电力继电保护原理范文

导语：如何才能写好一篇电力继电保护原理，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；电力光线技术；电网通信；有光时分复用

电力系统运行安全是保障社会经济建设稳定的重要工作内容，随着电网建设规模的不断扩大，采用原有的数据信息传递方式很难满足信息高效传递以及高信息容量的需求。针对这一问题，相关研究人员应从明确电力光纤技术应用要求、光缆的电网继电保护以及解决传输通道双重化问题入手进行分析研究，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

1 继电保护中电力光纤技术概述

电力光纤技术是指，应用于电网通信和调度过程的技术，它能够为信息通道提供相应的保护。而继电保护中应用的电力光纤技术是通信光纤，它是由包层和纤芯两部分内容组成。包层是将光控制在纤芯内，并通过保护纤芯来增加光纤的机械强度；纤芯则是用来传输光信号的介质。电力光纤在继电保护过程中能够起到通道传输介质的作用，它的应用使得电力系统的运行具有耐高压和抗雷电电磁干扰的特点。对于继电保护电场的绝缘效果来说，电力光纤技术的应用带来了频带比较宽、传输容量比相对较大以及衰耗比较低的特点。基于上述优点，电力光线网络系统的建设力度不断加大，光纤技术也会在继电保护中完善其保护措施。

2 继电保护中电力光纤技术的应用

2.1 电力光纤技术应用要求

电网继电保护的安全运行是依靠继电保护的应用动作和应用时间来保证的。因而，必须要对电网通信通道的延时传输进行严格。相关研究结果表明，基于SDH光纤通信系统能够实现在480km的距离范围内满足电网继电保护的传输延时需求[1]。当电网实际的传输需求大于480km时，电力光纤技术通过增大中继的距离或者提高输出光功率的方法来满足光信息传输的延时要求。目前，随着电力光纤技术的快速发展，光信号的接收机、光源以及光纤的使用性能都得到了不同程度的提升。具体来说，光信号接收机的接收机的灵敏度更高、光源的输出功率更大以及光纤的无中继传输距离更长，部分光纤的无中继传输距离甚至可以达到上百公里。这一要求的满足是电力光纤技术改善了光信号的放大器以及色散补偿器的原因。在具体计算时，各个数据参数是以传输最差状态来进行计算的，这就意味着结果是存在一定余量的。如果再去掉一些传输过程中不必要延时环节，那么电力光纤技术允许延时的时间距离还可以延长。由此可以看出，SDH的光纤通信系统完全可以满足电力系统传输继电保护信号的延时要求和避免传输损伤问题的发生。在这种情况下，电网的继电保护实现了信号的有效传输。电力光纤技术还能够提高电网信息设计、运行以及系统维护的工作效率，保证了电力通信系统传送的安全性。

2.2 光缆的电网保护

现阶段，继电保护中电力光纤网络的使用光缆有三种：分别是架空地线复合（OPGW）光缆、自承式（ADSS）光缆以及普通非金属光缆。其中虽然架空地线复合光缆OPGW的使用成本较高，但它在同杆双回和多回线路以及高电压等级的使用过程育线路的综合造价相比成本较低。与此同时，架空地线复合光缆还可以兼作继电保护的通道。例如，220kV的电网通信线路，其采用的高频保护和光纤保护的成本价格相当。但当高频保护在线路两侧的运行过程中，还需要增设结合滤波器、阻波器以及耦合电容器等设备，这就意味着OPGW光缆的使用将更为经济实用。此外，架空地线复合光缆的应用还具有较高的运行可靠性，且设备维修费用低廉的特点。

2.3 传输通道的双重化问题

在继电保护中，当电力光纤技术应用于220kV电网以及220kV以上的电网信号传输时，要按照规定进行双重化的主保护。除此之外，纵联保护也要实现线路的双重化保护。对于220kV电网以及220kV以上电网信号传输的高频保护会在不同的相别上进行耦合，所以就能够满足传输通道的双重化要求。在实际传输过程中，如果采用两套光纤保护进行电网信号线路的主保护，那么传输通道的双重化问题就会对光纤保护的普及造成影响。因而，要在同一光缆的不同纤芯上实现通道双重化要根据光缆的使用型号来进行确定。对于光缆型号的选择，相关研究表明，按照使用可靠性原则ADSS光缆而后普通不能实现不同纤芯的双重化[2]。基于此，只能通过光缆的双重化传输标准来达到通道双重化的目的。

2.4 应用施工工艺

电力光纤技术在继电保护中的对象是，超高压线路的传输通道运行安全，这是保证电力系统稳定运行的关键。电力光线技术的光缆在传输数据信息式，需要经过光缆机、转接端子箱、高压线路以及电缆层等环节，这就给光纤的施工质量和施工工艺操作提出了新的要求。基于此，施工人员应在继电保护装置在投入使用前减小其测试误差。否则，就会导致电力系统继电保护装置的错误动作，从而对电力网络的安全运行产生影响。

3 继电保护中电力光纤技术的工作原理

3.1 电力光纤技术的应用原理

在电力光纤技术应用于继电保护的过程中，光线网络起到了稳定传输性能、提高保护恢复能力的作用。现阶段，电网通信系统中广泛采用的是SDH/SONET同步数字体系。同步数字体系的工作原理是以电时分复用的方式来进行继电保护的，它的应用使得电网通信系统具有固定的时延性能和强大的保护恢复能力。但在具体的应用过程中存在一定的局限性，这就很难满足电力网络系统进行组网的需求。基于此，应把当前系统广泛采用的电复用方式逐渐向光复用方式进行转化，这是因为光复用保护方式能够实现增大光纤传输信息容量的目的。光复用方式也可以称为有光时分复用，其中主要有两种保护方式，分别是频分复用技术和波分复用技术。

3.2 波分复用技术

对于波分复用技术（WDM）在继电保护中的应用，已经进入到商用的大规模使用阶段。其具体的工作原理与电时分复用技术的扩容潜力低下情况不同，WDM技术是通过一根光纤来传送多个波长的方式来进行数据信息传输[3]。此过程中，WDM技术使发送的多个波长有效绕过了光源信号，这就起到了增加电力光纤的传输容量，从而解决了当前商用信息爆炸的波长传输需求。此外，WDM技术还将电力光纤的带宽资源利用了起来，这就使光信号的传输容量实现了几百倍的提升。而光信号以大容量的方式进行长途运输，在一定程度上节约了光纤设备和再生器的使用，有效地降低了电网继电保护的运行成本。

4 结束语

综上所述，电力系统的继电保护是为电力系统提供安全、可靠以及高效的运行方式的技术，将电力光纤应用于其中，能够实现其经济运行的同时，还保证了电网通信的运行可靠性。具体来说，在继电保护中电力光线技术的应用将电复用技术逐渐转化为了光复用技术。该技术完成了电力设备的运行过程监测、数据信息采集以及传输方式控制等任务，同时还实现了电网传输通道中接收数据信息的快速完整传递。在此应用过程中，如果出现了故障，继电保护就可以快速做出反应动作，从而避免电力系统瘫痪事故的出现。

参考文献

[1]石慧文.电力继电保护与光纤技术[J].内蒙古石油化工，2011，5：104-106.

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【关键词】继电保护；干扰；防护

继电系统是确保电力系统安全运行的有效保证之一，发电厂极易产生高强度电磁，对继电保护装置造成一定干扰。当前，随着大规模集成电路技术的普遍应用，传统的电磁保护装置日渐被淘汰，新型的微继电保护得到广泛应用，相较于电磁继电保护，微机保护优点更为显著，安装调试简单，运行维护方便，保护动作迅速、灵敏可靠，能自动记录故障信息，但另一方面，继电保护装置所能承受的干扰均有一定限度，当外界干扰超过限度后，极易造成保护不正常甚至导致保护误动作，影响电网的安全运行。基于此，本文就继电保护的干扰问题进行粗浅探讨并提出相应防护措施，以供参考。

1 电力系统对继电保护的要求

就发电厂内部而言，电力系统继电保护的主要功能是及时检测报警异常状况，并就可能发生的故障预先采取应急处理措施，即，在电网运行期间，一旦产生异常，可通过继电保护装置尽快切断故障源，从而有效避免了设备的损坏或系统运行中断。电力系统对继电保护的基本要求主要表现在四大方面，即灵敏性、可靠性、速动性及选择性。灵敏性是指在出现故障或意外运行异常时，及时灵敏地反映到继电保护装置上来，以便有关部门和技术人员及时采取有效的处理措施，最大限度地减轻故障设备和线路的损坏程度；可靠性是要求继电器保护装置不能有误动或拒动的不正常命令，工作状态始终保持正常，以确保系统的稳定性；速动性是要求继电设备能在最短时间内快速地消除故障及异常，确保系统平稳运行；选择性是发生故障或意外运行异常情况时，继电器保护装置选择离故障点最近的开关或断路器断开，最大程度地缩小故障波及范围，确保最小区间故障区排除的同时不干扰其他系统。

