继电保护一同运行，按照智能变电站设备实际情况，对线路合理进行配置，这种设计模式能够有效提高智能变电站稳定性能，保障智能变电站设备及工作人员的安全。与此同时，智能变电站在安装新型保护装置过程中，经常应用电缆采集数据模式，对继电保护装置进行数字化处理，有效缩短反应时间，对设备进行合理划分，最大程度提高智能变电站设备安全性能。

3.2 站域保o功能的应用

站域保护实际上就是在相同网络背景之下，通过计算机对智能变电站所产生的全部信息进行调动，站域保护在接受到危险信号之后，计算机能够及时进行反馈，对设备进行后备保护，信息传输整个流程全部通过电信号形式进行传输，后备保护时间大幅度缩短，能够有效满足智能变电站对继电保护灵敏性要求。

3.3 完善智能变电站设备

现阶段，我国智能变电站所应用的电气设备基本上都属于进口产品，进口电气设备技术十分先进，但是这些电气设备都是按照自身国家变电站情况进行研发制造，与我国变电站实际情况之间存在一定差异。这就需要变电站在对电气设备选择过程中，提高对电气设备有关问题关注程度，对智能变电站设备进行优化，简化智能变电站设备数量，减少智能变电站端口。智能变电站设备及端口数量在减少之后，不仅仅能够有效提高智能变电站设备操作质量，还能够有效提高智能变电站智能化水平，对智能变电站内设备进行优化。

3.4 完善继电保护规章制度

为了增强继电保护的稳定性，建立专门的监督管理制度和责任到个人的行为规范很有必要。由于变电站的生产模式或多或少都存在着相对应的差异，因此，对各个变电站的实际情况进行有效的分析，根据实际情况制定出相对应的继电保护规章制度，特别是在继电保护装置特性的选择上，由于不同的变电站在选择继电保护装置中存在着不同的差异，因此加强对继电保护的重视管理力度就显得尤为重要。例如：对继电保护设备台账、运行维护、故障分析等都应当建立严格的标准，为变电站继电保护装置的稳定运行提供基础。

3.5 继电保护监控

加强对系统运行的监控，在电力系统监督上也应该充分利用信息技术，建立电力系统故障监督平台，实现全天不间断监控，在人看不到的地方和时间段里，利用信息技术对电力系统进行监督，在电力系统出现故障时会有及时报警装置进行干预，保证迅速而有效的发送电力系统中的故障问题，及时处理、及时检修、减少危害，提高继电保护的稳定性。在工作人员进行维护和检修时，严格的按照工作标准进行安装、检查、排除隐患。

4 结语

智能变电站技术给继电保护的数据信息与保护原理、实现机制与体系、架构调试与运维带来了一定的影响，要通过就地化间隔保护、站域保护功能的应用、完善智能变电站设备、完善继电保护规章制度、加强继电保护监控等措施，来优化智能变电站继电保护，为我国电力系统能够良好地发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 卢林.智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].电子技术与软件工程，2017，01：246.

[2] 戴静.研究智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].科技传播，2016，07：152+165.

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【关键词】不对称断线;继电保护;影响

1.引言

随着科学技术的不断发展，我国国民经济迅速增长，社会各领域对电力的依赖性越来越强，对电力安全的要求也越来越高，电力系统一旦出现故障，就会造成严重的经济损失，这就意味着确保电力系统安全稳定运行势在必行。电网运行过程中，不对称断线故障一旦发生，短时间内就会产生很大的电流，极有可能造成设备烧毁，同时引起大面积的断电现象，对人们的生产生活和国民经济的发展都会造成很大的影响。近年来，电网管理自动化的程度越来越高，很多变电站也实现了无人值班，大大降低了劳动强度，提高了工作效率，在这种情况下，就需要利用继电保护系统确保供电系统的安全。继电保护对电力系统的安全稳定运行起着非常重要的作用，由于电网环境越来越复杂，传统的继电保护系统已经不能满足人们的需要，因此需要不断的对继电保护进行改进或者重新设计，确保在不对称断线故障发生时，继电保护系统能够及时作出反应。

2.常见的断线故障及其危害

在中性点不接地系统中，不对称短线故障一般有两相短路和三相短路两种形式，其中三相短路故障所造成的危害最大，三相短路故障时，会瞬间生成特别大的电流，电气设备的使用寿命缩短，甚至是直接过热、烧毁，还有可能引起火灾，由于线路中的电压过低，正常用电的用户也会受到很大的影响，其次，三相电压不对称还会产生负序电流，导致电机过热，降低其工作效率。

不管是主、变还是高压、低压母线上出现断线都有可能造成保护引出跳闸，主变中性点不接地的情况下，不管是什么形式的发电机出口断线和高压断线都是负序引出跳闸;主变中性点直接接地的情况下，高压断线由主变零序启动跳闸。若故障的运行电流比额定电流小，由于断线种类和运行方式的差异，保护启动的情况也不同，可能跳闸，也可能不跳闸，对于跳闸的故障，工作人员要准确的做出判断，要以最快的速度解决故障。判断不跳闸的故障时，要区分一次断线和二次断线，两种情况都会启动负序过负保护，但是一次断线时三相电流不等，二次断线时一次三相电流平衡。

