继电保护的分类方式范文

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关键词 继电保护；现状；发展

中图分类号 TD672 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0220-02

电力系统作为一个庞大而复杂的系统，它由发电机，变压器，母线，输配线路及用电设备以各种方式连接配置而成，各元件之间通过电或磁发生联系，任何元件发生故障都将在不同程度上影响系统的正常运行。随着科学技术的发展，特别是电子技术、计算机技术和通信技术的发展，电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期。近10年来，电力工业突飞猛进，整个电力系统呈现出往超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势，这就对主设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。继电保护技术作为电力系统中关键设备，它对保障电力系统安全运行，提高社会经济效益起到举足轻重的作用。在此期间也涌现出了大量先进的继电保护设备。继电保护设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备，主要包括熔断器、控制开关、继电器、控制电缆、仪表、信号设备、自动装置等。

1 电保护设备的分类及基本任务

1.1 基本分类

继电保护可按以下4种方式分类：

1）被保护对象分类，有输电线保护和主设备保护（如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护）。

2）保护功能分类，有短路故障保护和异常运行保护。前者又可分为主保护、后备保护和辅助保护；后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。

3）保护装置进行比较和运算处理的信号量分类，有模拟式保护和数字式保护。一切机电型、整流型、晶体管型和集成电路型（运算放大器）保护装置，它们直接反映输入信号的连续模拟量，均属模拟式保护；采用微处理机和微型计算机的保护装置，它们反应的是将模拟量经采样和模数转换后的离散数字量，这是数字式保护。

4）保护动作原理分类，有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、高频（载波）保护等。

1.2 基本任务

电力系统继电保护的基本任务是：

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）反应电气元件的不正常运行状态，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。

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。

2 电保护设备的现状

2.1 微机继电保护

19世纪的70-80年代，熔断器已作为最早的继电保护装置熔断器开始应用。随着电力系统的发展，到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。20世纪50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展，电子器件型保护才得以应用。直到1965年出现了应用计算机的数字式继电保护，即早期的微机保护。随着科学技术的不断发展，大规模集成电路技术飞速发展，微型计算机和微处理机问世，价格大幅度下降，计算速度不断加快，可靠性也大为提高，微机继电保护的研制随之出现，到70年代后期已从趋于实用。

2.2 微机继电保护具有以下几个特点

1）微机继电保护集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品，是构成智能化开关柜的理想电器单元。

2）多种功能的高度集成，灵活的配置，友好的人机界面，使得该通用型微机综合保护装置可作为35 KV及以下电压等级的不接地系统、小电阻接地系统、消弧线圈接地系统、直接接地系统的各类电器设备和线路的保护及测控，也可作为部分66 KV、110 KV电压等级中系统的电压电流的保护及测控

3）采用32位数字处理器（DPS）具有先进的内核结构，高速运算能力和实时信号处理等优点。

4）支持常规的RS485总线以及CAN（DEVICENET）现场总线通讯，CAN总线具有自动重发和故障节点自动脱离等纠错机制，保护信息的实施性和可靠性。

5）完善的自检能力，发现装置异常自动报警；具有自保护能力，有效防止接线错误和非正常运行引起的装置永久性损坏；免维护设计，无需在现场调整采样精度，测量精度不会因为环境改变和长期运行引起误差增大。

2.3 自适式继电保护

自适应继电保护作为继电保护发展的未来是本世纪80 年代提出的一个较新的研究课题。自适应继电保护指可以根据系统运行方式和故障状态改变保护的性能、特性或定值的保护。自适应继电保护的基本思想是使其尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护性能。使用自适应原理可以使保护性能优化， 并且可在线自动改变以适应系统的改变。自适应原理在继电保护领域的主要应用有自适应重合闸、自适应馈线保护、串补输电线路的自适应保护、以及自适应行波保护。

3 继电保护设备的发展趋势

3.1 微机保护硬件发展趋势

微处理器：采用高性能的16位或32位单片机，采用DSP芯片，采用工控机（嵌入式处理器，如V40 STD；386EX；486DX等）。

数据采集系统：VFC压频变换的AD654、VFC110（主要用于微机线路保护）；无需CPU干预的高速数据采集芯片如AD7874、MAX125/126等（主要用于微机元件保护）。

网络通讯：通讯端口有RS232、RS485、以太网总线接口、Lonworks网总线

3.2 微机保护软件发展趋势

新型算法：最小二乘法；卡尔曼滤波算法；故障分量算法；自适应算法等。

人工智能的运用：人工神经网络（ANN）；模糊理论；遗传算法（BP）等。

小波理论的运用（在时域和频域皆具有良好的局部化分析能力，用于处理局部突变信号）。

全球定位系统GPS的运用等。

总之，随着电力系统和计算机技术、通信技术等现代化技术的发展，继电保护技术必然向计算机化、网络化保护、控制、测量、数据通信一体化及人工智能化快速发展，为电力系统的可靠运行提供更加可靠、高效的保护功能。

参考文献

[1]刘国富.浅析自适应继电保护原理及其优越性[J].电力建设，2009，211.