2 电力系统继电保护干扰原因

继电保护在运行中对其正常工作造成影响的外界因素很多，主要表现在如下五大方面：（1）雷击干扰。雷击对生产设备的伤害巨大且普遍，也是电力系统常见的危害之一，雷击干扰主要是雷击引发电磁耦合，进而产生干扰电波，导致继电保护装置误动作或损坏内部元件，因现阶段尚难以完全排除雷击影响，因此雷击预防工作尤为重要。（2）高频因素。在操作电力系统隔离开关时，若操作速度过于缓慢，则容易在两个触点产生电弧闪络现象。这种高频电流在母线中传播，必将在母线周围产生强大的电磁场，对相关二次回路和二次设备产生干扰，因继电保护装置较为脆弱，一旦干扰水平大于装置中的允许水平，则可能造成继电保护装置误操作，并对系统的稳定性造成破坏。（3）辐射。为满足电能生产调控需求，发电厂内部电力系统往往配置了相应的移动通信设备，通信设备在使用期间会形成强辐射电磁场，进而对继电保护造成一定干扰，如变化的磁场耦合到附近的弱电子设备的回路中，而回路则感应出高频电压而产生假信号源，进而对继电保护造成干扰，使其产生误动作。（4）静电因素。此干扰主要来源于工作人员的衣物，若工作人员长时间处于高电压环境工作时，其衣物上会留有高电压电荷，在此情况下，工作人员接触电子设备时就会产生放电现象，破坏继电保护装置的电子元件，扰乱继电保护系统结构。（5）电源因素。当发电厂内发生接地短路故障时会引发地网电位的升高，从而在二次电缆中引起干扰电压。对于直流回路上发生故障或其他原因产生的短时电源中断接电源的干扰主要是直流与恢复，因为抗干扰电容与分布电容的影响，直流电压的恢复时间不定，在此期间，电子设备内部的逻辑回路会发生畸变，在继电保护元件内部形成暂态电位差，影响整个保护系统的有效运行。

3 加强电力系统继电保护的措施

3.1 发电厂应当采取的抗干扰措施

（1）控制电缆、模拟量电缆屏蔽层两端可靠接地，避免接地电源受到干扰。所有用于联接由开关场引入控制室继电保护设备的电流、电压和直流等可能由开关场场导入电子设备间继电保护装置的电缆应采用带屏蔽层的控制电缆，且屏蔽层在开关场和控制室两端同时接地，开关场的屏蔽层接地点应离一次设备的接地点3～5m处接地。（2）高频电缆也应在开关场和控制室两端同时接地，并敷设并行接地粗导线。具体操作方法如下：在发电厂安设100mm2粗导线，依次向各耦合电容进行焊接分叉，高频电缆和粗导线分布相邻，进而有效降低高频干扰的几率。（3）确保电流、电压互感器二次回路只有一点接地，从而预防互感器一、二次线圈间的分布电容与二次回路的对地电容引发一次高压引入二次回路，切实提升抗干扰水平。（4）在铺设电缆的施工中，应确保交流和直流不混用电缆，不同能量等级的强电和弱电不共用电缆，进而有效预防两者之间的互相干扰，或在受到意外电压及电流干扰情况下共同产生故障，避免两股电流运行冲撞危险事故的发生。5）对死区保护采用经线路刀闸辅助节点切换的线路电压进行电压闭锁，进而在大多数运行方式下提高可靠性，但值得注意的是，这会影响动作的灵敏性，增加拒动几率。

3.2 继电保护装置的抗干扰途径

（1）传统电磁型继电保护装置的工作原理是依靠电磁波的感应来进行，因此在运行过程中更易受到相关装置的干扰和辐射，而微机型继电保护装置的工作原理是通过系统的数字化的数据控制来实现的，更适合预防电磁干扰，因此若发电厂原先的继电保护装置为电磁型，为提高继电保护装置的抗电磁干扰能力，应及时更换为微机型。（2）微机保护装置内部都是电子电路，经常受到强电场与强磁场的干扰，因此为确保微机保护的可靠性，微机保护装置的接地要严格按规定执行。同时，对于微机保护屏的外壳，应采用以焊接的金属柜为第一层防护层，各电子元件放置在密封的铝结构框架做成的外壳内，形成第二防护层，使用带护环的多层板的印刷线路为第三防护层。

3.3 开展RAM自检，判断RAM工作状态

由CPU向RAM输入数据，判断RAM工作状态。开展EPROM检测，得出数据存放在EPROM末尾地址，微机保护常规运行中也以同等方式对EPROM中数据开展运算，运算结果和CRC校验码相符则正常，反之则告警。开展E2PROM检测，正常运转状态自检能在相应区定值运算后，再与该CRC码开展比对，以此来对E2PROM正确性开展检测。此抗干扰途径较前面两点可靠和有效，但造价较高。

3.4 加强继电保护技术革新，实现继电保护智能化

近年来，神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等人工智能技术在电力系统各领域均得到应用，在继电保护领域的应用也逐步开始。但截至目前，由于缺乏强有力的数据通信手段，除差动保护外所有继电器保护装置只能反应保护安装处的电气量，继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围，因此，应加强继电保护技术革新，结合继电保护的特点找出突破口，扩大人工智能技术在继电保护领域的应用范围，实现继电保护智能化。

总之，电网的安全运行离不开继电保护装置，但因施工人员的技术素质以及发电厂的特殊情况，施工过程中许多抗电磁干扰措施执行的并不符合技术要求，因此在实际工作中，要结合现场实际情况系统地分析研究运行中发现的电磁干扰问题，针对性地提出最优的保护方案，切实提高电力系统的安全指数。

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关键词：同杆双回线路；继电保护；分析

同杆双回线路输电技术具有投资回报率高、输电速度快、单位走廊输电容量大等优势，在现代电能传输中得到广泛应用。然而因同杆双回线路包含较多的导线数量和运行方式，且双回线之间的距离过近，使得同杆双回线路经常出现复杂的故障类型，其保护性能及效果受到严重影响。若对双回线保护配置设计不合理或未充分考虑运行方式等的影响，则很容易造成保护设备拒动或误动问题，进而影响电力网络运行安全。因此，加强有关同杆双回线路继电保护原理的分析，对于改善双回线路继电保护质量具有重要的现实意义。

1 同杆双回线路继电保护关键问题

1.1 自动重合闸：当同杆双回线路出现跨线永久性故障问题时，应尽可能防止双回线重合闸不当引起的永久性相间故障问题，否则会导致系统遭受二次冲击。如在出现IA IIBG永久性故障问题时，当II回线两侧跳B相、I回线两侧跳A相如果两回线在同一时刻重合，则等同于两次重合于ABG相间电路，其形成的较大短路电流会同时将两条线路切除，进而影响电网运行的稳定性。另外，在采用双回线联系度两侧系统提供支撑时，要全面分析双回线间侧重合闸方式，确保在跨线故障断开后，两侧系统的互联运行不会受到故障影响，由此改善电网运行的安全性与稳定性。[1]

1.2 采用不同的运行方式会表现出不同的灵敏度：同杆双回线路可采用非全相运行、双线组合全相运行、双回线同时运行、单回线运行等不同运行方式。因双回线间互感问题，使得在对应运行方式下出现故障时，线路会表现出相应的故障电流和故障电压特点，由此造成不同运行方式下双回线的保护灵敏度存在差异。所以方案设计时应分析在不同运行方式下保护配置定值及其方案的灵敏度和适用性。

1.3 可靠性要求更高：相比较单回线路，双回线具有更高的传输功率，其两侧系统的联系更加紧密，其运行的稳定安全对于保证系统安全更为重要，所以同杆双回线路保护的可靠性要求更高。其要求保护配置在选择性故障电路切除中具有较高的准确性和快速性。

1.4 跨线故障选相：在同杆双回线路出现异名跨线故障时，其保护配置可能出现误切双汇线的问题，进而影响系统运行的稳定性。如在IA IIBG故障问题中，应II回线两侧跳B相、I回线两侧跳A相，然后保护配置可能误认为双回线均出现AB相间短路故障问题而同时将双回线跳开，由此干扰系统稳定运行。所以在保护配置方案设计中应选择恰当的跨线故障选相方案，以便在此类故障问题中能顺利选跳线路，从而保护两侧系统的联系。

