继电保护的差动保护范文

导语：如何才能写好一篇继电保护的差动保护，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】发电机；纵差动保护；定值整定

一、比率制动式纵差保护工作原理

比率制动式纵差保护的动作电流是在变化的，它随短路电流的变化而自动变化，保证外部短路故障不误动的同时又对内部短路故障有很高的灵敏度。

以发电机一相为例，规定一次电流流入发电机为正方向。当正常运行以及发生保护区外的故障时，流入差动继电器的差动电流为零，差动继电器将不动作。当发生发电机内部故障时，流入差动继电器的差动电流将会出现较大的数值，当差动电流超过整定值时，差动继电器判为发生了发电机内部故障而动作于解列发电机。

1、比较发电机机端与中性点电流的相位和幅值来判断故障点。

（1）当正常运行或外部故障时，I1和I2方向相同，大小相等，差动电流Id=I1-I2=0；制动电流Iz=（I1+I2） /2-I。

（2）当区内故障时，I1和I2反方向，差动电流Id=I1-I2=0故障电流，与I1和I2的绝对值的和成正比；制动电流Iz与I1和I2的绝对值的差成正比。

2、为了保证外部故障时装置不误动，故采用比率制动式差动元件，使动作电流跟着制动电流而变，外部短路电流越大，继电器的动作电流也越大，确保外部故障时，继电器能够可靠制动。

整定恰当的制动系数能保证区外故障可不误动，区内故障可靠动作。如图1中，采用双斜率的动作特性曲线，斜率1小些，是考虑到内部短路时有良好的灵敏度，斜率2大些，考虑到区外故障形成的巨大穿越电流会使两侧TA饱和程度不同，同时产生很大差流，提高斜率来提升制动能力，防止外部短路误动。

二、发电机纵差动保护原理

1、发电机纵差动保护动作逻辑关系

由于发电机中性点为非直接接地，当发电机内部发生相间短路故障时，会有两相或三相的差动继电器同时动作。根据这一特点，在保护逻辑设计时可作相应的考虑。当两相或三相差动继电器动作时，可判断为发电机内部发生短路故障；而仅有一相差动继电器动作时，则判断为TA断线。为了对付发生一点在区内接地而另外一点在区外接地引起的短路故障，当有一相差动继电器动作且同时有负序电压时也判定为发电机内部短路故障。这种动作逻辑的特点是单相TA断线不会动作，因此可省去专用的TA断线闭锁环节，且保护安全可靠。

2、发电机不完全纵差动保护原理

常规纵差动保护引入发电机定子机端和中性点的全部相电流和 ，在定子绕组同相相间短路时两相电流仍然相等，保护将不能动作。而通常大型发电机每相定子绕组均为两个或多个并联分支，若仅引入发电机中性点侧部分分支电流来构成纵差动保护选择合适的TA变比，就能保证正常运行及区外故障时没有差流，而发生发电机相间与匝间短路时都会形成差流，当大于整定值时，可切除故障。这种纵差动保护被称为不完全纵差动保护。

不完全纵差动保护可按下列原则选择配置中性点TA的个数

a/2≤N≤（a/2）+1

式中 N---中性点侧每相接入纵差动保护的分支数；

a---发电机每相的并联的分支总数。

由于发电机不完全纵差动保护仅引入了中性点的部分分支电流，因此在应用时要注意以下问题：

（1）TA的误差。发电机机端和中性点TA的变比不再相等，不可能使用同一型号的TA，因此TA引起的不平衡电流将会增加。

（2）误差源增加。除了通常的误差以外，不完全纵差动保护还会存在一些特别的误差源，如各分支参数的一些微小差异（气隙不对称、电机振动等）引起的不平衡。

（3）整定值。相对发电机完全纵差动保护而言，由于不完全纵差动保护的误差增加，在整定时应该考虑适当提高纵差动保护的动作门槛和比率制动系数。

（4）灵敏度。不完全纵差动保护的灵敏度与发电机中性点分支上TA的布置位置及TA的个数有密切关系。在应用不完全纵差动前应考虑进行必要的发电机内部短路故障灵敏度分析与计算。

三、发电机纵差动保护定值整定与实际中应注意的问题

1、纵差动启动电流按躲过最大负荷工况下的不平衡电流整定。最小动作电流应大于发电机额定负荷运行时的不平衡电流，即

式（3.1）

式中： ----可靠系数，取1.5；

Ie----发电机额定电流；

工程实际一般整定在0.1-0.2Ie，但若两侧TA型号不同，通常取高值，若实测差动保护中的不平衡电流大于此值，则需对定值进行重新整定。

2、斜率1应大于最大正常负荷电流下TA误差产生的不平衡电流，通常取20%。

3、拐点1是斜率1的终结点，应大于发电机最大正常运行电流。为使区内故障有高的灵敏度，希望制动电流在2.0倍的发电机额定电流以内时，动作特性斜率不要过大。

4、拐点2是过渡区的终点和斜率2的起点，应设置为使任一保护用TA开始饱和时的电流值。若保护用TA选为5P20，其饱和电流值很大，而发电机最大外部短路电流在6倍额定电流之内，一般取拐点6倍发电机额定电流。

5、实际应用中的注意事项

（1）针对发电机出口带断路器的系统，发电机纵差动保护机端TA与主变纵差动保护TA的选择要保证无死区，二者要有有交叉。当发电机检修且主变带厂用电运行时，禁止在主变纵差动保护的发电机机端侧TA通电，否则主变纵差动保护将会因试验电流而误动。

（2）按规定应定期检测发电机纵差动保护的不平衡电流，一旦其有增大趋势，应马上检查，分析原因，并做相应处理。

参考文献

[1]天津大学.电力系统继电保护原理.北京：电力工业出版社，1980.

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关键词：母线差动保护；CT饱和；误动

中图分类号：TM773文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）07-0034-02

一、事故前运行方式

某厂110KV母线为双母线加旁路母线的型式。2008年2月15日，出线万田II线111、万田I线112、万华线113、万安线114、万辛线115、万河线116、万七线117、万石线118、万桥线120及#1主变110KV侧主开关101、#2主变110KV侧主开关102运行于I母线，外线万梁119带01高备变空载运行于II母线。

二、事故过程

8：32：05 110KV万辛线115对端故障（辛四变高压污水喷到110KVII段PT及其刀闸上），先为B相接地，后为B、C相短路接地，最后发展为A、B、C三相短路，万辛线115零序保护II段动作开关跳闸，重合闸动作重合成功。

8：32：10 万辛线115再次故障（对端喷水越过故障点，停泵后污水回落），后加速启动“永跳”，同时，I母线差动保护动作，I母线上的所有开关跳闸。

8：46 合上#2主变110KV侧主开关102，合上#1主变110 KV侧主开关101。

8：58 合上110KV各线路开关（除万辛线115外），恢复对外供电。

三、WMZ-41A型母线差动保护原理简介

WMZ-41A型母线保护装置是新一代的微机母线保护装置，其保护原理采用复式比率差动原理，差动电流Id为各支路电流的向量和，制动电流Ir为各支路电流矢量取模值的和，在制动量的计算中引入差动电流，使得该继电器在区内故障时无制动，而在区外故障时有极强的制动特性。复式比率差动继电器非常明确地区分区内和区外故障，而且选取范围很广，灵敏度高。

WMZ-41A装置的差动回路是由一个母线大差动和几个各段母线小差动组成的。母线大差动是指除母联断路器和分段断路器以外的母线上所有其余支路电流所构成的差动回路；某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流构成的差动回路。其中包括与该段母线相关联的母联断路器和分段断路器。通过大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。逻辑如图1所示：

双母线内部故障时故障母线的选择，在双母线上总是把双母线作为整体设置总的母线差动保护。总差动保护在外部故障时有良好的选择性，在内部任一条母线故障时都能灵敏动作。WMZ-41A装置通过母线大差动判别区内和区外故障，通过各段小差动来选择故障母线。一般情况下，母线大差动的构成不受母线运行方式变化的影响，而各段母线小差动，则是根据各分路的分合闸位置，由母线运行方式自适应环节来自动地、实时地进行组合。发生母联断路器失灵（死区）故障时的逻辑行为：当母线发生死区故障，即母联断路器和TA间发生短路时，若II母差动作，切除母联断路器和II母线上各引出线断路器后，故障就会消除，I母线仍能正常运行。但是很显然母差保护会判I母线小差动有差流，而II母线无差流，从而切除I母线上各支路断路器和母联断路器，而母联电流仍存在。传统的母差保护将无法继续切除真正的故障点。WMZ-41A母差保护，有专门的死区故障逻辑，消除死区及母联失灵造成的无法切除故障的后果。在保护动作，发出跳开母联断路器的命令后，经延时，判别母联电流是否越限，若母联电流满足越限条件，且母线复合电压动作，则跳开电压不正常母线上的所有断路器。