[2]高华.新型继电保护发展现状综述[J].电力自动化设备，2000，20（5）.

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

[4]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.

作者简介

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【关键词】微机继电保护；原理；发展

前言

基于微处理器来构成的数字电路，则为计算机保护装置，一般情况下会把计算机保护装置称之为微机保护。近年来，微机保护装置会应用在100kV左右的变电站中，然而220kV以上的变电站一般通过对不同原理的微机保护装置的应用，来实现微机保护的运行。并且，微机型的继电保护装置能够和监控系统构成完善的网络体系，控制室的保护装置会把微机监控系统中所具备的运行情况，合理的传递到监控中心，监控人员利用远程操作手段，对投切保护装置进行详细的查看，以此来切换保护定值。微机保护强有力的改善了传统继电保护中存在的硬件无法解决的问题。由于微机继电保护装置便于操作微机软件，使得微机继电保护的发展无可限量。

一、微机继电保护的特点

微机继电保护包含：高压电容电抗器保护、高压电动机保护、厂用变压器保护、母联备自投保护、母联分段保护等。微机继电保护和传统继电保护相比较，在保护性能方面有很大的差异。由于布线逻辑上所显现出的复杂结构特点，传统继电保护的各个功能都是利用相关的连线和硬件设备构成，然而微机继电保护，是通过有效运行微机系统中所具备的不同程序来达成的。微机继电保护和传统继电保护的差异显著的体现出，微机继电保护的优越特性：

1.1较强的经济型。

1.2大幅度提升了保护的可靠性及保护性能。

1.3提升多种保护动作的正确率。

1.4简化了定期的校验流程，并实现运行维护的便捷、灵活的目的。

1.5更加便捷的获取到不同形式下的附加功能。

可是，微机继电保护也会造成一些局限性的阻碍因素，例如：无法移植微机装置中的软件，无法更新微机装置中长期使用的硬件。需要通过对微机装置进行针对性的研究，并引入对微机继电保护的原理的研究，才能够改善这一系列阻碍到继电保护的因素。

二、微机继电保护的原理研究

微机继电保护和传统模拟式继电保护相比较，最大的区别为：传统模拟式继电保护使用的是软件，而微机继电保护使用的是数字继电器来实现保护功能。继电保护有较多的种类，根据保护对象来分类，包含线路保护和原件保护等。根据保护原理进行分类，包含：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护等。而无论哪种保护在算法的应用上，都是为了计算出保护对象运行特点的各个物理量，例如：电流、电压等有效值。广泛应用在微机继电保护中的算法分别为：微积分算法、傅里叶算法，在后备保护方面，具体采用的是微积分算法，能够在一定程度上确保达到每周波12点的高精度目的[1]。

微机继电保护软件的程序包含三个类别：其一，主程序。自检循环和初始化两部分构成了主程序，能够完成工作过程中对工作状态的确认、对定值的调用等工作。其二，采样中断程序。由三项内容构成了采样中断程序，分别为：电压自检、电流自检、采样电流实变量元件。其三，故障处理程序。该程序能够完成微机继电保护的相关保护功能，装置在复位或上电之后，需保护主程序的运行，并要每隔5/3ms才能执行一次采样中断服务程序，同时可以断定电流突变量气动元件能否正常动作。如果无法正常动作，需要中断执行程序，并转入到主程序中。如果正常动作，中断执行程序之后，需及时返回到故障程序中，达到保护功能的目的，指导主控程序能够在正常运行时停止[2]。图1为微机继电保护软件程序的结构：

微机继电保护软件共包含两部分，分别为：接口软件、保护软件。保护软件中的配置主要是中断服务程序和主程序。而接口处负责的是人机接口软件，所具备的程序包含：监控程序和运行程序，在运行模式下才能够执行运行程序，在调试模式下主要执行的是监控程序。保护软件工作状态包含：不对应、调试、运行三种。工作状态不同的情况下，所对应的程度也会有所异同。