1.5 跨线故障及线间互感的影响：对于跨线故障问题，相比单回线故障其电气量变化特征表现出特定的差异性，这在一定程度上会对功率方向保护与距离保护等单侧电量保护造成影响；在同杆双回线路间通常会存在互感问题，故障发生时，双回线上的电流与电压同时由本线路工作状况及另一线路电气量感应大小共同决定，而零序互感问题又是电气量感应影响的重要部分，若未能采取有效措施进行处理，很容易造成零序方向保护与接地距离保护误动或拒动故障。[2]

2 同杆双回线路继电保护原理

2.1 距离纵联保护

距离纵联保护主要用于克服双回线安装原有距离保护条件下，两回线保护均将线路末端出现两非同名相跨线故障判别为相间故障而造成三相切除的难题。如对于TLS距离保护与CKJ-3距离保护。在TLS距离保护的三相通道与单相通道分开时，按照允许式分析，一端发单相信号，另一端则判断为BC相间故障，发三相信号；本侧在发送三相信号的同时能接收到另一侧的三相信号，此为跳三相的基本条件；在CKJ-3距离保护中一段保护使用I回线方向元件和3段BC相间距离元件对II回线的2段BC相间距离元件进行闭锁，在另一端出现保护动作而将单相故障切除后，闭锁才能利用通道进行解除，由此完成相继动作。在通信技术的快速更新下，4通道的距离纵联保护也在不断发展起来，其还能完成故障选项等。

2.2 分相电流差动保护

分相电流差动保护是同杆双回线路中应用比较广泛的一种保护运行方式。其按照相位比较两侧电流幅值及相位大小，线路两侧在同一时间内对故障相进行切除。分相电流差动保护具有可避免负荷及系统振荡影响、工作方式快捷简单、对非全相及全相运行中的故障皆能准确选相并切除、无需进行PT输入等优点，在同杆双回线路的跨线故障问题中，分相电流差动保护也具有良好的适用性。所以在通道条件正常时应尽量选用分相电流差动保护。

此种保护使用需要注意的问题有：（1）两端电流同步采样，其通常使用的同步方法有采用GPS技术完成同步和“乒乓”时间调整技术两种方法；（2）确保通道的可靠性与安全性，分相电流差动保护信号传输主要采用光纤通道与微波通道两种通信方式；通信方式的具体选择要以系统自身的通信状况和线路长短为主要依据，通常而言，长线路会采用微波通道或复用光纤通道；短线路保护会使用专用光纤通道；（3）在超高压长线路中使用分相电流差动保护，要重点分析电流电容的补偿问题。[3]

2.3 横联差动保护

横联差动保护在中低压等级同杆双回线路中比较常用。横联差动保护具有易于运行维护、构成简单、无需通道等优点，缺陷是当单回线运行且存在相继动作区时保护会出现拒动问题。横联差动保护通常分为电流平衡保护与横联方向差动保护两种类型：

（1）电流平衡保护是指对两回线中的电流幅值进行比较分析，将双回线和电流和双回线差电流分别当作制动量和动作量，若动作量高于制动量则采取保护动作；电流平衡保护具有弱馈侧灵敏度较差的问题，其优点是无需进行电压量输入，其典型的LFP-967B型电流平衡保护在电力系统中比较常用。

（2）横联方向差动保护是指以短路电流方向和大小作为主要依据来对故障线路进行选择，其同电路平衡保护都具有的缺陷是在双回线出现同名相跨线故障时会出现拒动；当前国内电力系统中常用的横联方向差动保护主要有LFP-967A型方向横差保护、ISA-285A型微机横联差动电流方向保护装置；同原有的横联方向差动保护相比，微机型横联方向差动保护采用相同的保护原理，但其具有更强的逻辑判断性能，能利用逻辑和延时判断来避免双回线对侧一回路线断路器跳闸、单回线与母联断路器不同其跳闸而造成的保护误动问题。

2.4 相继速动保护

相继速动保护是指以单回线路距离保护原理为前提，增添额外保护功能以完成相继速动。相继速动保护可改善距离保护的独立性，具有便于维护、成本较低等优点。如对于LFP-941型微机保护，其基本保护原理为：将LFP-941型微机保护分别安置在双回线两侧，并设定对应的相继速动功能，每个保护都会将距离III段的启动信号FXL传输到另一回线保护的对应端子处，用于对另一回线保护距离II段的“相继速动”回路进行闭锁。而相继速动动作的基本条件有：距离II段的启动信号在经过设定的小时间段内不返回；本保护距离II段动作；在接收到另一回线的FXL信号后信号立即消失。

在线路尾端出现短路故障问题时，双回线相继速动保护动作要求一定的间隔时间，所以此种保护在中低压线路或故障问题对系统运行安全性干扰较小的线路中比较适用。

2.5 基于六序分量的保护

对双回线路进行对称分量划分为反序量与同序量，便可获取六序分量。六序故障分量只存在于故障问题发生时，其相位关系与幅值与正常状态相分离，保护安装位置的序电流故障分量和序电压故障分量间的相位关系主要取决于保护安装位置到系统中性点间的阻抗大小，其不受短路点过渡电阻的干扰，具有较高的选相灵敏度。因六序分量保护方法要求使用双回线不同导线的电气信息，其在运行方式复杂性与接线复杂性上的缺相同横差保护相似，所以在线路采用非全相运行、准三相运行及单相运行等运行方式时应将六序分量保护退出。

3 同杆双回线路继电保护配置分析

某两个220kV变电所N、K与某500kV变电所在线路重建中对M～N和M～K进行同杆双回线路重新架设。按照220kV线路快速故障切除和双套保护要求，同时分析双高频保护通道在同杆双回线路中的安全性及可靠性不足问题，设计中主要采用分相信号传输的允许式距离纵联保护与分相电流差动保护构成的同杆双回路线路保护配置方案。按照信号传输方式的不同，可进行两种方案的选择：（1）载波服用距离纵联保护与专用光纤分相电流差动保护组合方案；（2）PCM复用距离纵联保护与专用光纤分相电流差动波保护组合方案。此两种方案皆符合主保护双重化使用差异保护原理的标准。[4]

在实际设计中，因考虑到采用方案一时N～K双回线路中四套纵联保护仅由1条光缆路由输出，可靠性和安全性相对较低，且分析运行方便性和施工调试的简单性，M～N与N～K双回线均采用第二种保护配置方案。方案设计中同时采用相-相耦合方式、双频工作方式的保护复用载波通道代替原有的相-地耦合方式、单频工作方式的高频保护载波通道，并配备保护信号传输与复用接口设备，使其可复用多个继电保护命令。在实际应用中此种保护配置方案获得了良好的保护效果。

4 结束语

继电保护的质量将直接关系着同杆双回线路的运行质量和使用寿命，因此，相关技术与设计人员应加强有关同杆双回线路继电保护原理分析，总结双回线路继电保护中的关键技术问题及不同原理使用条件，以逐步改善同杆双回线路的继电保护水平。

参考文献

[1]黄颖.同杆双回线路继电保护原理及其应用探讨[J].科技创新导报，2011，12（29）：62-63.

[2]胡良山.同杆线路运行特点及对继电保护的影响综述[J].中国高新技术企业，2010，13（14）：74-75.

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P键词：电力系统；继电保护；障碍；处理策略

引文：随着电力等级的不断加强和系统的模式不断优化，电力系统的运行方式与网络构造越来越复杂，令继电保护方面的要求也愈来愈高。

1继电保护在电力系统中的重要性分析

在电力系统的实际运行过程中，可能出现各种故障，如相间短路、接地短路等，难以保证电力系统的正常运行状态。故障和不正常运行均可引发电力事故，造成对用户送电能力的减弱，甚至生命财产安全的损失。及时排查故障原因，恢复电力系统的正常运行，需要充分发挥人的主观能动性，加强对电气元件、电力设备维护、检修工作，并科学合理地在电力系统中设置继电保护装置，该装置可及时有效反应电力系统的不正常运行状态或电气元件所发生的故障，并实现自动跳闸或发出异常信号。继电保护装置能在电气设备发生短路故障或不正常运行时，将故障元件从电力系统中的自动、快速切除或发出信号、减负荷或直接跳闸，到达保护故障或不正常运行元件的目的，并保证电力系统快速恢复正常运行。下图是机电保护的原理。

2电力系统继电保护不稳定的原因分析

继电保护作为电力系统的二次系统，其安全稳定地运行作业是确保整个电力系统正常运行的关键，实际运行过程中可能受人为因素与继电保护系统软、硬件因素的影响而出现不稳定现象。