四、保护误动原因分析

1．故障过程分析。110KV万辛线115线路较短，全长5.79公里，为近区故障；线路负荷较重，有功32MW，无功16MVAR；故障发展过程为单相接地相间短路三相短路，为转换性故障，性质较为特殊；故障时大电流三相短路，电流中的直流分量、谐波分量较大。故障电流、电压的部分录波波形如图2、图3所示：

2．电流互感器性能及其回路测试分析。保护人员对相关电流回路的电流互感器极性和伏安特性试验。表1为伏安特性试验数据：

由测量数据可以看出，随着试验电流的上升，该电流互感器逐渐出现饱和现象。

3．WMZ-41A装置动作情况分析。从录波数据上分析，故障时因电流互感器饱和的原因，110KV I母线相约有15A差流，而制动电流为仅为负荷电流，大约几安培，小于差动电流。WMZ-41A母线差动保护装置软件（V1.XX）版本设计方面存在缺陷，电压闭锁功能不完善，区外故障引起电流互感器严重饱和而形成差动保护启动的条件，造成保护误动。

五、经验教训及防范措施

母差保护误动的后果非常严重，因此必须加强母差保护的运行维护和管理工作，以保证动作的灵敏性、可靠性。针对该起事故，技术管理方面要采取措施，以防止事故重复发生。配合生产厂家对保护装置进行软件修改，杜绝区外故障引发母差误动或误切母联。针对电流互感器在故障时易发生严重饱和，设计部门在设计安装电流互感器时，准确计算最大短路电流，并做好电流互感器的选型。该厂重点做了以下工作：

1．南自厂已对该厂WMZ-41A差动保护软件进行了升级，版本由1.6B升级为1.6F，增加两项保护辅助判据：（1）波形对称判据；（2）间断区制动判据，升级前对区外故障的判据为半个周波，升级后延长为故障后1个周波，可以防止在CT严重饱和情况下保护的误动。

2．对110KV的4条线路万田II线111、万华线113、万安线114、万辛线115保护装置进行更新换代（装置由WXB-11S改造为PSL621C）。

3．研究110KV系统的运行方式，改变 110KV运行方式存在不合理的状况，在单母线差动保护动作时避免110KV对外供电全停。

4．加强保护装置的技术管理工作。

六、结论

本文讨论分析了WMZ-41A型差动保护装置在近区外故障时误动的原因，并对相应的防范措施进行了说明。我厂通过深刻分析事故原因、严格落实反事故措施，消除了该型保护装置的缺陷，极大地提高了110KV电网系统的安全稳定性。

参考文献

[1]WMZ-41A型微机母线保护装置技术说明书．

[2]WMZ-41A型微机母线保护装置使用说明书．

[3]贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京：中国电力出版社，1994.

[4]王春生，卓乐友，艾素兰.母线保护[M]．北京：水利电力出版社，1987．

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关键词：继电保护；差动保护；二次回路；检修分析

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

电力系统中的二次回路结构组成较多，其包括：测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器等所有的低压回路，由于回路结构的特殊性，其在电力系统运行过程中也发挥了多项功能优势但最近几年的运行检测发现，继电保护二次回路在运行中出现了各种问题，导致了线路结构受到损坏。“差动保护”是继电保护的主要形式，对其研究有着重要的意义。

1 继电保护对电力系统的作用

为了构建良好的电力系统运行秩序，在设备运作期间必须要配备相应的运行保护。其优势体现在：

①维护安全。最近几年对系统设备采取旧保护方式的设备，不仅故障发生率较高且给操作人员的安全也带来威胁。继电保护技术在数据信息安全性能的保护上作用显著，可有效避免外界因素干扰造成的装置受损等当电力系统正常运行之后，继电保护装置可以实现有效的防范监测。

②投资较少。继电保护装置本身的材料质量较小产品重量一般都比较小。这就给电力行业施工创造了有利条件，在电网运行期间结合新建的传输通道，大大降低了电力系统占据的空间。继电保护产品质量的减小对于系统安装施工的操作效率提升也有帮助，可显著降低电网运行的成本投入。

③性能优越。随着社会科学技术的发展，继电保护装置的这种材料属于绝缘物质，在使用过程中很难受到外界腐蚀作用的影响。在今后的各项电力设备运行技术发展阶段，继电保护装置产品的性能会变得更加优化，其“能力强”主要表现在抵制干扰、增强绝缘、防范电磁等方面。

④安装便捷。根据市场调查数据显示，我国市场上销售的继电保护产品的内部结构都在积极优化升级。高科技的继电保护产品带来的是故障诊断的高效率，同时在电能消耗上要比其他保护装置低得多。同时，继电保护装置在安装过程中操作方便，技术人员只需安装电气图纸操作即可。

⑤检测故障。从根本上看，继电保护是在电力系统的设备或元器件出现故障之后，对系统实施报警以提醒值班人员处理。另外，还可以对控制的断路器发出跳闸程序操控指令，以及时中断各受损设备的运行，从而达到保护设备或元器件的效果，这种高性能的故障防范功能是其他设备无法实现的。

2 二次回路故障的破坏作用

①破坏数据。这里的“误差”主要是针对电能表而言，在电网操作运用期间需借助电能表对整体能耗大小实施测量。企业也是按照电表上的数据来缴纳实际费用，而差动保护受损之后则会影响到测量数据的准确性。如：受到其他装置的干扰下常会出现不同程度的数据调动，对电网系统带来的影响较大。

②破坏线路。

对于情况严重的差动保护故障，其会阻碍差动保护装置功能的正常发挥，大幅度降低了差动保护的切断线路的能力。

这些会引起线路短路问题，程度严重时导致了差动保护结构错乱，若故障在长时间内得不到解决，也会因此影响到电力系统二次回路的运行。

③破坏能耗。差动保护故障出现后带来的直接影响则是差动保护受损，一般都表现在铜损、铁损量方面。该问题会导致差动保护运行效率降低，带来较大的噪声音量，给变电站操作人员的正常工作造成干扰。另外，差动保护耗损的变大也增加了电力系统的能源消耗，不利于各类电网的长期运行。

④破坏安全。电力系统中的故障是造成差动保护故障的场景因素，其会利用静电、电磁等方面的感应，对电力系统作业产生强大的干扰，引起电力系统运行的误操作。差动保护装置在发生故障之后容易引起不同的电磁反应，给差动保护正常作业的安全运行带来影响。

⑤破坏容量。故障发生之后电力系统的容量会出现不同程度的降低，如差动保护、断路器、电缆等，这些方面的功能指标异常后会促使电力设备的老化。情况严重时短时间作业内会损坏电力设备，中断设备的正常运行。由此破坏了电力生产的安全性，后期的电力系统运行会遇到各种阻碍。

3差动保护二次回路检修方法

差动保护是继电保护的常用方式，也是保护电力系统正常运行的重要设备。

①负荷检修。负荷过大给电流互感器造成的影响是超荷载运行，长时间运行下去会减短电流互感器的使用寿命。

因而，差动保护运行时要对电流互感器的负荷大小严格控制，根据实际运行需要适当降低电流互感器的励磁电流。降低二次负荷的方式：降低控制电缆的电阻、选择弱电控制用的电流互感器等，同时定期检查互感器的实际状态。

②质量检修。市场销售的电流互感器产品种类较多，具体使用时还是要结合具体的系统保护方式选择。

对于测电流过大的继电保护装置，在差动保护过程中则可以选择带小气隙的电流互感器，该装置的铁芯剩磁小，这一特点会使得电流互感器的饱和难度加大，提高了差动保护装置的性能。