3.不对称断线

所有的不对称运行都可以看作是三相阻抗不相等，而断线不对称是三相阻抗不相等特殊方式。将断相看作是断口阻抗，剩下的两相在断口相阻抗为零，同不对称短路分析一样。

首先，要根据电力系统参数和接线图将各序网络做出，其次，由断相种类的不同，确定断相处的边界条件，建立复合序网，再次，将断口处电压电流的各序分量计算出来，同时将各序网中节点电和压电流的序对称分量计算出来，最后，综合得出全电压和全电流。

4.不对称断线对继电保护装置的影响

4.1 需要提供可靠性

不对称断线故障发生时，往往伴随着三相电压的不对称，接着会造成三相电流的不对称，就会造成电气设备过载，因此，需要利用继电保护装置避免这种情况的发生，而且对于继电保护装置有着很高的要求，在不对称断线故障发生时，继电保护装置会依据当时的情况做出准确的判断，确保装置做出准确的动作，继电保护装置会在需要的时候及时发挥作用，正常情况下，继电保护装置也不会发生误动。

继电保护装置的安全可靠性既取决于装置的出厂质量，也与继电保护装置日常中的保养和维护有关，这就要求在继电保护装置的选择上，要选择正规厂家生产的产品，并在平时做好保养和维护工作，及时发现并解决装置存在的问题，确保继电保护装置一直处于良好的工作状态。常见的继电保护装置如图1所示。

图1 常见的继电保护装置

4.2 对继电保护的选择性影响

在电力系统出现短路故障时，为了减小故障对设备造成的危害，继电保护装置会自动对受故障影响的设备断开，同时还要确保在故障电路的保护装置拒动的时候，相邻设备的保护装置能够将其断开。近年来，我国电网规模不断扩大，电网结构也越来越复杂，因此只是核对后备设备进行保护是不够的，还需要利用附近的装置对其保护，发生短路故障时，附近的保护装置会在变压器主保护举动的情况下对其进行保护，因此对线路进行设置时，为了尽可能的提高安全性和可靠性，要确保继电保护装置能够充分实现选择性。

在此基础上，设置变电线路保护时，可以考虑选择远程保护，不对称断线故障一旦发生，极有可能会造成二次回路故障和直流电源故障，进而导致装置拒动，这时选择远程保护，有利于提高电力系统的安全性，因此，远程保护应该广泛应用于变压器的继电保护中，在远程保护不能发挥其功能时，再进行近的后备保护的设置。

4.3 对速度性的影响

速度性指的是在不断线故障发生时，继电保护装置要在最短的时间采取最正确的动作对主要设备进行保护，尽可能的减少过载电流和过载电压对设备的影响，同时，继电保护装置动作的速度还要满足选择性的要求，一般设备价格昂贵，操作复杂，低压电力设备中也不采用，只是在高压电力设备和电力线路中采用，在高压配变电电网中，特别是在不对称断线故障的处理中，继电保护装置的快速动作对保护变电设备具有十分重要作用，由于不对称断线故障发生时，电流和电压会瞬间升高，这时就需要继电保护装置能在短时间内做出准确的动作。

4.4 对于灵敏性的影响

继电保护装置的安全性与可靠性在一定程度上也与灵敏度有关，灵敏度既不能太高，也不能太低，恰当的灵敏度才能确保继电保护装置的安全稳定运行，只有能够准确的判断异常电流，才能准确的做出保护动作。凡是与要求相符的继电保护装置，故障在规定范围内出现时，无论短路点有没有过渡电阻，也不管短路的性质和短路的位置，继电保护装置都能做出准确的动作，不管是在系统最小运行方式下经过较大的单相短路，还是经过较大的电阻过渡，又或者是在系统最大运行方式下经过三相短路，继电保护装置都能做出动作。

系统最小运行方式指的是在被保护线路末端短路故障的情况下，系统等效阻抗最大，流过继电保护装置的短路电流就是最小的运行方式;系统最大运行方式指的是在被保护线路末端短路故障的情况下，系统等效阻抗最下，流过继电保护装置的短路电流就是最大的运行方式。阻抗、电压和电流等故障参数进行计算时，要按照实际情况，采取最不利的故障类型和运行方式进行极端，增加装置的灵敏性，也就是增加继电保护装置的依赖性，在一定程度上与安全性相矛盾，对于不同作用的保护和被保护的线路的设备，要求的灵敏度系数也不相同。

5.结束语

对发电机的过流保护是造成断线的主要原因，众所周知，我国国民经济的发展越来越快，人们对电网的依赖性越来越大，对电网安全性的要求也越来越高，电网系统一旦发生故障，就会给人民的生产生活和国民经济的发展带来巨大的经济损失，因此，确保电网的安全稳定运行时至关重要的，不断线故障发生时，会产生很大的电流，就会导致电力系统设备发热，甚至是烧毁，研究不对称断线对变电继电保护的影响是未来不对称断电研究的主要方向，具有十分重要的意义，有利于促进我国国民经济的进一步发展。

参考文献

[1]韩智玲，侯贸军.以网络为基础的的继电保护管理信息系统的体系结构[J].电气时代，2005（6）.