2.1人为因素的影响

当前继电保护尚未全面实现网络化、智能化管理，从电气设备的安装工作到继电保护装置的运行管理均通过人来进行操作。由于相关技术人员的专业技能、综合素质存在差异性，不排除某些继电保护工作人员的专业技能不合格或在实际工作中出现疏忽等原因，使得继电保护装置在安装过程中，为严格按照标准、规范进行接线，或出现错误接线的情况，致使设备无法实现正常运行。继电保护装置安装、调试工作完成以后也不是就万事大吉了，因为电路的检修工作不及时或落实不到位，造成继电保护装置因缺乏保养而出现设备老化的情况，最终导致故障的发生。此外，对继电保护设备进行保养、检修工作较为复杂，维修保养人员在工作过程中操作不规范或疏于巡查，都使得设备运行状况得不到应有的修正，故障原件未能及时更替，最终导致电力系统故障事故的发生。

2.2继电保护系统的硬件故障

继电保护系统中易发生故障的硬件是继电保护装置及其辅助装置，继电保护的构成模块包括电源供给模块、中央数据处理模块、数据转换模块及断电器4个模块，由它们同协作完成数据输入、逻辑分析、数据转化、数据输出等环节的工作并执行数字化流程，四大模块环环相扣、缺一不可，任一模块发生故障都会中断数字化流程，从而导致继电保护系统的不稳定。装备操作出现错误、电压切换不及时等会损耗继电保护系统装置，导致继电保护系统出现不稳定现象。此外，接地线绝缘体老化腐朽使电线、静电使灰尘吸附在设备表面等亦可能导致继电保护系统的不稳定。

2.3继电保护系统的软件故障

电力系统中软件程序的操作失误或运行出现故障，可能引起继电保护装置出现运行中断或错误运行的情况。软件故障的具体表现是输入数据值的误差、逻辑分析的错误、数据运算转化的错误及软件的编码错误等，而继电保护系统的数字化流程对数据的输入、分析梳理及转化输出等环节的工作要求逻辑准确、分析严密，一旦数据出现偏差，就难以保证数字化软件技术在继电保护系统中的有效作用，因此软件故障不能及时排除会导致继电保护系统的不稳定。

3电力系统继电保护故障处理策略

（1） 对照法。对照法将非正常的设备与正常设备的参数进行分析对照，从不同的地方找出异常设备的故障源。对照法主要在应用于对已认为的接线错误进行排查，但在校验与定值时出现预想值与测试值的对比出入过大，从而无法准确断定出现故障的原因。此外，在进行设备更换与回路改造后，出现二次接线不能及时并正确恢复时，可以对同类的接线设备进行参照，在对继定器校验与定值时，一旦发现继定器的整定值与测试值相差过大时，不能马上对继电器特性的优劣进行判断，或者立即对继电器的刻度值进行调整，相反地，可以对同一只表计测量其他类似回路的同一种继电器的应用来进行比较，对故障的原因进行正确的处理。

（2）短接法。所谓短接法，就是将回路的某一部分或者某一段以短接线接入的方式作为其短接，并以此来进行故障范围的判断，断定故障是否存在于短接线的范围中，或者其他地方，这种短接法能有效缩短故障发生的范围，且这种方法通常用于电流回路开路、电磁锁失灵、控制判断转换开关接点是否良好以及切换的继电器不工作等方面。

（3）替换法。替换法的通常做法是用正常或良好的同样原件去替换认为或怀疑带有故障的无件，以此来进行继电保护好坏的判断，替换不仅能缩小故障查找的范围，还能减少查找故障的时间，这是对自动保护设备内部的故障进行综合性处理最常见的办法。当某些微机保护发生故障，或者一些内部回路单元比较复杂的继电器出现故障，可以利用暂处检修状态中、备用的继电器与插件进行替换。替换好后，故障消失，则表明故障的根源在被换下来的元件中，若故障依旧存在，则不排除换下元件的故障外，还要检查其他方面的故障问题。

（4）逐项拆除法。逐项排除法是指通过将联合在一块的二次回路按照顺序一一进行脱开，接着再依次放回，如果此时出现故障，则说明了故障的具置，并用此种方法在这一路中依次排查更小分支路的故障。这种方法常用于直流接地的排查，还用于交流电源其熔丝无法放置等一些故障中。以直流接地的故障为例，可以先通过拉路法，依照电源负荷的主要性，将直流屏供应的直流负荷的各个回路进行短时的分别拉开，且尤其注意切断的时间不能高于3秒，当某一回路被切除且故障也消失时，则表明该回路是出现故障的根原，此外，再通过对拉路法的进一步运用，准确确定故障的支路，最后分别拆开接地支路电源端的端子，直至找出故障点为止。

4结束语

在电力系统中，继电保护是保障其正常且安全运行的关键因素，随着电力系统的不断升级，继电保护的对安全的要求也越来越高，在其广泛的应用中，也会出现诸多问题，只有找出这些问题的主要根源，才能保障电力系统稳定运行。还要提高继电保护的相关技术，常握重要的理论知识，将理论与实践有效进行结合，提高事故和故障的外理水平。在当下继电保护技术中，其呈现出的智能化、网络化和微机化特点顺应了测量、控制和保护走向一体化的趋势。

参考文献：

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关键词：继电保护；原则；原理

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）15-0194-01

电力系统中发生故障时，若不采取有效措施，势必给经济带来重大损失。因此，一旦电力系统中出现故障时，必须尽快地将故障切除，恢复正常运行，减少对用电单位的影响；而当出现不正常运行方式时要及时处理，以免引起设备故障。继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性地将系统中的故障切除，或在系统出现不正常运行情况时，发出各种信号。

为了保证对用电单位的连续供电，故障切除后应尽快地使电气设备再次投入运行或由其他电源和设备来代替工作。因此，电力系统中除安装大量保护装置外，还需装设各种自动装置，如自动重合闸、备用电源自动投入以及自动低频减载装置等，它们虽属电力系统自动化的范畴，但与继电保护装置有密切关系。

继电保护是用来保护电力系统和用电设备安全可靠运行的一种装置。人们发现在电力系统中发生短路时，会产生很大的电流，因此，首先出现了反应电流的保护装置。最初的电流保护就是熔断器，而且把它作为重要电气设备的保护。随着电力系统的发展，设备和系统容量都越来越大，系统接线也越来越复杂，因此在许多情况下，单靠熔断器就不能很好地满足快速、灵敏、有选择地断开故障的要求，于是就开始采用继电器作用于断路器跳闸的继电保护装置。

通过以上论述，我们不难发现，对继电保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1 选择性

系统发生故障时，继电保护装置应有选择地切除故障部分，使非故障部分保持继续运这种性能称为继电保护装置的选择性。继电保护的选择性，可采用下面二种方法获得:

（1）对带阶段特性与反时限特性的保护装置，用上下级断路器之间动作时限和灵敏性相互配合来得到选择性，即由故障点至电源方向逐渐降低其灵敏性与提高时限级差。具体要求是：时限级差应有0.5秒以上，上级断路器保护整定值应比串联的下级断路器保护整定值至少大1.1-1.15倍（即配合系数KPh）。

（2）继电保护装置无选择性动作而以自动重合闸或备用电源自动投入的方法来补救。

2 速动性

短路时快速切除故障，可以缩小故障范围、减小短路电流引起的破坏程度、减小对用电单位的影响、提高电力系统的稳定。因此在可能条件下，继电保护装置应力求快速动作。上述性能称为继电保护装置的速动性。

故障切除时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和。目前油断路器的跳闸时间约0.15-0.1秒，空气断路器的跳闸时间约0.05-0.06秒。一般快速保护装置的动作时间约0.08-0.12秒，现在高压电网中快速保护装置的最小动作时间约0.02-0.03秒。所以切除故障的最小时间可达0.07-0.09秒。对不同电压等级和不同结构的网络，切除故障的最小时间有不同要求。—般对220-330千伏的网络为0.04-0.1秒，对110千伏的网络为0.1-0.7秒，对配电网络为0.5-1.0秒。因此，目前生产的继电保护装置，一般都可满足网络对快速切除故障的要求。

但速动性与选择性在一定情况下是有矛盾的，根据选择性相互配合的要求，在某些情况下，不能用速动保护装置。

对于仅动作于信号的保护装置，如过负荷保护，不要求速动性。

3 灵敏性

继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行状态的反应能力要强，要求能够灵敏地感受和动作。这种性能称为继电保护装置的灵敏性。