该类互感器的励磁电流小，对失衡电流也有控制作用。

③电流检修。电流互感器是决定差动保护效果的重要元件，也是构建差动保护模式时需要重点分析的内容。

在电流互感器安装使用期间，要对互感器的使用型号合理选择。

最好使用差动保护专用的D级电流互感器；在经过保护装置的稳态短路电流时，电流达到最大值后需将差动保护回路的二次负荷控制在10%误差内。

④保护检修。除了电流差动保护之外，遇到一些操作难度较大的情况时也可以适当变化差动保护的形式。

比率差动保护则是差动保护运用较多的一种，将其运用于二次回路检修中也能发挥良好的故障诊断性能。比率差动保护的运行方式：当经过继电保护回路的电流值增大时，不断增强装置保护的性能，以防止故障期间保护装置出现误操作、误动等现象。

4 结束语

随着微机保护装置的普遍应用，保护装置内部的问题越来越少，而与继电保护装置相关连的二次回路上的缺陷有所增加，因此，二次回路维护的重要性突显出来。如何适应微机保护普及后的二次设备检修工作，是摆在我们面前需要探讨和解决的问题。只要能加强二次回路的工作，充分发挥微机保护的先进技术水平，继电保护系统将整体发挥其优势，为电力系统的安全稳定运行提供可靠的保证。

参考文献：

[1] 许海平，张家余，董锡君，等.厂用电继电保护系统仿真建模研究[J].哈尔滨工业大学学报，1996，（6）.

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【关键词】电力系统；继电保护；故障处理；二次回路

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

1 继电保护对电力系统的作用

为了构建良好的电力系统运行秩序，在设备运作期间必须要配备相应的运行保护 继电保护在电力系统出现故障时能够及时检测故障发生的因素，并判断故障的具置，向技术人员发送报警信号等，为故障问题的处理创造了条件。其优势体现在：

(1)维护安全，性能优越。继电保护技术在数据信息安全性能的保护上作用显著，可有效避免外界因素干扰造成的装置受损等。当电力系统正常运行之后，继电保护装置可以实现有效的防范监测。

(2)投资较少，安装便捷。继电保护装置本身的材料质量较小，产品重量一般都比较小。这就给电力行业施工创造了有利条件，在电网运行期间结合新建的传输通道，大大降低了电力系统占据的空间。继电保护产品质量的减小对于系统安装施工的操作效率提升也有帮助，可显著降低电网运行的成本投入。继电保护装置在安装过程中操作方便，技术人员只需安装电气图纸操作即可。

(3)检测故障及防范。从根本上看，继电保护是在电力系统的设备或元器件出现故障之后，对系统实施报警以提醒值班人员处理。另外，还可以对控制的断路器发出跳闸程序操控指令，以及时中断各受损设备的运行，从而达到保护设备或元器件的效果，这种高性能的故障防范功能是其他设备无法实现的。

2 继电保护故障处理的原则

继电保护的故障处理不是单纯的以继电保护人员的意志而进行需要按照一定的原则，这些原则如下：

第一， 处理继电保护故障时要保持正确、冷静的态度。电力系统的发电机等设备在运行过程中，继电保护装置的连接片要根据运行方式的变化而进行相应的投、退处理。在进行这两项处理时要求工作人员同时进行，而且要经过细致的辨别清楚后，才能够操作。而且对于跳闸回路的连接片来说，只有相应的开关在运行的过程中才能够投入。

第二，能够根据信号状态准确判断故障发生点。在继电保护现场中出现的光子牌信号、事件记录以及故障录波器所采集到的图形、继电保护装置的灯光信号或者其他信号等都是对继电保护的故障进行处理的基础依据。所以，在对继电保护的故障进行处理之前，要对这些信号进行分析，判断出信号处的故障和真伪。同时，根据这些信号所提供的有效信息迅速的采取适当的处理措施，这才是处理继电保护故障的关键之所在。

第三，对人为故障要给以紧急处理。正确处理人为故障时继电保护故障处理中一个非常重要的问题。一旦根据继电保护现场所提供的信号故障信息，没有找到导致故障发生的原因， 或者当断路器在断路之后没有发出相应的警告信号， 当这两种情况发生时，会给故障处理增加很大的难度，因为，继电保护人员根据已知信息无法正确的判断出这些故障时有人为造成，还是继电保护设备、装置自身发生的故障。所以在处理中这类故障时首先要弄清楚的就是发生故障的原因。在继电保护现场中，现场运行人员的基础技能水平不高，对故障也缺乏足够的重视程度，没有及时的采取正确的处理措施，操作时的误碰等都会导致人为故障。所以，如果发生了人为原因造成的继电保护故障，要对这些故障的实际状况如实反映， 以便工作人员能够进行准确的分析， 同时对于导致这类事故的原因及处理方式也要给以记录，避免再次发生类似的故障。

3 差动保护二次回路检修方法

差动保护是继电保护的常用方式，也是保护电力系统正常运行的重要设备。为了让差动保护作用得到全面的发挥，技术人员或操作人员在调试、控制差动保护设备时必须要注意多个方面的控制，为差动保护设备营造一个良好的运行环境。通常，对差动保护二次回路故障采取的处理措施多数是对电流、互感器等方面实施优化调控。

(1)负荷检修。负荷过大给电流互感器造成的影响是超荷载运行，长时间运行下去会减短电流互感器的使用寿命。因而，差动保护运行时要对电流互感器的负荷大小严格控制，根据实际运行需要适当降低电流互感器的励磁电流。降低二次负荷的方式：降低控制电缆的电阻、选择弱电控制用的电流互感器等， 同时定期检查互感器的实际状态。

(2)质量检修。市场销售的电流互感器产品种类较多，具体使用时还是要结合具体的系统保护方式选择。对于测电流过大的继电保护装置，在差动保护过程中则可以选择带小气隙的电流互感器，该装置的铁芯剩磁小，这一特点会使得电流互感器的饱和难度加大，提高了差动保护装置的性能。该类互感器的励磁电流小，对失衡电流也有控制作用。

(3)电流检修。电流互感器是决定差动保护效果的重要元件，也是构建差动保护模式时需要重点分析的内容。在电流互感器安装使用期间，要对互感器的使用型号合理选择。最好使用差动保护专用的D级电流互感器；在经过保护装置的稳态短路电流时， 电流达到最大值后 将差动保护回路的二次负荷控制在10％误差内。

(4)保护检修。除了电流差动保护之外，遇到一些操作难度较大的情况时也可以适当变化差动保护的形式。比率差动保护则是差动保护运用较多的一种，将其运用于二次回路检修中也能发挥良好的故障诊断性能。比率差动保护的运行方式：当经过继电保护回路的电流值增大时，不断增强装置保护的性能，以防止故障期间保护装置出现误操作、误动等现象。

4 搞好系统回路的检查工作

电力系统是差动保护二次回路正常运行的前提，在实际运用过程中必须要对电力系统实施严格的控制管理，通过对系统的更新升级来增强运行性能。实现电力系统的更新应该根据收集到的各项数据信息进行收集、分析、处理、归纳，以从多个方面的控制继电保护装置的有序性。

(1)回路结构检查。分析数据信息是电力系统操作的必经环节，差动保护涉及到的电力信息是多方面的，这就需要做好不同信息的分类处理。系统分析可以实现电力自动化操作，对相关信息处理后结合文字、符号、图表来描述信息结果。系统分析包含系统界面、内部接口、功能等。可以通过模拟仿真来检查系统中的继电保护情况。

(2)回路功能检查。新时期我国工业运用的电力系统是高性能的装置，在规划系统时要掌握具体的系统功能分配。引进操作系统前电力要弄清系统用于处理哪些传输信息，然后对硬件资源、系统模块结构图、模块设计说明书等方面综合考虑，最后由编程人员完成系统结构的编排设计。

(3)回路调试检查。当操作系统基本模型出来之后，技术人员要对设计好的电力系统进行模拟调试，通过计算机网络模拟来发现系统存在的不足之处。技术人员在安装系统后也要适当调试操作，对用到的数据库、软件、图形等都合理调试一番，确认无误后才能投入到差动保护运作中。

(4)回路操作检查。电力系统在运行阶段会遇到各种异常故障，影响了系统内部结构性能的正常发挥。在构建操作系统时应注重系统检查环节的布置，通过安装相关的检测装置对系统实时检测及时掌握数据信息的具体状况，根据差动保护二次回路的实际需要设计方案。