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1.1 次谐波的产生和危害

1.1.1 谐波定义和生成

谐波是一个周期电量的正弦波分量，其频率通常是基波部分的频率整数倍。这部分的谐波功率更大的范围基本频率组件的非正弦电源周期的傅里叶分解。谐波频率是一个整数倍数的基本的频率，我们也常常称为谐波。

1.1.2 谐波的危害

谐波污染对电力系统安全、 稳定和经济运行构成潜在的威胁，对周围的电子环境影响大。具体的危害如下所示：

电源供应的影响。对电容器谐波的影响。统计数据显示，约 70%在电容器的谐波故障出现。研究显示有矿物油浸渍绝缘电容器电压畸变的两年增加一倍的介质损耗因数的 5%的条件下运行。在谐波函数中，电源线损坏，但也大大改善。高次谐波产生旋转磁场产生的涡流旋转电机铁损耗增加，同步电机过热阻尼线圈或感应电动机定子、 转子生成额外的铜损。此外，引起振动转矩的谐波电流，电机转速变化定期。失真造成的电压、 电机和变压器绝缘寿命会缩短。

继电保护和自动装置的影响。谐波的影响，从而导致的主变压器和总线复杂压过流保护复合电压锁定的元素开始被误。也造成跳闸事故发电机负序电流保护故障。录像机故障的故障，影响实际故障记录。由谐波电磁和静电诱导，通信干扰。谐波干扰强度取决于距离的谐波电压、 电流、 频率和输电线路和通信线路和帧长度的大小。

电力计量和文书中的角色常用的说明。研究表明高次谐波和负频率误差感应式电能，广泛使用的电路的谐波含量不能准确地衡量。当趋势的谐波和基本方向，该文书将会较少的电源，在发生的谐波电压线性用户，测量时的谐波及基本趋势，感应式电能表相反的方向不能被谐波和基代数和波能量网格谐波反措施-也部分抵消的根本动力。很明显，合理的解决办法，产生的电能计量，影响下的谐波不仅经济意义，并有助于谐波污染。

可见，谐波严重影响电源系统是正常、 稳定和安全的操作。

1.2 谐波对继电保护和自动装置的影响

1.2.1 高次谐波的各类保护的影响

1）谐波电磁继电器

电磁式电压继电器，与通过线圈的电流有效值平方成正比。线圈匝数的阻抗元件的阻抗是不同的频率，增加的谐波行动的理由是为了提高线圈的阻抗。谐波电压接入继电器。电磁继电器慢，设置误差值要求较低的谐波含量小于10％，谐波的影响不会太大。然而，当谐波含量和谐波衰减和慢时，电磁继电器由一个大的网络事件造成的错误。

2）谐波整流继电器

整流距离保护装置（如LH-21）的振荡闭锁经常移动，这些现象的原因是负序滤波器的三相电流单电压（比负序电流），序列过滤器通过连接构造之间的相电流互感器两相电抗变压器的连接。谐波电流和谐波是不相等的，非对称和负序过滤器，具有很大的谐波输出，加上分相电路谐波进一步放大效应，使整个直流脉冲，使保护误动。

3）谐波的微机保护谐波对计算机的保护作用：（1）电脑的电源系统；（2）模拟量输入电路微控制器。当微机模拟输入电路包含谐波影响正常工作的微机保护，测量计算机控制系统也不例外，在前面ADC的模拟低通滤波器抑制谐波和提高有用信号和干扰信号。

4）谐波距离保护

从元素的保护装置，通常设置在基本阻抗。故障条件下，当电流谐波（三次谐波），测得的阻抗相对的根本阻抗值可能有相当大的错误。所以当阻抗接地故障电流通过高电阻接地阻抗主。如果应采取的电流谐波滤波措施，否则会造成继电器故障的可能性。通过实验，谐波含量小于5％，它具有继电器谐波的影响不大。

1.2.2 继电器的保护措施，以遏止谐波失真

继电器性能的评价通常采用三项措施：灵敏度，选择性和快速的行动。导致性能恶化的主要原因，输入电流和电压波形畸变之一。

硬件保护装置（模拟）和软件（数字滤波器），去除直流分量和谐波分量的电力系统数据，以及各种保护动作精度。

模拟滤波器通常使用以下几种类型：1）带通滤波器的谐振式电流互感器；2）带通滤波器，利用运算放大器，由于其规模小，精度高的优点，已被广泛使用。

数字滤波器是由软件实现，因此不会受到外部环境的影响（如温度），高可靠性，高标准。不像模拟滤芯差异的影响过滤效果，有没有元件老化和负载阻抗匹配。此外，数字滤波器，具有高度的灵活性，当需要改变滤波器的性能只能被编程。

2 通流计算的谐波分布

牛顿－拉夫逊法是为解决流动方程的方法，最成功的，不仅在大多数情况下，更快的收敛与前两年的风险之间没有分歧，可以大大减少计算时间。牛顿的过程实质上是求解非线性方程组到相应的线性方程组求解的过程中，这通常被称为一个线性过程。

3 结论

谐波对继电保护的影响很大，如何更好地减小谐波对继电保护的干扰，继而维持电力系统的稳定、可靠运行是继电保护工作者的一项值得研究的课题。同时，通过继电保护自动装置加强对谐波的监测从而减小谐波对电力系统的污染也是江苏省电力公司的一项迫切任务。

参考文献

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【关键词】 继电保护 分散式接入 影响

一、前言

目前风电分散式接入配电网后电流保护正确工作存在的问题随着风力发电技术的不断发展而备受关注。系统发生故障的时候系统电源及风电电源要实现同时向故障点提供短路电流，可以通过风电接入的方法使配电网原有的供电结构发生改变。风电接入容量、风机种类、故障点位置及风电接入位置等是风电接入对电流的保护起影响作用的主要因素。