继电保护装置的灵敏性以灵敏系数来衡量。对不同作用的保护装置和被保扩设备所要求的灵敏系数是不同的，在《继电保护和自动装置设计技术规程》中都有规定。

4 可靠性

继电保护装置对被保护范围内发生属于它应动作的各种故障和不正常运行状态，应保证不拒绝动作，而在正常运行或即使发生故障但不属于它应动作的情况下，应保证不误动作。这种性能称为继电保护装置的可靠性。保证继电保护装置能有足够的可靠性，应注意如下几点：要求选用的继电器质量好、结构简单、工作可靠；设计接线时，力求简化，使用继电器和继电器触点最少；正确选定继电保护的整定值。由于计算及检验的误差，保护的整定值应是在保护的计算值上乘一个可靠系数kk。一般可靠系数kk取1.2-1.5；高质量的安装、定期检验和维修继电器。

上述对继电保护装置的四个基本要求互相联系，又互相制约。因此，在考虑继电保护方案对应根据具体情况，对四个基本要求统筹兼顾，并辨证地看待和解决这四个基本要求之间的矛盾。最后，继电保护装置在满足四个基本要求下还应尽量简单。

继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。

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关键词　继电保护；干扰；防护；接地

中图分类号TM77 文献标识码A 文章编号　1674-6708（2013）83-0042-02

1　电力系统继电保护结构与要求

继电保护装置通常有三部分组成，即测量、逻辑以及执行等机构组成。如图1。

测量部分测出被保护电气装置输入的相关物理量后，与设置的整定值比较，判断保护是否启动；逻辑部分通过对测量部分输出量的大小、性质以及输出逻辑状态，将执行指令传给执行元件；执行部分根据逻辑指令完成保护装置功能。与电磁电子设备比较，继电保护具备四个基本要求。一是选择性要求。就是继电保护装置动作只将故障元件从电力系统中切除，保障系统中的无故障部分安全运行；二是速动性要求。就是要求继电保护装置在电力系统发生故障时能够迅速动作切除故障；三是灵敏性要求。就是对继电保护的保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力灵敏；四是可靠性要求。就是要指继电保护装置本身的质量和运行维护可靠性要高。

2　干扰继电保护装置动作主要因素

2.1　雷击干扰

云层中的雷电击中变电站的接地部件或者构架线路避雷装置时，就会有强电流流入地网，当二次电缆屏蔽层接地在不同的接地点时，地网存在一定的电阻，雷电强电流在变电站的地网系统中使屏蔽层的暂态电位迅速提升，很容易使继电保护装置发生误动作，甚至对灵敏设备与控制回路造成破坏。

2.2高频与辐射干扰

高压隔离开关或者断路器在进行操作时，会产生电弧闪络形成操作过电压与高频电流，高频电流在母线周围会产生较强的电场与磁场，对电力系统党风二次回路以及二次设备产生干扰，当干扰的强度大于继电保护装置逻辑元件所限制的范围时，继电保护装置将会产生误动或者拒动。同时母线或线路会产生含有多种频率分量的衰减震荡波，将暂态电磁场的能量向周围空间辐射，也会通过连接在母线或线路上的测量设备直接耦合至二次回路，造成继电保护装置不正确动作。

2.3　静电干扰

环境干燥时，值班人员的衣物可能会产生静电，接触电子设备时会对其放电，由于继电保护装置具有精、细、微小的结构特点，因此，静电会吸附灰尘降低继电保护元件的绝缘电阻吗，在静电放电电场或电流产生的热损伤继电保护元件。

2.4　接地故障干扰

在变压器中性点直接接地系统中，系统出现接地故障，故障电流会会进入地网，使接地系统中的各个地网之间出现较大的电位差，影响继电保护动作的正确性。

3　电力系统继电保护防干扰措施

3.1　降低一次设备的接地电阻措施

为降低电力系统由于高频电流注入时产生的暂态电位差，在条件允许下，尽可能降低避雷器、电流互感器、电压互感器等一次设备的接地电阻值，同时，将这些设备构成一个具有低阻抗的接地网，降低对二次回路及设备对电力继电保护的干扰。

3.2　接地措施

电力系统的接地网无法做到全部等电位，在不同位置会有电位差，其电位差与流入地网的电流成正比。尤其是在高频同轴电缆一端接地时，隔离开关以及断路器启停空母线一端会产生暂态高电压。因此对于高频同轴电缆，使用两端接地措施，一是在开关场，高频电缆屏蔽层在结合滤波器二次端子接地，二是在控制室，高频电缆屏蔽层接于保护屏接地铜排，这样才能有效预防暂态高电压对继电保护装置的干扰。

3.3　构造继电保护装置等电位面

如果继电保护装置比较集中，应该为继电保护装置提供一个等电位的平台，将就近地网的一点联接该电位，这样当地网的电位浮动时，该电位也随之变化，有效预防了地网地电位差窜入继电保护装置造成的干扰。等电位联接平台一般采取两种方法：一是将各保护屏的铜排进行首尾相连焊接。二是将电缆层做一个由铜排或裸铜线连接成的框架，使各保护屏接地铜排与此框架进行相连。

3.4　采用UPS电源系统措施

当前，变电站综合自动化系统日新月异，自动化系统工作电源稳定可靠性对变电站安全运行有重要影响，但变电站内部自动化设备及系统的工作电源如果直接接入站内电源或直流电源，弊端很多。当前，其理想方式应该采用UPS电源系统。UPS电源是以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，当前UPS电源技术日趋成熟，采用UPS电源给继电保护装置供电，能有效预防电力系统发生断电、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落以及脉冲干扰的影响。

3.5　实行状态监测，提高人机交互可靠性

当前，微机保护与微机自动装置的自诊断技术在电力系统不断推广应用，对继电保护装置实行状态监测，同时提高人机交互可靠性，通过确定零件温度、湿度、冲击、振动等合理的安全系数，储备功能相同的零组部件作为备用机构等措施增强继电保护装置防干扰能力。

3.6　加强继电保护技术革新，实施继电保护智能化-

当前科学技术迅速发展，电子技术、通信技术、计算机技术以及数字信号处理技术日新月异，电气自动化的水平迅速提升，提电力系统高继电保护的抗干扰还要根据继电保护的特性，通过技术革新逐步改善和提高继电保护动作的可靠性与正确率。同时神经网络、遗传算法、小波理论、进化规划、模糊逻辑等人工智能技术在电力系统不断推广应用，使继电保护的可靠性不断提高，利用人工智能技术电力系统对继电保护进行故障诊断，分析干扰源以及干扰途径并制定相应的措施应对，是提升继电保护可靠性发展趋势。

4　结论

总之，电力系统继电保护是保障电气设备安全与提高供电可靠性的基础技术，分析继电保护受干扰原因，按照原则综合考虑将各种因素制定防干扰措施，才能预防继电保护不正确动作或者误动作，保障继电保护运行的可靠性。

参考文献

[1]李晓广，王来军.浅谈防止继电保护“三误”发生的措施[J].中国电力教育，2008（9）：25-28.

[2]苏文博，博，张高峰.继电保护事故处理技术与实例[M].北京：中国电力出版社，2002.

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关键词：电机的保护；启动及变频启动；电气调试

中图分类号：C35 文献标识码： A

一、高压电机的保护控制

高压电机需保护的功能很多，主电路高压部分控制可采用计算机综合保护控制器和交流真空断路器联合控制的直接启动或高压变频器控制及高压软启动器控制。

1.1 高压电机的直接启动控制原理

采用真空接触器直接启动与综合保护控制器相结合，通过电TA和零序电TA采样电路，将高压电机工作电流及漏电电流送入综合保护控制器电流信号输入端，供综合保护控制器进行电机运行状态监测分析、一旦发生过流、漏电、短路、缺相等故障、通过执行元件真空接触器动作，切断电机运行电源，并将故障情况上传到控制中心，同时声光报警。在故障没有排除的状态下，综合保护控制器程序锁定不能合闸的真空接触器，运行电机。

1.2 高压电机的变频启动控制原理

高压变频器通过大功率IGBT绝缘栅双极性晶体管直接控制电机的高压电源，其结构为高压-低压-高压或三电平叠加结构。随着大功率高电压等级IGBT绝缘栅双极性晶体管开关管的研制成功，一种新型结构的交-直-交形式逐渐替代前两种都带有体积大而笨重铁心变压器的结构，该结构变频器的主电路简图如图1。

图1 高压变频器主要电路简图

三相高压交流电经大电流高压整流二极管整流成高压直流电，供快速绝缘栅双极性高压开关管 IGBT 触发生成可变频的三相交流高压脉冲电源，经电抗器滤波后，变成可变频的三相正弦波交流电，供高压交流电机工作。