2.1运行状态的工作原理

运行状态下的“工作”位置上需设置开关，在“禁止”的位置需设置定值固化开关，而定值拨轮开关需设置在运行定值区域，在“巡检”位置设置接口插件巡检开关，若保护运行灯亮起，要投入相应的保护功能，以此来促进运行工作的顺畅开展。运行状态下的工作共四个步骤，分别为：显示与打印保护定值、修改与显示运行时钟、显示与打印故障报告、显示与打印采样报告。

2.2不对应状态的工作原理

在运行状态下，才能够展开不对应状态工作，对于不对应状态来说，需要将随意一个保护插件中的工作方式开关从“工作”位转移到“调试”位，插件无需复位。在不对应状态下，保护插件只具备运行一些中断服务程序的采集数据功能。不对应状态可以用在精度采样、调试数据采集系统等情况下。

2.3调试状态的工作原理

调试的过程是将CPU插件开关从“工作”位转移到“调试”位，同时将CPU插件复位。若在这种调试状态下，保护插件运行中的OP灯灭，保护功能和数据采集都将退出。调试状态下的工作共三个步骤，分别为：输入定制、保护版本显示、CRC码检验、试验。

三、微机继电保护的发展趋势研究

对于国内与国外的微机继电保护的发展需求来说，在微机继电保护技术发展趋势上，能够归结为：人工智能化、通信数据一体化、网络共享化和计算机一体化等。安全指标得到控制，才能够保证检验工作的顺畅性，即提升安全性就说明已经提升了生产率。继电保护装置实际上是一台高性能、多功能的计算机，对电力系统网络是较为实用的智能终端。能够从网络信息中获得设备运行所必需的数据资料，并有效的传递到网络控制中心。因此，微机继电保护装置不单能够将达到继电保护功能有效性的目的，还能够达成控制、收集数据的功能，也就是说已充分实现测量、控制、保护一体化。

结语：在不断研究微机保护装置的过程中，保护软件、微机保护算法等得到了显著的成就。智能化保护方案成为了提升继电保护性能的主要原理。使得微机继电保护朝向智能化、灵活性的方向发展，提供了相应的各种安全技术方案，从而使设备运行达到了安全运行的目的。

参考文献

[1]李雪梅，王文彬.微机继电保护的现状及发展趋势[J].内蒙古石油化工，2013，11（08）：152-158.

[2]丁刚.电力系统微机继电保护仿真研究[D].南京理工大学，2013，10（07）：123-131.

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关键词：继电保护 变压器保护 线路保护 电动机保护

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

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

中图分类号：TM58 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1概述

梅龙三站位于池州市梅龙镇安徽省江南产业集中区起步区内，主要承担业集中区内的排涝任务。本站电源引自集中区变电所35kV专用线路，本站设2台35kV主变压器，其中1#主变压器容量为6300 kVA，给6台850 kW电动机供电，2#主变压器容量为1600 kVA，给2台425 kW电动机供电，泵站总装机5950kW。项目初步设计阶段，需较合理的选用合适的继电保护方式及装置，保障整个工程电气安全可靠运行。

2继电保护的概念

电力系统继电保护（以下简称继电保护）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，消除不正常状况的重要自动化技术。最早期的继电保护只是通过熔断器来实现过电流保护，后来发展到通过继电器的开闭触点实现保护，现在已经发展为广泛应用微机型保护装置来实现继电保护，进入了微机保护时代。

3继电保护设计的基本要求

继电保护的设计应以合理的运行方式和可能的故障类型为依据，并应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性这四个基本要求。

可靠性：继电保护设计要满足系统稳定可靠，应具有必要的检测、闭锁等措施，以保证本站的电气设备完好及人员安全。同时选用的保护装置应便于整定、调试及运行维护。

选择性：系统运行发生故障时，首先由故障设备或者线路本身的保护切除故障，以保证系统内其它设备的正常运行。仅当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。

灵敏性：设备或线路的被保护范围内发生短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。

速动性：保护装置应能尽快的切除故障，以提高系统稳定性，缩小故障的涉及范围，减轻损失。

此外，在满足了以上的基本要求的前提下，保护还应尽可能的简单，清楚以及配置方便以节省投资。

根据以上的各项基本要求，本初步设计阶段，梅龙三站的继电保护配置图如下图所示

图1 继电保护配置图

4继电保护设计

4.1继电保护的分类

对于继电保护的分类，有多种的分类方式。按保护对象可分为：发电机保护、变压器保护、输电线路保护、母线保护、电动机保护、电容器保护等。按照故障类别可分为：相间短路保护、匝间短路保护、接地短路保护、断线保护、失步保护等。按照按功能可分为：主保护、后备保护（近后备保护、远后备保护）、辅助保护等。按照保护原理可分为：电流保护、电压保护、差动保护等。在水利工程大量的泵站设计中，一般是按照不同的保护对象来配置继电保护装置，水利工程泵站设计中常用的继电保护有变压器保护、母线保护、电动机保护和电容器保护。