二、风力发电机组故障的特征分析

风力发电机依据其控制技术及运行特征可分为变速恒频及恒速恒频。变速恒频代表永磁直驱式风力发电机及双馈式风力发电机，恒速变频代表鼠笼式感应风力发电机。如果风电故障点和接入点的位置在保持不变的情况下，出故障时会因为接入的风电机组类型不同而使得流过同一保护的短路电流也不同，这也意味着很有必要对不同类型风电机组的故障特性进行研究。

2.1 永磁直驱式风电机组故障特征分析

永磁直驱风电组是变速恒频发电系统，不需要外部提供励磁电源，因为它的转子是永磁体。故障时风机所提供的短路电流会增加，但是增加的幅度很小，一般不能超过正常状态下电流的1.5倍，主要是受控制器限流作用的影响[1]。因此，永磁直驱式风电组接入配电网时对电流保护并没有多大的影响。

2.2 双馈式风电机组故障特征分析

双馈式风电机组是一种绕线式的感应发电机，它的定子直接和电网连接，而转子通过背靠背的整流桥和电网相接，可以从系统吸收或者馈出交流功率。双馈式风电机组在正常状态下，它的转速变化幅度比较大，属于变速恒频发电系统。

三相短路故障瞬间会使短路电流会迅速增大，在故障后几个周期内也会迅速衰减，但是对限时电流速断保护没有多大的影响。不对称短路故障瞬间会有助增电流，电流速断保护可能不确定动作；非故障相电流大过正常状态下的，而且会相对稳定，也会影响限时电流速断保护。

三、风电接入位置对电流保护影响分析

由限时电流速断保护、电流速断保护及过电流保护组成方案在配电网中是比较常用的。根据不同种类风力发电机组故障特征的分析可以知道，风机提供的短路电流会迅速减弱。通过比较风电接入位置在故障点上游和下游可以得出结论：风电接入位置不一样的时候，其误动及拒动范围与可靠系数、线路长短、风机接入容量有关。当风电介入位置在故障点上游的时候，由于风电助增电流作用，可能会导致故障点所在线路的相邻线路电流保护I段超越；当风电接入位置在故障点下游时，风电分流作用可能会导致故障点所在线路电流保护II段拒动。

四、风电接入点短路容量比对电流保护影响分析

风电接入点短路容量会对配电线路电流速断保护带来I段超越以及II段拒动问题。风电接入的容量越大，其风电电源分流或者助增能力就会越明显，当风电的接入容量达到一定的数值时，保护也会相应发生拒动或者误动。

五、对策

为了保证电网的安全运作，应该从设计、规划、运行及维护等阶段性工作进行比较系统的考虑，比如电网保护与风电机组保护的调节配合，风电场集电系统的接线方式等，并网风电场及电网的运行可靠性是多方面的问题[3]。虽然继电保护并不能把这些问题全部解决，但是继电保护是第一道防线，应该受到高度重视，尤其是风电分散式接入配电网后的电流保护工作。

六、结论

双馈式及感应式风电组在接入配电网时：当风电接入位置在故障点上游的时候，风电接入容量的增大可能会导致故障点所在线路的相邻线路电流速断保护I段超越；当风电接入位置在故障点下游的时候，可能会导致故障点所在线路电流保护的II段拒动。为了防止配电网电流保护的不确定工作，限制风电接入点最大短路容量比应该保持在10%以下。

参 考 文 献

[1] 张保会，王进，李光辉，郝治国，刘志远，薄志谦. 具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合[J]. 电力自动化设备，2012，11（03）：124-125

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关键词 不对称断线；继电保护；影响

中图分类号TM77 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0018-01

1 概述

随着我国电网技术的不断发展和成熟，数字化以及自动化的管理手段在整个电力系统得到了广泛的使用。其中自动化技术在整个电力系统中的采用，在很大程度上减少了工作人员的重复劳动，提高了工作效率，缩短工作时间，进而提高了整个电网的安全性与稳定性。但是不可否认，我国的电网环境相对复杂，还存在着很多的问题，这样继电保护系统作为维护电网安全的重要手段越来越受到相关部门的重视。因此，为了应对电网中可能存在的安全隐患，保证整个电力系统的安全稳定的运行，就需要对继电保护装置进行相应的改进。在电网运行的实际工作中，不对称短线的发生具有十分严重的危害，一点出现断线故障，电网中的电流就会在瞬时加大，对变压器等设备造成很大的冲击，甚至会造成变压器的烧毁，进而导致大面积的停电故障，针对这种情况，就需要采取继电保护措施。

2 常见断线故障及危害

不对称短线故障在中性点不接地系统中的表现形式十分多样，主要有以下几种：三相短路、两相短路、两相接地短路。在这些之中，三相短路的危害最为严重。在发生三相短路故障时，线路中的电流在瞬间增大，从而严重危害整个线路中的电器设备，严重时会造成设备的烧毁，频繁的故障会造成电器设备寿命周期大大缩短。短路发生时还会造成线路中的电压降低，影响经济生产以及居民的日常用电，甚至还会造成大面积的停电事故。除此之外，短路还会对整个系统产生振荡。