5 结语

综上所述，继电保护在电力系统中发挥了重要的作用，不仅维持了系统的正常运行，也保证了系统内部各项装置的有效运行。电力企业在充分认识继电保护作用的同时，也要做好相关保护装置的故障处理，差动保护作为继电保护的重要形式，可以为其他继电保护装置提供指导。随着电力科技含量不断提高，保护装置不断地更新换代，要保证电网安全稳定运行，必须不断提高管理水平，完善继电保护相关管理制度，加大人员培训力度，增强继保人员的工作责任心，变被动管理为主动管理，才能防患于未然。

参考文献

[1]刘健。张志华，张小庆，郑剑敏．继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理[J]．电力系统保护与控制，201l(16)．

[2]陈艳霞。尹项根．基于多Agent技术的继电保护系统[J]．电力系统自动化。2010(5)．

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关键词：电力系统；继电器；可靠性

中图分类号：TM8 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 06-0019-01

一、继电保护的组成以及其工作原理

电力系统和电力传输系统在供电的过程中会出现故障，但因为故障的不可预见可能引起电流或电压急剧变化，并且相位角改变，为防止此问题继电保护由不同原理功能出现不同的继电保护器。

（一）对继电器的分析。按继电器的功能促成分为：a.机电型继电器；b.整流型继电器；c.静态型继电器。其机电型继电器中包括感应式、电磁式、极化式继电器等，静态式继电器包括晶体管集成电路继电器等。除此之外按输入的电气量的变化特性还有度量继电器：这种继电器直接对于被保护数额倍的电气量变化敏感。其中有电流继电器、正序负序零序继电器、频率阻抗差动继电器等。

（二）继电器的组成以及原理。继电器通常是由测量模块、逻辑模块、执行模块组成。其原理为：输入信号经测量模块，逻辑模块，由执行模块执行，再输出信号，最后保护输出。其中的输入信号就是电力传输的系统保护对象的信号，测量模块会采集来自与被保护对象相关联的特征信号，并且有所给的定值进行对比，其结果送至逻辑模块。逻辑模块根据多种参数的组合逻辑运算，所计算出的值决定了是否进行动作。

二、继电保护中常见的故障影响及排除研究

（一）互感饱和对配电系统中的影响。电流互感饱和会影响变电设备以及配电保护，而随着配电系统负荷的增容，系统一旦短路，电流会很大，甚至达到电流互感器额定值百倍量级的电流。通常短路时，互感器的误差会随一次短路电流倍数的增大而增大，在电流速断保护灵敏度较低时可至阻止动作长生。线路的短路时，因为互感器的电流饱和，感应到的二次电流极小，也可能致使保护装置无法按正常工作。而当在配电的出口线动作致使进口线动作，就会使配电系统断电。

（二）开关保护设备选择不当引起影响。选择合适的开关保护设备也是相当的重要，现今，很多配电系统都将开关站建立在高负荷密集区域，也就是变电所—开关站—配电变压器方式输送。没有继电保护自动化的开关站，大多采用组合继电器设备系统实行保护作用。一般的，符合开关组合电器只在直接带配电压设备的出口线路中选用，且大多数为熔断器与负荷开关组合，所以故障出在配电所出口处时，开关站会断电跳闸。

（三）如何排除机电保护系统故障信息。信息故障处理模块主要实现如下功能：（1）与不同的厂站端子系统通信，取得各类的实时信息同时经行处理以及显示和存储。（2）查询统计主站和子站历史记录并分析，通过故障两端的数据，进行双端测距，来完成复杂的运算，精确定位故障点，最后由故障分析结果自动对相关装置的动作进行判断。

（四）如何排除继电保护中常见的隐性故障的。通过实际的调查，现今在用电系统上有超过75%的停电事故都是因电力保护系统所引起的，而继电保护又有很多故障，目前已成为电力系统工程人员正在研究解决的热点问题，多数文章中都强调分析继电保护隐形故障。对中要的输电线路来说，跳闸元件故障时全部的本地和远地的跳闸指令有效。因此所有的设计要求一个更加可靠的机电保护系统。只有完成这样的设计后才会使一个配电系统正常运行时足够安全。

三、几种典型差动继电器的比较

在现今的电力系统和电力传输系统的继电保护中，母线的保护非常重要，母线保护的最基本的继电器类型是量度继电器的电流差动继电器。通过基尔霍夫电流定律就可以深刻理解其工作原理。在母线上有多个设备终端，任何时刻流入系统的总电流为零，如果令总电流唯一定制Ic，则Ic=0，成Ic为母线保护的差动电流。如果母线故障发生，电流Ic发生变化母线保护便开始作用，有效的切断母线上的故障点。以下是对电流差动继电器和比率差动继电器的比较分析。

（一）电流差动继电器的特性。电流差动继电器的动作特征：当电流互感器存在的误差是0.1的时候，电流动差继电器就会发生误判断，从而导致错误的动作产生。换言说，电流动差继电器只能用于较小的电流流出的母线系统。

（二）比率差动继电器的特性。比率动差继电器的动作特征：抗CT误差能力比较强，并且适用于母线短路电流达到50%的情形下。但是不同的系数所对应的电流流出值也是不同的。

四、继电保护装置可靠性的提高方法

通过上述的分析可得知，继电保护系统关系到电网安全和稳定的运行，是电力以及电力传输系统的重要组成设备。可以选择通过加强二次回路的维修和检护，来实现实时的状态检修，整理统计故障点以及出现的故障缘由，促进规范的管理操作规程，加强设备冗余的设计等。

五、展望继电保护的发展

1.网络化：当前计算机网络在信息处理和数据通信的过程中起到为国家的能源以及国民经济建设的重要作用，网络化信息所带来快捷和便利，现已逐步开始得到在电力传输与配电系统当中的广泛应用。

2.信息化：随着现代通信技术飞速的发展，基于CPU核来实现的硬件保护措施也在不管得到提高，由自动化芯片控制使用的电路已经经历了从16G到32G位单CPU结构的微机保护发展到32G位多结构的发展阶段后来又发展到了总线结构，其性能与影响速度大大的得到提高，现已开始得到广泛的应用。

3.智能化：近几年来，例如神经网络、模糊算法、遗传算法等的人工智能技术广泛的应用在了电力系统自动化相关的领域中，而在继电保护领域中的应用和研究也日益兴起。因此在实现继电保护的信息化条件下，使得保护、测控、数据通讯一体化，同时并逐步实现继电保护的智能化，成为了现今乃至今后电力以及传输系统继电保护技术主要发展方向。

电力系统的安全性以及电力传输问题关系到人们的日常生活甚至是国家的经济发展，其安全的重要性更尤为重要，因此电力系统继电保护的关键性较为显著。为了顺应现代化的脚步，提高电力工作的安全性，运行便捷性，工作简洁性所采取的保护措施正在完善的过程中。又由于快速发展的智能科技的介入，电力继电保护系统运用了通信技术，正在进一步的向智能化转型。进一步改造的电力系统会更好的为国民经济造福，提高我国电力系统各项性能。

参考文献：

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关键词：背景及意义；继电保护；变压器保护；配置；发展趋势

一、 课题的背景及意义

继电保护的主要任务是自动、迅速地将故障元件从系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它部分迅速恢复运行。继电保护对电力系统的安全运行具有重要意义。

电力变压器是电力系统的重要电气设备，随着电力工业的迅速发展，电网的规模和密集程度越来越大，其负荷也越来越大。电力变压器的故障时有发生，尤其是大型电力变压器，其能否正常巡行将影响整个电网架构的可靠性和安全性。基于此对电力变压器的常见故障和不正常状态进行分析，根据变压器的容量大小、电压的高低及重要程度，设计合理的继电保护装置。

电力变压器的内部故障一班分为二类，油箱内故障和油箱外故障。不正常状态一般包括过电流、过负荷、过励磁、油面降低或油位升高等。采取的保护配置有主保护和后备保护，主保护包括比率差动、差动速断的差动保护和本体轻重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放、冷控失电、油温高、油位高低等的非电量保护，后备保护包括高、中、低后备保护。