快速绝缘栅双极性高压开关管 IGBT 的开启与关断由变频器内计算机控制中心控制，通过计算机内部程序及电子电路来控制高压交流电的频率和电压幅值，实现高压交流电机的软启动、软停车及转速的调速控制。电压输出频率的可控范围为：0～400Hz。当停车后，通过计算机内部程序控制触发脉冲触发高压滤波电容放电控制的 IGBT 管，使整流电容的残余存电通过放电电阻释放，高压电源指示灯熄灭放电完毕，避免检修高压电路发生电击事故。

电机的转速：n=60f/2p，由此可知，电机转速与频率 f 成线性关系。变频器拟采用 u/f=c。方式（带 PG）输出三相交流电，变频范围为：0～400Hz，采用高载波频率的SPWM 方式，载波频率为：10～20kHz，开关功率管为 IGBT（绝缘栅双极性晶体管），开关功率管可以多只串联使用。在频率较低时，可通过提高起步电压来提高电机的机械运行性能。

整机主控以单片机为核心部分，利用单片机控制变频器的各项功能和各种信号的输入输出，进行智能化判断和控制，同时将信号送入SPWM 发生器（如 SA4828 等芯片），产生和控制SPWM 脉冲波，此波送入光电隔离电路，经光电隔离后送入功率驱动芯片如 M57962L，进行功率放大，驱动 IGBT 管，经 IGBT输出高压 SPWM 波形三相电，再经滤波电抗器 L 滤波，输出三相交流电，驱动交流电机，同时将输出的电压、电流、转速等信号反馈至控制系统进行控制变频控制一般只适用于变频电机普通电机在低频和高频阶段，不适合使用变频器控制，这是由其铁心材质和结构决定的。普通高压电机在低频段即0～20Hz 时，产生高压奇次谐波，使电机发热，影响电机使用寿命；在高频段即 50～100Hz 及以上时，电机轴承不能承受超高转速而损坏，同样影响电机使用寿命。一般普通高压电机采用真空接触器直接启动与综合保护控制器相结合或软启动器控制。

二、高压电机电气调试

2.1 高压电机电气调试范围

高压电机电气调试也是保证高压电机正常运行的关键，高压电机电气调试包括高压电缆、高压真空接触器、电机综合保护器、高压电机、高压避雷器、TA.TV高压变频器。

2.2 高压电机调试的内容

电机综合保护器技术参数的设定整定应根据高压电机出厂说明书中的技术参数和电机设备的实际情况进行设定，并进行一次高压不送电，二次线路模拟动作试验，动作显示均应正常。调试应严格按照《高压电气设备交接试验标准 GB50150-1990》。高压耐压前、后都要进行绝缘电阻测试。测量时，摇表转速应均匀，转速在120r/min 左右绝缘电阻应用AC2500V，0～2500MΩ兆欧表测量，在15s和60s时分别读数并记录，计算其阻值吸收比，读数结束后，先撤离试验表笔，再停止摇表转速下降，以防试验高压反冲损坏绝缘电阻摇表。高压真空接触器应测量合闸线圈、分闸线圈的动作电压（吸合电压、释放电压），并计算其返回系数值、主触点直流电阻、主触点断口耐压等。

2.3 高压电机的调试过程

高压电机应进行三相直流电阻、绕组极性、绝缘电阻、高压耐压试验等，三相直流电阻采用精密直流电桥测量。高压电机400kW 以下的耐压试验电路图如图2。

如图2所示，试验电源 AC380V 经试验操作台调压变压器调压后，输入高压变压器升压接入放电保护球隙器高压侧，另一侧应可靠接地。放电保护球隙器应调整好球放电间隙，放电动作保护电压值应稍大于试验电压值，调整好放电动作保护电压值的放电保护球隙后，切断调试电源，操作台调压器返回至零位，连接高压电流表、水电阻、高压电机绕组等试验连接线，特别应检查接地连接线是否可靠接地，确定无误后，方可进行下一步试验。试验时电压应缓慢上升，在试验时间内，高压电流表的指针应无闪动现象，时间到应缓慢下降后切除电源。高压电机 400kW 以上的耐压试验应进行直流高压泄漏试验，泄漏电流值应符合规范要求。测量前后都应测量其绝缘电阻，阻值应符合规范要求。

图2 交流实验简图

综合电机保护器、高压变频器等电子器件设备不宜进行高压耐压试验，但需进行各种技术参数设定，并进行模拟动作试验，动作、指示应正常灵活、可靠。

2.4 高压电机调试的注意事项

（1）高压耐压直流泄漏电流试验时，试验设备应可靠接地，应有专人在试验电缆的两端看护，并用安全隔离带隔离，试验期间禁止人员进入试验隔离区。试验结束后，高压电缆测量两极应注意对地放电，以防残余高压存电伤人。

（2）高压电机的直流电阻测量，应注意测量极与电机电极连接可靠，减少测量误差，测量阻值应三相平衡。

（3）高压避雷器的高压泄漏试验电压应严格按照产品说明书技术要求进行，不能擅自提高试验电压以防高压击穿。

三、结束语

社会经济的发展推动了工业化规模的不断扩大，对于大功率的电机设备应用呈现出逐渐增加的趋势，由此，很多低电压大功率的电机设备暴露出了很多缺点，在工作时的电流很大，而在启动的瞬间则需要更大的电流，从而导致电机设备在实际应用过程中存在着较多的问题。因此，对于此种情况，需要采取高压电机设备应用，以有效降低其启动电流和工作电流，从而最大限度的降低其在启动时对电网造成的影响。

篇8

关键词：电力系统 继电保护 干扰原因 防范对策

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0138-02

从电力系统的运行角度上来说，继电保护的工作目的在于：在被保护元器件出现运行故障的情况下，相应的继电保护工作装置能够将这部分故障元件及时、且自动的自电力系统运行体系中隔离出来，确保无故障的部分能够在第一时间恢复正常运行。借助于此种方式，不但能够降低故障元件可能受到的持续损害，同时也可达到降低电力系统停电范围与严重程度的目的。因此，继电保护运行的可靠性在很大程度上对电力系统运行的安全性有着极为突出的影响。这其中，正确识别，并合理防范干扰问题是至关重要的。本文试对其作详细分析与说明。

1 电力系统继电保护干扰的原因分析

干扰是电力系统继电保护过程中最常见的不良影响之一。可能导致电力系统继电保护在运行过程中产生干扰的主要因素包括：（1）雷击因素；（2）辐射因素；（3）工频因素这几个方面。具体原因可归纳为以下几点。

1.1 雷击因素影响下的干扰分析

在雷电流通过变电站，并倾泄至大地的整个过程当中，势必会经过电力系统中一次设备所对应的接地线，并对变电站自身地网系统产生不小影响。因此，在受到变电站地网阻抗因素影响的情况下，整个变电站在雷击因素作用下所表现出的暂态地电位会同地网电位差之间形成一定大小的电流，影响继电保护可靠性。

1.2 辐射因素影响下的干扰分析

电力系统结构周边各类移动通信工具的运行均会产生一定的辐射，并形成一种表现为变动趋势的磁场。在这一磁场与电力系统继电保护弱电子回路发生耦合反应的过程当中，回路系统当中会感应，并释放相当的高频电压信号，这种假信号源在一定程度上使得继电保护装置的工作不够有效与可靠。

1.3 工频因素影响下的干扰分析

在系统出现接地故障的情况下，所产生的障碍电流会首先流入变压器设备的中性点位置，在经过地网、架空地线的传输之后，最终流入故障点位。此过程当中，受到地网阻抗作用的影响，导致此状态下的大地电位数值明显低于地网电位数值。由此所形成的电位差导致电力系统电缆层中的屏蔽层将所潜在的工频电流感应出来，并使得整个屏蔽回路受到相当明显的干扰，最终还可能导致电力系统高频电缆屏蔽层产生运行干扰、甚至是损毁问题。

2 电力系统继电保护干扰的防范对策分析

综上所述有关电力系统继电保护产生干扰原因的分析，笔者认为，要想从根本上实现对继电保护干扰的防范，就需要以对继电保护工作人员的协调为前提，以对继电保护规章制度的健全为基础，以对外界干扰幅度的合理控制为重点，以二次设备检测技术的落实为中心，以低压配电线路的保护为关键，更好的提升整个电力系统继电保护的工作水平。具体而言，需要做好以下几个方面的工作。

2.1 做好对电力系统继电保护工作人员的协调工作

电力系统继电保护工作在开展过程当中需要协调处理调度工作人员、继电保护工作人员、以及运行人员这三方之间的关系，确保思想意识的高度统一。具体来说，可将调度工作人员、继电保护工作人员、以及运行人员集中起来，统一进行培训，明确自身在整个电力系统继电保护工作中的所处位置，提高目标契合度。