3 不对称断线对继电保护装置影响

3.1 需要提供可靠性

不对称短线造成三相电压的不对称，引起三相电流的不对称，最终导致线路中的电气设备由于电流过大而遭到损坏。为了避免这种情况的发生，就需要可靠性高的继电保护装置，也就是说继电保护装置能够根据现场发生的实际情况做出准确的动作。继电保护装置的可靠性主要表现在两个方面：一方面，要对不同的情况做出灵活准确的反应。另一方面，在不应该发生动作的时候能够不产生误动。继电保护装置的可靠性主要由生产厂家的出场质量以及日后对于其维护的水平共同决定的。总的来说应该选择元件质量高的合格产哦，回路采取尽可能简单的接线方式，并且定期对装置进行相应的维护以及调试，确保其反应的灵敏以及状态的可靠。

3.2 对继电保护的选择性影响

继电保护装置应该具备相应的选择判断能力也就是说电网一点出现短路故障，继电保护装置能够进行相应的判断对于受到影响的设备优先进行切除。如果故障设备或者线路的保护出现拒动的情况，那么就有附近的保护装置对其进行切除。但是由相邻的设备进行故障设备切除的时候，往往会造成大范围的断电。由于电网的结构比较复杂，这给后备设备的保护工作造成可极大的困难，一般采用就近原则对其进行保护。在电网实际运行过程中，当发生不对称断线时，与变压器距离最近的保护装置应该能够在短路器拒动的情况下对其进行必要的保护，这就是变电站继电保护中的选择性保护。所以在线路设计的时候，对每个需要重点保护的设备都要进行相应的选择性设计，以便在短路器出现拒动时能够对重要设备提供必要的保护。

除此之外，由于一旦出现不对称断线故障，断路器以及二次回路都有出现拒动的可能性，为了避免这种情况的发生，在对重要设备的后备继电保护系统的设计过程中可以考虑远程保护设备，这样的设计成本较低，且提高了可靠性。

3.3 对速动性的影响

一旦出现不对称断线故障，继电保护装置应该以最短的时间进行反应，采取相应的动作对主要的设备进行保护。这样可以将故障发生时过大的电流对设备的冲击降到最低。继电保护装置的速动性必须建立在选择性和准确性的基础之上的，否则时间再短，如果采取的是错的动作就没有意义了。由于设备的价格昂贵，结构复杂，对于低压设备一般没有使用的必要，大多用于高压线路以及电气设备之中。

而在高压配变电电网中，对变电设备的保护需要继电保护设备的快速动作，这对于不对称断线引发的故障尤其适用。因为不对称断线会在线路中产生瞬间的强电流，对设备造成冲击时间越长，损害就越大，如果继电保护装置以最短的时间做出正确的反应动作，将会使电流对于设备的损坏降到最低。

实际上，对不同电压等级和不同结构的电网，切除故障的最小时间有不同的要求。例如，对于35kV~60kV配电网络，通常0.5s~0.7s； 110kV~330kV高压电网，约为0.15s~0.3s；500kV及以上超高压电网，约为0.1s~0.12s。目前国产的继电保护装置，在一般情况下，完全可以满足上述电网对快速切除故障的要求。对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。

3.4 对于灵敏性的影响

灵敏度时一把双刃剑，继电保护的灵敏度的标准是可靠性联系在一起的，也就是在故障面前采取正确的动作的基础。只有对异常电流进行准确的判断才能作出准确的保护动作。只有满足灵敏性要求的继电保护才能在规定的范围内作出这样的动作。符合要求的继电保护装置，在规定范围内的故障出现时，不管短路的位置和短路的性质，以及短路点是否有过渡电阻，都会作出正确的动作，即要求不但在系统最大运行方式下的三相短路时采取可靠动作，而在系统最小运行方式下经过较大的电阻过渡两相或者单相短路的时候也能动作。

所谓系统最大运行方式就是被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；系统最小运行方式就是在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。故障参数如电流、电压和阻抗等的计算，应根据实际可能的最不利的运行方式和故障类型来进行。增加灵敏性，即增加了保护动作的信赖性，但有时与安全性相矛盾。对不同作用的保护及被保护的设备和线路，所要求的灵敏系数不同。

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对并网的风力发电机进行低电压穿越试验对电力系统产生一定的影响，为此本文基于低穿试验的模型，对试验装置和集电线路的保护进行了分析计算，得出了两者保护定值的配合关系，有效避免试验导致大面积风机脱网事件的发生。

【关键词】低电压穿越试验 集电线路保护 风机脱网

近年来，风力发电的对于解决能源危机、环境污染等方面有着十分重要的意义。云南省风电装机容量也逐年增加，然而，在出厂时已完成低电压穿越试验的风力发电机，在并网运行的过程中仍有部分机组不满足低电压穿越能力要求，引发风机大面积脱网事故时有发生。因此，有必要在风机并网运行时开展风电机组的低电压穿越试验。

本文根据风机低穿试验模型，计算低穿试验装置保护定值，并结合电网保护定值，对正常运行方式下和故障情况下，分析低穿试验装置和电网保护装置之间的配合关系，确保低穿试验过程中其他机组正常运行，不会受到试验影响而脱网。

1 风机低穿试验分析

1.1 风机低穿试验模型

风机低穿试验模型如图1所示，G为某风电场35kV集电线路上的一台待开展低穿试验的风机，该线路连接12台风机，每台容量为2MW;左侧虚线框内为风电场升压站;右侧虚线框内为风机低穿试验装置，该装置主要由限流电抗器、短路电抗器以及TA、TV、断路器等元件构成。试验通过调整限流电抗器与短路电抗器的电抗值以及分合相应断路器从而实现试验风机箱变高压侧电压在90%、75%、50%、35%、20%共5个不同压降点持续3S对机组低穿能力进行测试，随后恢复试验机组正常并网方式，同时需保证风电场35kV母线电压在0.9Un以上。