随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，对电力系统运行控制的有效性提出非常高的要求，同时对电力变压器保护提出了更高的要求。

2.我国电力变压器继电保护发展现状

回顾我国电力系统的继电保护技术发展的过程，完成了机电式、晶体管、集成电路和计算机继电保护四个历史剪短。60年代是我国机电式继电保护大量使用的年代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护已开始研究，60-80年代是晶体管继电保护发展和广泛使用的年代。70年代中期，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究，80年代末产品形成系列，逐渐取代晶体管保护，这是集成电路保护时代。国内微机保护的研究开始于70年代末，起步较晚，发展迅速，可以说90年代开始已进入微机保护时代。目前，在高压线路、低压网络、各种主电气设备如电力变压器都有相应的微机保护装置在系统中巡行。由于我国经济发展不均衡，地区差异等因素，也存在多种保护方式并存的情况。

三、 电力变压器保护中存在的问题

目前电力变压器继电保护装置被广泛应用，自动化水平也正在不断提高，但其仍然有不完善之处。

1、励磁电流及涌流问题

励磁涌流是变压器所特有的，在变压器空载投入电源或外部故障后电压恢复过程中，会出现励磁涌流。合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很大的冲击励磁电流，可以达到变压器额定电流的5至10倍。励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量；中小型变压器励磁涌流大（可达10倍以上），衰减快；大型变压器一般不超过4-5倍，衰减慢。由于内部磁路的关系，变压器励磁电流成了差动保护不平衡电流的一个来源。变压器正常运行时，励磁电流通常低于额定电流1，所以设定差动保护动作值可准确判断变压器内部故障与外部故障。但是，电力变压器运行条件复杂，当变压器过励磁运行时，励磁电流可达到变压器额定电流的水平，将会引起差动保护的误动作。另外，励磁涌流可与短路电流相比拟，励磁涌流经电源侧，造成变压器二测电流不平衡，导致差动保护误动作。为保证变压器差动保护正常工作，应根据实际情况采取措施予以消除。

2、110KV变电站电力变压器零序保护存在的问题

在有效接地系统中，变压器中性点对地偏移电压被限制在一定的水平，中性点间隙保护不会产生作用。配置间隙保护的目的，是为了防止非有效接地系统中零序电压升高对变压器绝缘造成的危害。只有当系统发生单相接地故障，有关的中性点直接接地变压器全部跳闸，而带电源的中性点不接地变压器仍保留在故障电网中时，放电间隙才放电，以降低对地电压，避免对变压器绝缘造成危害。间隙击穿会产生截波，对变压器匝间绝缘不利，因此，在单相接地故障引起零序电压升高时，我们更希望由零序过电压保护完成切除变压器的任务。相反，间隙电流保护则存在一定程度的偶然性，可能因种种原因使间隙电流保护失去作用，从这个意义讲，对于保护变压器中性点绝缘而言，零序过电压保护比间隙电流保护更重要，零序过电压保护通常和间隙电流保护一起共同构成变压器中性点绝缘保护。所以仅设置间隙电流保护而没有零序过电压保护是不够完善的，特别是当间歇性击穿时，放电电流无法持续，间隙电流保护将不起作用。

3、微机保护设计中主变后背保护的探讨

主变10kV侧仅装10kV复合电压过流保护并不能满足速动性要求。在保护整定中，三卷主变10kV侧过流的时间一般整定为2.5s或3.0s，双卷主变10kV不设过流保护，而110kV侧过流时间达2.0s或2.5s。现系统的容量越来越大，10kV侧短路电流也越来越大。随着10kV短线路不断增加，10kV线路离变电所近区故障几率也越来越大，由于开关拒动或保护拒动短路电流较长时间冲击变压器，对变压器构成极大威胁。

四、总结

继电保护对电力系统的安全运行，起着不可替代的作用，是电力系统正常运行的重要保障。随着科学技术的发展，继电保护技术呈现出微机化、网络化、智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展趋势。本文有一些论点存在局限性，未能从深度和广度来探讨，要做好继电保护，就要对继电保护原理和应用有深刻的了解，及时掌握继电保护新产品的开发和应用，关注继电保护的发展方向。

参考文献：

[1] 杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用.第一版.北京：中国电力出版社出版，2006.8

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【关键词】差动保护；事故；电流饱和；改进方案

【中图分类号】TM773

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0329-01

0　引言

国电南自厂的PSTl200主变微机保护在全国各变电站已广泛应用，按照国网公司安全反措要求，220kV

以上电网系统必须实现保护双重化，200kV吕墅变就是采用PSTl200主变微机保护，并且实现保护双重化，本文结合2009年4月25日的PSTl200主变微机保护误动事故对该型号保护的差动保护功能进行分析探讨，指出其存在的问题，并提出相应的解决办法。

1　事故及继电保护动作情况介绍

1.1　事故经过

2009年4月25日，6时21分12秒653毫秒，200kV吕墅变2号主变35kV侧Ⅱ段母线出线炼焦线过流Ⅰ段保护动作，二次动作电流76.05A（折算到一次为4563A），6时21分12秒773毫秒，35kV炼焦线重合闸动作，6时21分12秒883毫秒，35kV炼焦线过流Ⅰ段保护动作，6时21分13秒873毫秒，2号主变第二套保护差动保护启动，6时21分15秒113毫秒，2号主变第二套保护差动保护出口。其事故前系统局部电流潮流图，如图1所示。

1.2　继电保护配置及保护动作情况

2号主变差动保护有两套差动保护，A屏配二次谐波原理差动保护，B屏配波形对称原理差动保护，2号主变保护动作信息如下：

（1）35kV炼焦线开关保护装置动作信号

6时21分12秒653毫秒炼焦线过流I段保护动作，二次动作电流76.05A（折算到一次为4563A）；

6时21分12秒773毫秒35kV炼焦线重合闸动作；

6时21分12秒883毫秒35kV炼焦线过流Ⅰ段保护动作。

（2）2号主变保A屏差动保护（二次谐波原理）装置动作信号

6时21分13秒304毫秒差动保护启动。

（3）2号主变保B屏差动保护（波形对称原理）装置动作信号

6时21分13秒873毫秒2号主变的B屏差动保护启动；

6时21分15秒113毫秒2号主变的B屏差动保护出口动作。

2　事故情况分析

2.1　故障分析

对于2号主变差动来说，35kV炼焦线的线路故障时区外故障，但是从图2中可以清晰的看到，2号主变的35kV侧二次电流发生严重畸变（A、B、c三相，特别是B相的波形严重变形），35kV侧CT发生饱和导致二次电流无法如实反映一次电流，形成差流。

理论上，高、中压侧同时为低压侧提供短路电流，但我们根据现场的实际数据可以得到，高、中压侧电流之和远大于低压侧电流，也就是说低压侧由于CT饱和的原因，已经无法正确传变数值很大的短路电流，缺失了很大一部分，而缺失的这部分电流就是差动保护感受到的差电流，差电流达到差动保护的定值时候，差动保护就会动作。

2号主变B套保护ABC三相分别有差动电流1.6A、2.7A、1.5A，最大制动电流为B相，幅值为4.9A，该差动保护整定值为1.2A，符合保护动作条件。从录波图看，二次故障对变压器高压侧电流的幅值与波形基本一致并接近为正弦波，但低压侧二次故障时的故障波形有较大差异，第二次故障波形有较大的暂态分量，BC相的幅值与波形明显减小并偏向于时间轴的一侧，导致差流出现并大于整定值出口动作。

对于是A屏差动保护动作还是B屏差动保护动作，要视具体情况而定了，两个A屏和B屏的差动保护都在第一时间内启动了，但是只有B屏差动保护出口动作了，这和两套差动保护的原理和保护定值有关系，按照一般的原理来说，和220kV线路的双重保护一样，哪个保护先启动，哪个保护是最后的出口，这些存在随机性和不确定性。

2.1　误差分析

在分析故障报告时，我们在和故障录波器显示的差流的大小和保护设备上显示的差流有点误差，但是这些与打印纸的和打印设备有关，短路电流比较大，每个方格显示的电流也比较大，误差也是在许可范围之内的。