2.2 做好继电保护规章制度的健全工作

结合电力系统继电保护工作的特点来看，实现对继电保护装置各项运行管理规章制度的建立与健全是尤为关键的。在电力系统继电保护工作的开展过程当中，包括运行维护、校验检验、事故分析、以及缺陷处理在内的各环节工作，均需要借助于计算机方式，实现动态性且实时性的跟踪检查。关键的一点是：在电力系统继电保护工作的落实过程中，还需要特别重视奖惩措施的落实情况。设置专项奖金，具体责任人，激发各方工作人员做好继电保护工作的意识。

2.3 做好对外界干扰幅度的合理控制工作

外界干扰幅度的控制与降低需要从控制一次设备干扰幅度、以及直流控制回路干扰幅度控制这两个方面入手。

2.3.1 对一次设备干扰幅度的控制措施分析

一次设备所引发干扰主要是受到了地电位差因素的影响。因此，在控制此类干扰因素的过程当中，需要尽量选取密集性的网络结构，并在地中位置打入接地棒，通过此种方式达到提高用电设备接地可靠性，同时改善地网结构的目的。不难发现：若能够在继电保护工作的实施过程中，将地网系统的阻抗控制在较小水平，则在高频电流、或者是雷电流注入地网运行系统的情况下，各点位所对应电位水平差距会有所控制，从而将源自于一次设备的干扰幅度控制在最低限度。

2.3.2 对直流控制回路干扰幅度的控制措施分析

在传统电力系统继电保护运行过程当中，直流控制回路中，电感线圈部件的瞬发性断开问题将对整个继电保护产生明显的干扰。要想实现对此类干扰的合理防范，最有效的措施在于：在电力运行系统中，增设必要的续留回路。通过此种方式，即便直流控制回路中的电感线圈部件出现断开，由此所产生的电磁场也能够得到最大限度，且及时的释放。具体的实施方案为：在直流控制回路电感线圈部件之上以并联方式连接一定的串联电阻电容回路；同时也可以采取并联方式，在电感线圈上连接电阻二极管，进而实现对谐振干扰的有效控制。

2.4 做好对二次设备检测技术的落实工作

在微机化自动装置自动诊断技术不断发展的过程当中，继电保护所对应的故障诊断系统使得电气二次设备的检测质量与水平得到了极为显著的发展。相对于电力系统中的各类继电保护装置而言，实际工作中可以通过加载在线检测程序的方式，结合设备运行状态，实现可靠有效的故障诊断。

2.5 做好智能化的电力系统继电保护工作

电力系统中所涉及到的诸如遗传算法、神经网络、模糊逻辑等相关技术均已具有相当成熟的发展经验，并开始逐步落实在继电保护系统应用领域当中。结合现阶段的发展情况来看，除差动保护以外，其他继电器保护装置所反映的电气量指标仅仅局限在继电保护装置的安装位置之上。电力系统应用继电保护装置所实现的，也仅仅是对故障元器件的切除。导致电力系统继电保护工作存在上述局限性的最根本原因在于：缺乏良好的数据通信技术支持。为此，在微机保护网络化的发展中，需要将电力系统继电保护中的各个继电保护装置，通过计算机网络的方式实现集中性连接，更加全面的反应电气量情况，防范事故，同时控制影响。

3 结语

通过以上分析需要认识到：在电力系统继电保护工作的实施过程当中，需要严格按照继电保护工作原则，将多个方面的因素综合考量起来，防止继电保护在动作过程中出现失配问题。与此同时，在电力系统继电保护运行过程中，若出现问题，应当进行全面且系统的分析。采取行之有效的措施来控制干扰，并逐步防范干扰。总而言之，本文针对电力系统继电保护过程中产生干扰的原因，以及防范干扰的有效措施等相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为后续相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与借鉴。

参考文献

[1] 张保会，王进，李光辉，等.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，2012，32（3）：1-6.

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关键词：电涌保护器；SPD；雷电反击；雷电感应；现代建设

中图分类号：TU856

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）26-0093-03

1　概述

在信息化带动工业化的引导下，各类信息设备、计算机、精密仪器等的应用越来越广泛。而此类精密电子产品具有工作电压低、耐压性差、高敏感性、抗干扰能力差等特点，因而在受到外界电流脉冲，尤其是雷电产生的影响下，极易受到损害。因此，防雷电保护在现代建设项目中显得尤为重要。

SPD全称是Surge Protective Device，也称为电涌保护器，是限制雷电反击、雷电感应和过压而产生顺势电压并释放电流的重要器件。作为雷电保护设备体系中的重要组成部分，SPD已经广泛应用在电力、交通、机场等各个行业。

2　电涌保护器的工作原理及分类

电涌保护器是电子设备防止雷电保护中重要的组成部分，是用于限制瞬态过电压和泄放浪涌电流的装置，它至少应包含一个非线性元件。电涌保护器并联在被保护设备两端。泄放浪涌电流、限制浪涌电压都是通过其非线性元件完成的。

2.1　工作原理

电涌保护器的类型可以根据其包含的非线性基本元器件的不同分类，通常电涌保护器的基本元件有放电间隙、气体放电管、压敏电阻和抑制二极管等。

2.1.1　放电间隙。一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所保护设备的电源线相连接，另一根金属棒与接地线相连接。当瞬时过电压进入线路后，两根金属棒之间产生高电位差，使间隙被击穿。从而把过电压的电荷引入接地线，达到了保护设备的作用。这种放电间隙的金属棒之间的距离可以根据需要调节且结构简单。

2.1.2　气体放电管。由相互离开的一对冷阴极板封装在充有惰性气体的玻璃管或陶瓷管内组成。通常为了提高放电管的敏感度，也可在放电管内充入助触发剂。

2.1.3　压敏电阻。主要成分是以金属氧化物半导体非线性电阻为主，当作用在两端的电压达到触发电压数值后，电阻对电压变得十分敏感。其特点是通留容量大，对瞬时过电压响应时间快。

2.1.4　抑制二极管。抑制二极管主要是钳制限压功能，工作在反向击穿区。由于抑制二极管的钳制电压低并且反应速度快，所以经常应用在多级保护电路的末端保护元件。

2.2　分类和特性

SPD从工作原理和性能上可以分为电压限制型、电压开关型、组合型。

2.2.1　电压限制型。电压限制型SPD的核心保护元件为各种非线性电阻性元件，具有连续的伏安特性，随着电流增加电阻连续地减小。在无电涌出现时SPD表现为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗连续减小，使其两端电压基本保持不变。此类SPD通常采用压敏电阻、抑制二极管为主要组件。

2.2.2　电压开关型。电压开关型SPD的核心保护元件为各种开关型器件，如开放的空气间隙、气体放电管、晶闸管等。开关器件也是非线性元件，但其伏安特性不连续，在电压较小时基本为开路状态，当电压达到一定数值时，电阻突然降低，两端成为导通状态。

2.2.3　组合型。组合型SPD是由电压开关型元件和电压限制型元件组合而成的，串联或者并联共同发挥作用。组合型SPD也具有非线性特性，但是不连续，有时候表现为电压开关特性，有时是电压限制型特性。

电压限制型SPD具有反应速度快的特点，但其电压保护水平不高，有延缓老化现象。电压开关型SPD电压保护水平高且不会老化。组合型SPD由于串并联方式和结构的差异，会表现出不同的特点。

3　电涌保护器的应用

3.1　过电压成因

通常将超过设计规定的正常工作电压的上限值电压称为“异常过电压”，又称“过电压”。电涌保护器就是防止过电压对电气线路和电子设备中的电路、元件造成破坏。

过电压可能来自外部，也可能来自内部设备和装置。外部侵入的过电压可以通过导线、线路、管路传导进入，也可以通过线路之间的电磁感应、静电感应产生；内部过电压则可能由电路异常、开关动作产生。根据过电压的产生原因，可以将过电压大致分为雷电过电压、操作过电压、暂态过电压、静电等。

3.1.1　雷电过电压。由直击雷产生，通过导线或线路传导到电子设备；由于雷电对地面放电，对附近1.5km范围内的导线和导体产生电磁感应，从而传导到电子设备。雷电过电压的特点是持续时间短、峰值高。

3.1.2　操作过电压。操作过电压是由于在电路中存在大量能储存能量的元器件，如电容中的静电场能量和电感中的磁能等，在电路状态突变时产生能量转换，进而引起振荡而出现的过电压现象。通常，电路中的断路器、隔离开关、继电器、可控硅开关等在进行通断动作时，都可以对开关两端产生过电压。操作过电压的持续时间比雷电过电压长且衰减快。