试验期间，低穿试验装置及装置到风机箱变高压侧之间线路故障不应对电网运行造成影响。当装置内部发生故障时，其装置本身的差动保护动作能有效切除故障。所以，本文仅研究装置到风机箱变高压侧之间线路故障时对其他风机可能造成的影响。表1列出在不同试验压降点由系统等效到低穿试验装置系统侧总阻抗（包含系统阻抗、主变阻抗、35kV集电线路阻抗）、装置内限流电抗器、短路电抗器的电抗值、正常试验电流及故障电流值。

1.2 相关装置保护配置

（1） 风电场集电线路保护整定为：过流Ⅰ段定值按躲过最近风机箱变低压侧故障整定：I=1280.0A;延时：t=0.0s;过流Ⅱ段、Ⅲ段定值躲过线路可能出现最大负荷整定：I=608A;延时：t=0.5s

（2）按照相关规定，低穿试验装置保护整定为：过流Ⅰ段：I=447.97A;延时：t=0.0s;过流Ⅱ段：I=373.3A;延时：t=0.3s;过流Ⅲ段：I=178.1A;延时：t=3.5s;过负荷保护：I=87.9A;延时：t=10s;

2 箱变高压侧短路

在箱变高压侧发生三相短路故障时，将不同电压降的时稳定试验电流和短路电流与保护定值进行对比分析，得出实验装置和集电线路保护装置的动作情况：由试验造成短路电流不会造成集电线路及试验装置的保护装置动作;90%压降时，试验装置保护过流I动作，过流II、III、过负荷作为近后备，集电线路保护过流I段动作，过流II（III）作为远后备;75%压降时，试验装置保护过流I动作，过流II、III、过负荷作为近后备，集电线路保护过流II（III）段作为远后备;50%、35%、20%压降时，试验装置保护过流III动作，过负荷作为后备，集电线路保护不能动作。

分析可得：试验装置到风机箱变高压侧之间线路故障的情况下，在90%压降点时，集电线路保护与试验装置保护同时零时限动作切除故障，造成集电线路上其他风机脱网;在75%压降点时，试验装置保护速断动作切除故障，集电线路保护过流II（III）段经延时可作为试验装置保护的后备保护;在50%、35%和20%三个电压跌落点情况下，试验装置保护延时动作切除故障，集电线路保护不能作为低穿试验装置自身保护的后备保护，在试验装置保护拒动情况下故障无法切除。

为防止故障时其他风机脱网，经过分析可得以下解决方案：

（1）在90%压降点时，可通过将集电线路过流I段保护动作时限调整为0.3S，从而保证该故障由试验装置保护动作隔离而不影响其他机组的正常并网运行，但该方法需注意集电线路过流I段保护动作时限与风电场升压站主变低后备保护动作时限的配合，应存在0.3S的时间差，因目前大部分风电场低后备保护动作时限为0.6S，故此方案具备可行性。

（2）在50%、35%和20%三个电压跌落点情况下，集电线路保护不能作为低穿试验装置自身保护的后备保护，因集电线路三段式保护，至少需要躲开风机满发时的负荷电流369A（按照12台2MW风机满发，电压等级取值37.5kV计算），该数值明显大于3个点（50%、 35%和20%）低穿试验期间装置损坏可能流过集电线路的短路电流，因此通过修改集电线路过流保护定值使之作为测试装置的后备保护基本不具有可行性，但是该情况不影响测试装置主控系统对相应短路器的分、合闸，即低穿时间到了后（最长3.0s），短路电流由于限流电抗器的退出而增大，可达到集电线路的过流I段保护定值，集电线路保护跳闸切除故障，且因此时限流电抗器阻抗非常大，导致短路电流为273A（比集电线路正常最大工作电流小），因此即使发生测试装置保护拒动，由于短路电流非常小，不会对现场设备产生危害，现场有充裕的时间进行集电线路的手动分闸。

3 结论及建议

在风电场开展低电压穿越试验过程中，由试验造成短路电流不会造成集电线路的保护装置动作;低穿试验装置及装置到风机箱变高压侧之间线路故障时，通过调整集电线路过流I段保护动作时限，可实现由试验装置保护动作切除故障，均不会造成集电线路保护装置动作切除其他正常运行风电机组;集电线路保护仅作为90%、75%压降点故障时试验装置保护的后备保护，在50%、35%和20%三个电压跌落点发生短路故障，且试验装置异常时，由于短路电流非常小，不会对现场设备产生危害，仍可通过人为手动操作切除故障，不会对其他运行风电机组造成脱网事故。

参考文献

[1]崔家佩，孟庆炎.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：中国电力出版社，1993.

[2]3kV-110 kV电网继电保护装置运行整定规程，DL/T584-2007.

[3]陈珩.电力系统稳定分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[4]关宏亮，赵海翔，迟永宁等.电力系统对并网风电机组承受低电压能力的要求[J].电网技术，2007.