3　继电保护暴露出来的问题

本次故障造成主变差动保护动作的根本原因在于CT饱和后产生很大的差流。在故障后设备检查过程中，发现2号主变35kV侧差动保护用CT绕组为P级，CT的额定电流为300A，本次故障电流为4563A，达到额定电流的15.1倍，因为“差”动保护有其特殊性，由于正常运行过程中，是不可能有差电流的，只有故障时才会有差电流，因此“差”动保护的动作值往往很灵敏，这就对电流互感器提出了更为苛刻的要求，尤其对故障时流过极大故障电流的电流互感器，必须要求构成差动保护电流互感器抗饱和能力非常强，过负荷能力和暂态性能要求都比很高。差动保护对防止CT饱和的能力有限，虽然微机差动保护中比率制动可以在一定程度上防止CT饱和造成的保护误动，但本次故障中由于低压侧故障电流太大，CT饱和后形成的很大差流已经超越了比率制动保护的制动范围。

4　防范及改进措施

为保证主变差动保护能够正确动作应对作以下改进：

（1）提高主变的抗CT饱和能力，第二套保护的差动电流做了调整，把原来的0.6Ie改为现在的0.8Ie，这样可以提高差动保护可靠性，但是也相应的削弱了保护的灵敏性。

（2）考虑主变35kV侧选用过负荷能力更高、暂态性能更优的电流互感器。

（3）改进差动保护程序，提高保护抗CT饱和能力。当发生故障后，电流互感器需要经过一定时间才饱和，在电流互感器线性工作期间，外部故障时保护装置感受到的差流是很低的。电流互感器饱和后，差流可能显著增加。区外故障时，电流互感器周期性处于线性区时没有差流，处于饱和区时有差流。而区内故障时，不管电流互感器在线性区还是处于饱和区，始终都是有差流。利用这个特点，可以判别互感器是否饱和。

（4）CT饱和后其励磁阻抗大大减小使其内阻抗大大降低，CT饱和后二次电流中含有很大的二次和三次谐波分量，利用这些原理可以实现其CT饱和鉴别元件，用于闭锁其差动保护出口，目前在母线差动保护中广泛应用，但是在国内主变差动保护中很少用到。

参考文献

[1]陈德树.继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，1989

[2]朱声石.高压电网继电保护原理与技术（第二版）[M].北京：中国电力出版社，1995

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关键词：电力变压器 继电保护装置 运用

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0238-01

引言

电力企业是中国的基础能源单位，随着近年来电网规模的不断扩大，就要对电力变压器合理应用。电力系统安全稳定地运行，继电保护装置所发挥的作用是需要高度重视的，特别是对电力变压器的保护，不仅使变压器运行安全，而且能够保证变压器持续运行，提高运行效率，降低故障发生率。

一、电力变压器的继电保护方案

电力变压器要科学有效地运行，就要对可能发生的故障进行分析，以采取相应的继电保护方案，做到保护到位。一旦有故障发生，继电保护装置就可以及时作出反应，启动断路器将故障线路切断，并发出警报信号，让运维人员采取必要的技术措施，确保故障及时消除[1]。继电保护装置对变压器实施保护，还可以起到一定的后备作用。

1.电力变压器的继电保护采用差动保护方案

通常在电力变压器的套管以及引出线部位都会出现短路故障。变压器的容量如果超过6.3兆伏安，就需要对速断保护装置进一步强化，当变压器处于并列运行状态的时候，就要对继电保护装置进行检查，保证其正常运行。电力变压器如果有备用电压器，或者是变压器处于独立运行状态，就需要对后备保护时限合理控制。如果短路故障已经超过0.5秒，就需要采用快速切断保护措施。如果变压器的容量已经超过6.3兆伏安，速断保护就很难发挥保护作用，此时，就要采用纵差联动保护[24]。当高压侧电压已经超过330千伏的时候，采用双重差动保护就可以对故障有效解决。对于变压器组的控制，启动断路器就可以发挥保护作用。如果没有连接断路器，就可以采用差动保护措施。

2.电力变压器的继电保护采用瓦斯保护方案

电力变压器运行中，如果存在故障，为了能够让故障充分实现，就需要采取瓦斯保护措施。如果线路产生短路、油面降低等等，采用瓦斯保护方案可以保证油浸式变压器良性运行。对于变压器而言，瓦斯保护是非常重要的，能够将故障有效地反映出来。比如，电力变压器的油箱内部、绕组匝间或者铁芯如果存在短路问题，启动瓦斯保护就可以确保保护各位灵敏，加之结构简单，如果电路存在故障，瓦斯保护就可以立即启动。瓦斯保护还会受到诸多因素的影响而引起误动作，因此需要对影响因素予以高度关注。

3.电力变压器的继电保护采用过电流保护方案

电力变压器的继电保护采用过电流保护方案，如果变压器运行中存在电流故障，救护立即反映。如果瓦斯保护不发挥作用，过电流保护就可以发挥后备保护作用。复合电压启动的过程中，也需要采用电流保护措施。另外，还要实施必要的阻抗保护，通常电流保护灵敏度不高的情况下就可以采用阻抗保护，由于其具有较高的灵敏度，因此应用是非常广泛的。

二、电力变压器运行中继电保护装置保护的具体应用

1.继电保护装置的差动保护

电力变压器运行中继电保护装置可以起到差动保护作用，即电流得以加强，通过对比电流相位，以起到差动保护的作用。对电力变压器实施差动保护，就是对电流互感器采用环流接线的方式。如果电力变压器运行正常，没有内部故障产生，差动继电器的电流趋近于“0” [3]。其中的原因是多方面的，主要是由于电流不平衡所导致的。由于电流比较小，继电保护装置无法有效地启动保护动作。

压器的内部有故障产生，加强差动继电器的电流，就可以发现电流强度已经超过了动作电流。当继电保护装置启动保护动作，就要同时启动断路器以将故障线路切断，同时发出故障警报。继电保护装置的差动保护具有非常高的灵敏度，而且具有良好的选择性，操作也非常简单，不仅可以明确区分内部故障和外部故障，而且可以独立运行，并不需要采用保护配合措施。电气主设备要处于良好的运行状态，就需要采用差动保护措施保护好线路。

2.继电保护装置的瓦斯保护

电力变压器的油箱内部如果有故障产生，就要对故障位置的电流变化予以充分考虑。如果电力变压器油由于电流变化产生过热的现象，就会分解出质量比较轻的气体。这些气体会从油箱部位逐渐流向油枕，同时变压器油本身的体积也会快速膨胀，很容易产生严重的故障。当气体向油枕冲击的过程中，变压器油的油面就会逐渐降低，此时，就会启动瓦斯保护信号[4]。如果电力变压器产生线路短路的问题，就会受到故障电流影响，在油隙间的油流速度加快，同时绕组外侧也会存在很大的压力差变化。此时，继电器保护装置产生误动作的几率是非常大的。如果电力变压器产生了穿越性故障，在强电流的作用下，绕组产生动作并发热，绕组的温度快速提升，油是体积就会膨胀，继电保护装置就会陈恒误动作。

3.继电保护装置的后备过流保护

电力变压器的后备过流保护是保证变压器稳定运行的关键，包括电力变压器的线路以及各侧母线都要采用继电保护装置实施保护。为了确保双绕组变压器处于良性运行状态，强化继电保护装置的后备过流保护是非常必要的。对于电力变压器的主接线要实施时限保护，以避免故障发生。三绕组变压器通过继电保护装置强化后备过流保护，就是要保护好主电源的一侧，带两段时限，以在短时间内启动断路器将故障线路断开。此外，还要保护好主负荷侧，以保证电力变压器的灵敏性。

结束语

综上所述，变压器是电力系统的核心部件，其运行质量直接关乎到电力系统的工作状态。采用继电保护装置对变压器实施保护，可以确保变压器处于持续稳定的运行状态，以提高电力系统的运行效率，为电能用户提供高质量的电力服务。

参考文献

[1]雷钰.电力变压器继电保护设计的探讨[J].科技与企业，2013（19）：285―285.

[2]温源.500kV电力变压器继电保护问题探析[J].中国电力教育，2013（36）：209―210.