3.1.3　暂态过电压。暂态过电压是当电力系统发生故障时，切断负荷或谐振时所产生的电压过高现象。其特点是持续时间长。

3.1.4　静电。在天气干燥的季节，人体与衣服间摩擦会使人带电，当带电的人体与电子设备接触时，就会对电子设备放电产生过电压。静电放电的特点是电压高，时间很短。

3.2　SPD选择与应用

针对不同原因产生的过电压，其电涌保护器SPD的选用也不同。在实际应用中，要考虑一下几方面选择使用：

3.2.1　电涌保护器SPD通常安装在电源线、信号线上对其进行保护。对于安装在电源线的SPD，要根据被保护对象的电气参数选择SPD的通流量、负载能力、残压和响应速度等，以便与被保护设备配合使用。对于信号线上安装的SPD，要根据信号线传输的信号电压选取。由于信号传输一般都为低电压，在不影响信号的传输前提下，通常采用限制线路上传输的最高电压从而保护线路。

3.2.2　电涌保护器的电压保护电压值应小于被保护设备的冲击耐压值，这是基本原则。当线路电压超过被保护设备冲击耐压值时，被保护设备将受到损坏。当进线端电涌保护器保护电压与被保护设备耐压值之比过高时，可以加装二级电压保护器。采样逐级降压引流的方式可以达到保护效果。

3.2.3　采样多级SPD保护时，其流通量应是逐级减小的。第一级应选用大通流量SPD，第二、三级选择通流量小的SPD。需要注意的是，当采用多级SPD保护时，要避免SPD残压过高和响应速度慢的原因，从而使被保护电路受损。

3.2.4　尽量减小电涌保护器和被保护设备两端引接线的长度，每只并联SPD引接线总长度不宜超过0.5m，以减少引线的电感产生的压降对设备的影响。

3.2.5　当进线端电涌保护器与被保护设备电气间的距离大于30m时，应在离被保护设备尽可能近的位置加装另一个电涌保护器。

3.2.6　在实际应用中应选较大通流量或者热备份SPD。雷击过程往往是多次瞬间产生，通流量大的SPD使用寿命较长，有利于设备的保护。

3.2.7　对于SPD引入和引出线应用扎带或胶布将其紧密捆扎在一起，这样能有效地消除感应磁场，降低压降。

3.2.8　要防止交叉耦合对设备线路的影响。雷电或其他脉冲信号线路在未通过SPD前，可以认为是一个强电磁场辐射源；当通过SPD后将可以视为稳定的线路，此线路不可再与已通过SPD的线路靠近，这样容易产生“二次辐射”。

4　结语

电涌保护器在现代化建设领域中的作用越来越重要，选择并使用好电涌保护器是防雷保护中的重要环节。SPD的使用必须考虑建筑物具体情况、被保护设备的具体对象以及合理正确的技术参数和接入方式，只有这样才能使系统安全的运行，电子设备受到可靠的保护。

参考文献

[1]　建筑物防雷设计规范（GB 50057-94）[S]．2000．

[2]　叶蜚誉．关于电涌保护器选配文章的讨论[J]．电气工程应用，2003，（3）．

[3]　林滨．浅谈建筑物防雷接地的施工[J]．福建建筑，2010，（8）.

[4]　张维．建筑防雷接地系统的施工实践[J]．华北科技学院学报，2010，（7）．

篇10

1、引言

电力系统在我国国民经济建设和发展的过程中发挥着重要的作用，各行业的正常运作都离不开电力的支持，电力系统工作不稳定所造成的停电以及断电事故会给我国各行业造成巨大的间接损失。因而电力系统的维护是非常重要的一环。在电力维护的过程中继电保护是非常关键的一个环节，电力系统是否能够正常工作在很大程度上取决于继电保护系统。在电力系统发生故障或者是异常的过程中，通过基点保护的作用可以实现在小范围、短时内，自动的将发生故障的设备从系统中剔除出去，或者是发出警报信号给值班人员通过值班人员将设备的故障予以排除，可以有效的避免设备的进一步损坏或者造成更大程度的问题。继电保护所涉及的技术性较强，继电保护是建立在对故障的分析和处理基础之上的。所以深入了解继电器的电力保护机制，采用快速有效的方式来对故障进行基础，是目前基点保护工作者所应该努力的方向。

2、继电保护不稳定的原因

2.1 继电保护系统软件因素

继电保护软件在出现问题之后会导致继电保护器的误动作。在软件层面影响到继电保护不稳定的因素有以下几个方面，需求分析相对不完善，软件结构存在设计失误，编码存在问题，没有进行规范性的测试，以及定值输出错误等。

2.2 继电保护系统硬件装置因素

在继电保护模块中与继电保护稳定性相关的模块包括：继电保护装置的电源模块，所选项用的核心处理器，模数转换模块、数模转换模块等。由于二次回路绝缘线老化所导致的接地故障时继电保护模块中最为常见的引起电力系统不能够稳定工作的因素之一。辅助装置中的交流电压切换装置、三相操作继电器以及分享操作继电器，都对电力系统稳定工作起着重要的作用。高频的收发机以及纵联差动的保护光纤和微波通信接口都十分容易造成通信的阻断，会对继电保护装置的动作正确性产生直接的影响。断路器也是电力网络中常见的一种元器件，对于继电保护作用的可靠性，以及电力系统连接主线的可靠性都会产生直接的影响。总之继电保护系统硬件的质量会对继电保护系统的稳定性产生重要的影响。

2.3 人为因素

未按照规定的要求接线或者接线的极性不正确等导致的继电保护装置误动作问题在电力系统故障中所占的比例不在少数。据相关资料统计，在电力系统故障统计数据来看，人为因素所造成的继电保护故障几乎占到所有故障数量的40%。

3、继电保护事故处理的方法

3.1 正确充分利用微机提供的故障信息

发生率较高的简单故障较为容易判断，但是也有少数的故障仅凭工作人员的经验是难以解决的，需要按照一定的流程和方法来检查故障。在继电保护事故发生之后，需要查看断路器跳闸之后是否有相应的信号指示如果没有相应的信号指示，无法对事故的性质为人为还是非人为进行界定，这种情况往往就是由于工作人员的重视以及努力程度不够造成的。必须要对人为的事故进行及时的反映和处理，便于综合上述信息对故障分析。故障日志、故障波形以及故障信号灯都是对故障分析的有用的技术手段，对于及时正确的做出对故障的判断具有十分重要的意义。

3.2 运用正确的检查方法

如果利用故障日志以及故障信号无法在较短的时间内迅速的定位故障，那么可以从事故所导致的结果出发，通过逆向查找的方法一直找到机电系统故障的根源。在保护出现误动作的时候一般会采取这种方法。还可以通过检验调试的方式来找到事故的根源。按照外部、绝缘、定值、电源等环节来依次对设备进行检测。该方法主要应用于微机保护出现拒动或者是出现逻辑错误的状况下。通过对保护装置的动作逻辑和动作时间进行检验，可以在较短的时间内将故障再现出来，可以找出发生故障的根源，如果出现异常再结合其他的方法进行检查。

4、提高继电保护可靠性的措施

（1）在继电保护装置购买和选型的过程中要严把质量关，切实将继电保护装置中各个元器件的质量保证好。尽量选择寿命较长且故障率较低的元器件，坚决杜绝采用低质量的继电保护设备。

（2）起保护作用的晶体管抗干扰能力不强，极易受到干扰源的影响，因而在进行设计安装的过程中来合理地采取措施有效的避免耦合现象。可以考虑加入隔离变压器、滤波器、加设接地电容、输入输出回路等措施来有效地降低对保护晶体管的干扰。同时可以采取监控设备来对晶体管的保护回路进行实时的监测。晶体管保护装置应该将其安装在高压室的隔离房间内，以免遭受到更大的电流以及短路故障所引发的电弧的影响。

（3）作为继电保护工作人员要切实不断加强自身的业务水平与责任意识，通过单位组织的学习培训以及自身的学习来不断提高继电保护过程中应急处理各种事故的能力。在调试的过程中认真的负责，严格按照既定的调试流程规范进行调试。要定期开展对员工故障处理能力的检验和测试，制定出应对各种事故的应急处理措施，最大限度的提高保护装置的可靠性。

（4）全面提高继电保护装置的智能化水平，在发生故障的过程中继电保护装置可以自行通过计算和判断来确定故障的类型，然后自动选择相应的措施来处理故障，之后自动恢复电网。且为了进一步提高继电保护装置的可靠性，防止供电系统出现二次事故，可以考虑在供电系统中设置备用电源的自动投入装置。且实践证明，备用装置在电力系统发生故障的时候能够迅速的将故障设备剥离，采用正常工作的设备，有效的减少了电力系统停止工作所造成的各行各业中的间接的损失。