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【关键词】分布式电源 继电保护 配电网

近年来，由于以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一电源供电带来的局部事故扩散，大面积停电等弊端日益凸显，分布式发电技术研究深受许多学者亲睐。分布式发电是集资源整合、绿色环保、供电可靠、就地直供、节约成本等优点于一身的发电系统，是微电网实现并网运行的必备技术。然而，分布式电源（简称DG）的应用却不是一件简单的事。传统的继电保护装置大多是根据电流变化来判断故障。不巧的是，DG并网后将使得配电系统的电流发生变化，进而引起继电保护拒动或误动[1]。另外，DG接入位置不同对配电网继电保护的影响也不同。

目前，国内外学者对DG接入配电网的研究也卓有成效。文献[2]对DG容量对继电保护和自动重合闸的影响做了相关分析；文献[3]研究了DG随机性配电网保护方案，但对通讯要求较高；文献[4]对含DG的配电网可采用的保护方案做了说明。本文结合相关算例，就DG接入配电网不同位置时对配电网的影响进行了理论分析及仿真研究，为DG接入配电网继电保护优化提供理论支撑。

1 DG对配电网继电保护影响的理论分析

传统的继电保护配置是基于单电源系统的，一般是以电流升高而动作的三段式电流保护。DG的接入使单电源的配电网变成了多电源配电网，这将使得原有继电保护受到影响。下面将就DG接入配电网末端母线、中间母线的影响进行分析。图1为DG位于末端母线和中间母线的分析模型。

1.1 DG接在线路末端母线的影响

（1）当K1点发生短路故障时，当DG容量较小时，B1、B2、B3的灵敏度按反方向最小短路电流来校验，这样可能会导致灵敏度变差，必须降低整定值来改善灵敏值，这又可能导致保护误动。

（2）当K2点发生短路故障时，B3先动作，B2后动作；而K1点发生短路故障时，应该是B2先动作，B3后动作。这对时间元件来说很难实现。

1.2 DG接入中间母线的影响

（1）当K1点发生短路故障时，B1切除故障后自动重合闸。B2将接受由DG流向K1的反向电流，反向电流可能会超过B2电流速断保护的整定值造成误动作。

（2）当K2发生短路故障时，而B1、B2不受影响，而DG的接入将使故障点电流增大，造成B3灵敏度提高，DG容量很大会引起与下游配合问题。

2 DG不同接入情况的算例分析

2.1 DG接入系统算例

系统容量为100MVA，电压为10.5kV， ，；输电线为LGJ -120/25，参数为：，。各段线路长度均为2km，DG电压是5kV。

2.2 DG不同接入情况的计算分析

3 DG接入配电系统的仿真分析

4 结论

通过以上分析可得知，分布式电源接入配电网不同位置时，对电网继电保护动作将会产生不同程度影响，有时甚至会导致保护误动或拒动。分布式电源接入配电网，当有发生故障时可采取与保护联动的方式将分布式电源直接退出配电网或让其孤岛运行，给小区域正常供电。

参考文献：

[1]崔金来，刘天奇.分布式发电技术及其并网问题研究综述[J].现代电力，2007， 24（30）：53-56

[2]孙明，余娟，邓博.分布式发电对配电网线路保护影响的分析[J].电网技术，2009.33（8）：104-107

[3]李乃永，梁军，赵义术，刘益青.考虑分布式电源随机性的配电网保护方案[J].电力系统自动化.35（19）：33-38

[4]Jenkins N， Allan R， Crossley P， et al. Embedded Generation[M]. London， UK： Institution Of Electrical Engineers， 2000，158-159

篇10

关键词：双回路供电 高压电源快切 电网继电保护

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0026-02

双回路供电是保证企业重要负荷不间断工作的重要方法，但双路电源切换的过程中会对电力系统造成冲击，如果冲击过大，可能会导致电网彻底断电，因此下文主要就高压电源切换装置的电源切换过程进行简单的讨论分析，重点讨论切换过程中可能会导致保护装置误动的原因，提出一种减小电源切换冲击的方法，从而保证负荷的正常供电。

1 高压电源快切过程概述

电力负荷的供电电源可能会由于设备故障等等导致母线的电源进线断路器跳闸，此时，与母线连接的电动机内还存在着残留的定子电流和转子电流，电动机的定子绕组会产生残留电压，随着时间的延长，残留电压的频率以及大小会逐渐减少，而母线上连接的负荷的大小、电动机的台数等相关因数会影响到残留电压衰减的速度。母线残压用uM表示，则uM表达式如下所示：

母线残留电压的存在说明这种情况下，电动机在发电状态下运行，感生电势为交流电，初始频率为（1-s0）ωs，异步电动机失电瞬间感生电势的频率为会发生突变，ω的初始值为s0ωs 。将母线残压进行简化，可以得到。

电源切换的过程中，备用电源和工作母线之间的频率的差值以及差拍电压会随着时间的延长不断增加，各相电流起始的角度差值会呈现周期性的变化，此时母线残留电压、备用电源以及差拍电压的变化规律见图1。

由图1可以明显的看出，差拍电压幅值ΔV在不断的振荡，当母线的残留电压衰减为0时，差拍电压不再发生变化，与备用电源额定电压值相同。

B、D、F点对应的压拍电压为额定电压的1.1倍，B点为快速切换方式下压拍电压最大的点，E点为同期捕捉切换方式下压拍电压最大的点。

2 电源切换对企业电网继电保护的影响

某企业电网系统有两条电源进线，两条电源进线的供电母线相同，因此两侧电源电压初始相角差可以记为0，它们分别通过降压变压器带一段母线，电网正常工作时，两段母线分裂运行，断路器呈现断开状态，当某一母线发生故障跳闸之后，快切装置动作，断路器闭合，两段母线同时由同一台变压器带动工作。故障电源与备用电源进行切换的过程中，母线残留电压逐渐减小，差拍电压的存在会冲击到供电系统，当冲击达到一定程度之后，电网中的继电保护装置可能会误动，电源切换对企业电网继电保护的影响主要有以下几个方面。