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关键词：继电保护；光纤通道；超高压输电线路

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0123-03

1 高压输电线路和线路继电保护发展过程

采用不同工作原理，构成超高压输电线路全线快速主保护，代替传统以高频保护为输电线路全线主保护的理念。以我厂三利甲线线为例，三利甲线在1986年9月投运时，名称为三火线是我厂到大庆火炬变的一条220kV输电线路，线路全长151公里，配置老式电磁型继电保护（相差式高频保护、PJH-11D型三段式距离保护、JZZC-3型四段式零序综合重合闸保护）。1996年三火线TT接肇东变，三火线更名为三肇线，线路全长78公里，并配置WXB-11型微机保护。1999年8月按省局继电保护处线路实现双套保护要求，又增加一套WXB-11型微机保护。2010年三肇线TT接松北变，三肇线更名松三线，线路全长41公里，同时更换线路微机保护B相为RCS-901型光纤纵联微机保护，C相为PSL-603GM型光纤纵差微机保护。2011年松三线TT接利民变，松三线更名为三利甲线，线路全长11公里。B相保护升级为RCS-902BFM型光纤纵联微机保护，C相不变。短短几年间线路长度缩短了十几倍，继电保护由单套常规保护发展到双套微机保护，而且取消原有的载波高频保护，取而代之的是光纤纵联微机保护。光纤通讯技术在高压输电线路继电保护中的广泛应用，使高压输电线路微机继电保护工作原理多元化，采用相电流突变量原理启动保护，改变相电流或阻抗启动原理的常规保护，同时用干簧继电器代替常规继电器，动作回路用集成电路完成，大大提高继电保护的快速性。

2 高压输电线路现在继电保护装置配置优缺点

WXB-11型微机保护是在传统电磁保护以及WXB-01型微机保护的基础上，以四个硬件相同的插件配置不同的软件构成高频保护、距离保护、零序保护和综合重合闸线路保护。

2.1 RCS-902BFM方向保护装置优点

（1）可以实现传统高频保护、距离保护、零序保护、综合重合闸保护的所有功能。

（2）采用四个独立CPU分别完成各保护，防止任一个CPU故障时影响其他保护使用，并且提高了保护动作的快速性。而WXB-01型微机保护采用一个CPU完成高频保护、距离保护、零序保护、综合重合闸保护功能，任一个CPU故障则影响其他保护运行。

（3）采用相电流突变量启动保护原理，大大提高了保护动作的正确性。具有较完善的在线自检功能，可以及时发现保护出现的问题。

（4）通过人机对话可以完成正常维护、定值更改、调试等功能，和传统电磁型保护相比操作方便，减少了运行中维护量和检修工作。

2.2 RCS-902BFM方向保护装置在现场实际应用中存在的不足

（1）保护动作后，故障报告必须通过打印机才能读取故障报告，一旦打印机出现问题时，无法读取故障报告，将影响故障处理速度；（2）装置信息没有汉字化，解读报告时易出现错误；（3）人机对话操作键盘使用率高易损坏；（4）装置封闭不严，内部集尘严重，易造成装置异常。

RCS-902BFM方向保护装置由工频变化量方向和零序方向为主保护（包括突变量快速I段和零序二、三段保护）和距离保护、重合闸构成全线路保护。

2.3 PSL-603GM型光纤电流差动保护装置优点

（1）采用光纤通道，并且增加远传、远跳功能，提高了主保护动作的快速性；（2）高频通道的取消，避免了由于载波通道出现问题，造成主保护退出；（3）增加液晶显示。避免由于打印机的问题而无法读取故障报告；（4）保护装置显示及打印信息汉字化，简单易懂。提高了故障处理速度。

2.4 PSL-603GM型光纤电流差动保护装置在现场实际应用中存在的不足

（1）控制室没有光纤通道监视设备，通道出现异常时不能及时处理。同时也影响主保护动作。

（2）各线路光纤终端都设在一起，光纤终端机出现问题时，影响多条线路主保护的动作。

PSL-603GM型光纤电流差动保护装置以分相电流差动保护和零序电流差动保护作为全线速动主保护，以距离保护和零序方向电流保护作为后备保护。保护有分相出口，从而实现综合重合闸功能。

2.5 优点

（1）采用分相电流差动继电器和零序电流差动继电器作为线路全线速动保护。

（2）采用专用光纤作为通道通讯介质，保证通信的可靠性。

（3）自动检测通道故障，实时显示差流、通道误码率，通道故障时自动闭锁差动保护。

（4）远方跳闸功能、远传命令，远传永跳功能，防止再次重合于永久故障。

（5）动作速度快，线路近处故障动作时间小于10ms，线路70%处故障典型动作时间达到12ms，线路远处故障小于25ms。

（6）振荡闭锁功能，能快速区分系统振荡与故障，在振荡闭锁期间，系统无论发生不对称性故障还是发生三相故障，保护都能可靠快速地动作。

（7）采用电流电压复合选相方法，在复杂故障和弱电源系统故障时也能够正确选相。

（8）自动重合闸功能，可以实现单重检线路三相有压重合闸方式，以防止线路发生永久故障。

（9）采用了多CPU共享AD的高精度模数转换技术，解决了多CPU共享AD的难题，提高了保护的模数转换精度，简化了调试和维护的工作量。

（10）采用了全汉化显示/操作界面和全汉化、图形化、表格化打印输出。

（11）采用透明化设计思想，保护内部元件在系统故障时的动作过程可以全息再现，便于分析保护的动作

过程。

（12）强大的故障录波功能，可以保存1000次事件，12～48次故障录波报告，故障时有重要开关量多次变化时会自动多次启动录波并且记录重要开关量的变化。录波数据可以保存为COMTRADE格式。具有双端测距功能。

（13）灵活的通信接口方式，配有RS-232、485和以太网通信接口。

2.6 在现场实际应用中存在的不足

（1）控制室没有光纤通道监视设备，通道出现异常时不能及时处理。同时也影响主保护动作。

（2）各线路光纤终端都设在一起，光纤终端机出现问题时，影响多条线路主保护的动作。

RCS-902BFM方向保护装置和PSL-603GM型光纤电流差动保护装置在设计理念还是现场应用都是非常先进的，符合电网现代高压输电线路保护采用两种不同原理双套微机保护的要求。但它们都有一个共同的缺点就是保护装置电源故障时没有任何告警信号，只能靠对侧收到的通道异常后电话通知本侧或在巡视设备保护时就地检查发现电源指示灯灭才知道，造成高压输电线路有时无保护运行，再有液晶显示有时黑屏，无法查看信息，也是RCS-902BFM方向保护装置和PSL-603GM型光纤电流差动保护装置存在的问题。

3 高压输电线路继电保护装置配置整体快速性比较

采用载波为通道构成的WXB-11型线路微机保护，全线速动高频保护整组动作时间不大于30MS，其他保护：相间和接地距离I段（0.7倍整定值时）为20MS，零序I段（1.2倍整定值时）为20ms。采用专用光纤通道构成的RCS-902BFM型线路微机纵联保护，全线速动整组动作时间小于25ms。其他保护动作时间：工频变化量距离元件近处3～10ms，末端小于20ms。距离保护I段动作时间约20ms。采用光纤通道构成的PSL-603GM型线路微机纵联差动保护，全线速动整组动作时间不大于25ms，其他保护：相间和接地距离I段（0.7倍整定值）动作时间不大于20ms，典型值不大于12ms，零序I段动作时间（1.2倍整定值）不大于20ms。并且RCS-902BFM型纵联方向保护和PSL-603GM型纵联差动保护，还具有2048kb/s的光纤数据通信接口，从而实现了数据上传、远跳、远传功能。

随着时代的发展，大量电气设备在各领域的应用，对电能质量要求越来越高。为保证供电的连续性、可靠性及电能质量，电力行业不断进行设备改造更新和建设。光纤通讯在线路继电保护中的运用，大大提高了线路全线保护的灵敏性和速动性，光纤通讯和微机继电保护在电力输送过程中，起着至关重要的作用，保证了输电线路安全，稳定运行。

4 结语

在科学技术飞速发展的信息时代，高压输电线路继电保护将逐渐实现专用光纤通道全线速动快速保护切除故障线路，并利用远传、远跳功能快速切除线路越级跳闸事故，缩短了故障时间，提高了供电的可靠性和连续性，保证了电能输送质量，满足了国民经济发展的需求。在不久的将来，卫星通信、影像技术在电力系统中的应用以及高压组合开关广泛使用，高压输电线路继电保护装置配置更加简单、可靠，所有信息、数据、操作指令都可以通过远传遥控完成，各变电所将实现无人值守的变电所。

参考文献

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[2]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势[J].电力系统自动化，1995.

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[4]张宇辉.电力系统微型计算机继电保护[M].北京：中国电力出版社，2000.

[5]段玉清，贺家李.基于人工神经网络方法的微机变压器保护[J].中国电机工程学报，1998.

[6]葛耀中.新型继电保护与故障测距原理与技术[M].西安：西安交通大学出版社，1996.

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关键词：电力系统；继电保护；新技术；人工神经网络；自适应技术；网络继电保护

1 继电保护概述

1.1 继电保护的概念及其基本任务

电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，隔离不正常设备的重要自动化技术和设备。当电力系统发生故障或发生危及其安全运行的事件时，它能及时发出告警，或直接发出跳闸命令以终止事件。

继电保护的基本任务一是检测故障信息、识别故障信号，进而作出是否出口跳闸的决定；二是反映电气元件的不正常运行状态并向值班人员发出信号，以便及时进行处理。

1.2 继电保护的发展历程

电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期，电磁型继电保护、晶体管继电保护、基于集成运算放大器的集成电路保护，到了20世纪90年代，我国继电保护技术全面进入了微机保护时代，微机保护有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力，它不仅具有传统保护和自动装置的功能，而且还能发展到故障测距、故障录波等功能。微机保护经过20多年的发展，已经取得巨大的成功并积累了丰富的运行经验。

2 继电保护新技术的应用

随着科技的飞速发展以及微机继电保护的普遍应用，许多新技术不断应用到继电保护领域，例如IT技术的应用，实现了保护、控制、测量、数据通信一体化；应用人工神经网络，可以解决电力系统复杂的非线性化问题；应用自适应技术使继电保护获得更强的故障信息处理能力和自适应能力，显著提高其动作性能。应用网络继电保护可以实现保护功能的集成、自适应进行保护配置和定值计算等。

2.1 人工神经网络在继电保护装置中的应用

人工神经网络是模拟生物神经元的结构而提出的一种信息处理方法。人工神经网络由大量的模拟人脑的神经元互联组成，是一种非线性映射系统，具有强大的模式识别能力，通过对反映输入特征量的大量样本学习，可以对任意复杂状态或过程进行分类和识别。近年来，人工神经网络和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护装置中，涉及故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等方面。

2.1.1人工神经网络在线路保护中的应用

输电线路常见的保护有纵联差动保护、高频方向保护、距离保护、电流保护等，其中纵联差动保护是广泛应用于220kV及以上输电线路的主保护，区外短路时，差动电流继电器的比率制动特性可防止不平衡电流引起的误动，但这种常规方式在实验得出的动作区域有变化时，常规微机保护原理需重新设计算法。人工神经网络避免了常规差动保护整定的不灵活性和原理上的不足，文献[1]提出了基于BP算法的差动保护，为简化计算，BP网的输入取制动和差动电流，输入层单元数为2个，输出则为动作信号0或1（0表示不动作，1表示动作），输出层单元数为1个；隐含层的单元数根据网络规模及试验确定，这里取4个。因此，BP网的结构为“2-4-1”型。仿真试验结果表明，神经网络用于线路纵联差动保护是合理、可行的。

电流保护是低压线路的主要保护形式，具有简单、经济等优点。但其定值整定、保护范围和灵敏系数等方面受电网接线方式及运行方式的影响明显，如电流速断保护，其整定值是按照系统最大运行方式下发生三相短路来整定的，当系统运行方式发生较大变化时，可能出现系统在最小运行下发生两相短路，或者被保护线路长度很短，电流速断无保护范围的现象[2]。人工神经网络由于其可对不确定系统进行学习或实现自适应，具有高度的容错性、鲁棒性及多输入多输出并行工作的特点，适合于复杂系统和对象的控制，文献[3]表明，基于人工神经网络的电流保护，在系统的各种运行方式下及各种故障中，不仅能够自适应识别线路的故障类型、相别和故障点位置，还可以准确地区分振荡与故障两种情况。

2.1.2人工神经网络在变压器保护中的应用

在变压器保护中关于励磁涌流状态的识别一直是困扰继电保护研究人员的棘手问题。文献[4]基于人工神经网络，综合考虑变压器励磁涌流状态和故障状态的特征，提出并建立了一个三层前向神经网络模型，它利用EMTP进行了大量的仿真计算，并将计算结果作为训练样本，对所建立的神经网络模型进行训练。对该模型进行故障状态检验结果表明，所建立的神经网络能够对变压器所发生的故障状态作出正确响应。

2.2自适应技术在继电保护装置中的应用

自适应继电保护是20世纪80年代提出的研究课题，其基本思想是使保护装置尽可能地适应电力系统各种运行方式和复杂故障类型，通过各种数字信号处理方法、数学分析工具和人工智能技术有效提取并处理故障信息，从而获得更可靠的保护。

2.2.1 自适应技术在电流速断保护中的应用

电流速断保护动作值是按躲开线路末端的三相短路故障电流而整定的。在发生两相短路时，保护动作的灵敏度会大大减小。采用自适应技术后，当故障发生时，保护首先判别系统运行方式和故障类型，再根据不同的故障类型自适应调整电流保护动作值，从而大大提高动作的灵敏度。为实现电流速断的定值自适应整定，必须实时确定短路故障的类型和系统等值阻抗，文献[5]提出了实现自适应电流速断保护的基本方法。

2.2.2 自适应技术在自动重合闸中的应用

文献[6]提出了一种将模糊综合决策用于单相自动重合闸自适应优化判据的方法，以提高重合闸的成功率。文中将电容耦合电压与互感电压的比值作为模糊控制器的第1个输入变量，将故障端电压与互感电压的比值作为模糊控制器的第2个输入变量，跳闸信号作为模糊控制器的输出。这种方法利用电容耦合电压等故障边界条件信息以及模糊控制器可自适应修正原有的电压判据。经理论分析和动模试验结果表明，这种方法具有良好的应用前景。

2.2.3 自适应技术在串补输电线路保护中的应用

文献[7]介绍了串补输电线路自适应保护的基本特点。该保护方案以卡尔曼滤波器和自适应卡尔曼滤波器为基础，利用串补输电线路正常状态和故障状态时电流暂态信号的差异，实现对串补输电线路的故障定位并确定故障相。

2.3 网络继电保护在电力系统中的应用

当前网络已经成为信息和数据通信工具技术的基础，微机继电保护同样也离不开网络通信强的支持。目前，除差动和纵联保护外，其他继电保护装置只反映保护安装处的电气量，其重要原因是缺乏有力的数据通讯、数据处理以及数据上传的联网手段。如果将分散的继电保护装置和安全自动装置网络化并由主站统一进行协调管理，就可以使继电保护装置获取更多的系统信息，从而更加准确的判断、处理故障，整个系统安全性与可靠性将得到提升。另外，网络继电保护还存在保护配置可通过运行方式自适应调整、保护定值可根据运行方式自动计算、二次回路简单化、运维工作量小等传统继电保护不可比拟的优点。

在实际应用方面，一是目前运行的微机保护程序和软件原理成熟、功能完善，能够满足开发网络继电保护与控制软件的基本要求；二是基于EMS系统的数据支撑平台及体系结构的开放化和标准化已取得很大进展，这成为了开发开放化和标准化网络继电保护与控制系统的支撑平台及体系结构的技术基础；三是随着光纤通信技术的发展，利用就地测控装置组网的方式形成数字数据网，存在容量大、防干扰、信号衰减小的优点，可以提高继电保护运行的环境质量。从上述的技术基础上看，网络继电保护具备实现的可能性，虽然在开发和推进过程中还存在很多难题和挑战，但它依然为继电保护的发展指明了一条道路。

3 结论

总之，随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护已经呈现出了微机化、智能化的特征，为当今电力系统的高速发展提供了可靠、稳定的保护。同时，继电保护也将随着各种技术新一轮的发展呈现更新的特征，也将获得更广泛的应用。

参考文献：

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[5] 赵梦华，葛耀中.微机式自适应馈线保护的研究和开发[J].电力系统自动化，1999，23（3）：19-22.