（1）电源切换过程中，差动保护装置两侧会呈现不同的TA暂态特性，差动回路在冲击电流的作用下会产生不平衡电流，会引发差动保护装置动作；由于差动保护二次回路接线会存在较大的差别，装置两侧的TA暂态特性、TA输出阻抗等等因素都会有所不同，电源切换过程中差动回路在冲击电流的作用下会产生较大的不平衡电流，会引发继电保护装置动作。

（2）电源切换过程中，两段母线间的备用电源变压器支路和联络线会出现冲击电流，一般情况下，联络线上都设置有定时限过流保护装置以及电流速断保护装置，如果电源切换过程中操作不当，可能会使这部分继电保护装置动作。备用电源变压器或者线路上也会安装定时限过流保护装置以及电流速断保护装置，这部分速断保护装置的设定值是根据电网中三相短路电流的最大值确定的，过流保护装置的设定值则是根据自启动电流与变压器励磁涌流的和确定，电源切换过程中，如果冲击电流较大，可能会引发备用电源的支路保护装置动作，导致切换失败。

（3）电源切换过程中，随着时间的延长，工作母线残留电压会逐渐减小，当残留电压小于一定值后，可能会引起电动机低电压保护装置动作，因此电源切换时间不宜过长。

3 快切装置与继电保护配合的措施

高压电源切换时，无论采用何种切换方式都会产生冲击，导致继电保护装置误动，使得备用电源切换失败，为了有效地防止继电保护装置跳闸，保证电源切换的成功，必须采取一定的解决措施。

（1）工作母线失压后，将不重要的负荷切除只留下系统中一些重要的负荷能够有效地减小电源切换过程中产生的冲击电流。实际的切换过程中，将部分负荷切除不会对母线残留电压的衰减产生较大的影响，但是冲击电流的峰值会大幅度降低，因此可以有效的避免继电保护装置误动作，提高电源切换的成功率。

（2）在继电保护中适当延时。电源切换时产生的冲击电流会存在一个较大的峰值，但峰值衰减十分迅速，暂态过程大概能够保持200 ms，为了让保护装置能够避过电流峰值，以避免继电保护装置误动，可以对系统中安装的继电保护装置进行适当的延时。部分情况下，电源切换过程中产生的冲击电流最大值可能不是第一个峰值，比如在与同期捕捉点相近的区域进行切换，因此，实际的延时设定需要根据具体的切换方案以及系统的详细情况进行分析讨论。工作人T须注意，继电保护参数不能随意修改，否则会影响到装置的安全性及可靠性。

（3）备用电源的电压和母线中残留的电压符合电源快速切换的需求时，为了保证母线残留电压衰减幅度较小，应该尽可能缩短切换时间，只有这样才能够有效减小差拍电压，保证电源切换时产生的冲击电流较小，一般情况下，为了提高电压快速切换的成功率，断路器合闸的时间应该保证在100 ms以下，真空断路器的合闸时间在50 ms左右，可满足这一需求。

（4）增加限流电抗器也是防止继电保护装置误动作，提高电源切换成功率的有效方法。电源切换过程中，备用电源变压器支路以及母线联络线中都会出现冲击电流，且电流的幅值较大，将故障限流器安装在这两个部位的低压侧能够增加线路的阻抗，可以限制故障电流，因此能够减小暂态过程中的冲击电流，避免继电保护装置误动作，但这种改进方法会增加系统的安装成本，仅作为一种备用方案使用。

（5）同期捕捉切换也是电压切换的重要方式之一，某些情况之下，与快速切换相比，这种切换方式对于电力系统的影响可能比较小，快速切换时，母线电压下降幅度比较小，但是与同期捕捉切换相比，母线残留电压与备用电源电压之间的相角差相对较大。实际的电压切换过程中，如果备用电源电压与工作母线电压之间的初始相角较大，电源切换时，母线残留电压与备用电源电压之间的相角差会更大，此时的冲击电流很可能会引起继电保护装置动作，使得电源切换失败，此时可以使用同期捕捉切换的方式进行，尤其是在工作母线负荷容量较大时，使用同期捕捉切换的方式进行切换电源，产生的冲击电流比较小。在某企业的电网降压站系统采用这种切换方式进行仿真实验，仿真结果如表1所示。

由仿真结果发现，E点是同期捕捉切换方式下最佳的切换点，将在该点进行电源切换产生的冲击电流与使用快速切换方式进行电源切换相对比，发现同期捕捉切换冲击电流较小。

4 结语

快切装置的使用对于提高企业内部部分重要负荷供电连续性十分有利，可以有效地避免负荷失电，为企业带来重大经济损失。但是，电源切换过程中存在着差拍电压，它会对系统带来一定的冲击，当冲击达到一定程度后，会使得系统的继电保护装置动作，导致电源切换失效，影响到系统的正常运行，为企业带来严重的损失。该文针对这一问题提出了几点相对应的解决措施，仅为相关企业的备用电源切换工作提供简单的参考。

参考文献