4.2母线保护

母线上通常连有较多的电气元件，当母线发生故障时，将使这些元件断电，从而造成大面积断电事故，并可能破坏系统的稳定运行，使故障进一步扩大。因此，虽然母线发生故障的几率较线路低，母线故障仍是最严重的电气故障之一。

本工程中，微机型继电保护装置（以下简称微机保护装置）均选用珠海万利达公司系列产品，微机保护装置操作电源有交流电与直流电可选择，本工程由于配置有直流屏，直流操作电源可靠，故微机保护装置均选用直流220V电源操作类型。35kV母线、10kVⅠ段、10kVⅡ段母线保护均选用MLPR-610Hb-3微机保护装置。其中，35kV母线保护装设带时限电流速断保护、过负荷保护等，保护装置安装在35kV总柜中。10kVⅠ段、Ⅱ段母线保护均装设带时限电流速断保护、过负荷保护、母线低电压保护等，保护装置分别安装在10kVⅠ段、Ⅱ段母线电源进线柜中。并在10kV母线联络柜中，也安装一套MLPR-610Hb-3微机保护装置，装设带时限电流速断保护，通过与10kVⅠ段、Ⅱ段母线微机保护装置的整定配合，以实现当一段母线发生故障，联络柜中微机保护装置迅速切断断路器，以保障另一段母线安全可靠。

4.3变压器保护

本工程共设计有4台变压器，变压器的继电保护主要是根据容量的不同，选用不同的保护。其中，1#主变压器容量为6300kVA，为油浸变压器。依据《工业与民用配电设计手册》，容量在6300—8000的并列运行或重要的变压器，保护应装设微机型主变纵联差动保护，同时装设微机型主变后备保护，保护装置安装设在1#主变压器开关柜中，型号分别为MTPR-650Hb-3与MTPR-630Hb-3。微机型主变后备保护装置应配置过电流保护、过负荷保护、瓦斯保护、温度保护等。2#主变压器容量为1600kVA，为油浸变压器，保护选用微机型主变保护装置，型号为MTPR-620Hb-3,安装在2#主变压器开关柜中，配置有过电流保护、过负荷保护、瓦斯保护、温度保护、电流速断等。1#站用变压器为干式变压器，容量为80kVA，选择XRNT-35 50/3A型变压器用高压限流熔断器保护，装设在站用变压器柜内，该限流熔断器具有速断功能，当变压器发生短路等故障时，该限流熔断器可以迅速的切除故障，有效的保护变压器。2#站用变压器容量为63kVA，为油浸变压器，采用跌落式熔断器保护，跌落式熔断器安装在10kV户外终端杆上。

4.4电动机保护

电动机的继电保护，也是根据电动机容量的不同，采用不同的保护，此外，对于异步电动机，需装设低电压保护，同步电动机需装设失步保护。本站1～8#电动机均为异步电动机，且容量均小于2000kW，故8台电动机保护配置相同，均采用MMPR-610Hb-3型微机型保护装置，安装于1～8#电动机开关柜中，均装设有电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、堵转保护、低电压保护等。

4.5电容器保护

本站的无功补偿电容器有两种，一种是1#主变压器供电的六台电动机集中补偿的电容器组，另一种是2#主变压器供电的两台电动机就地补偿的电容器，两种电容器保护配置有所不同。对于电动机集中补偿的电容器组，采用MCPR-610Hb-3型微机保护装置，安装于电容集中补偿电源柜中，装设有电流速断保护、过电流保护、零序过流保护、过电压保护、低电压保护等。对于就地补偿用的电容器，考虑到经济性，采用负荷开关与熔断器组合保护，当故障时，熔断器可以快速可靠的切断故障处的电容器，从而避免电容器内部由元件击穿而可能引起的爆炸事故。

4.6其它保护

本站35kV母线电压互感器及避雷器柜中装设微机型断线闭锁装置。当电压回路一相或二相断线时造成失压时，将距离保护(包括相间距离和接地距离保护及高频距离保护)等闭锁，以防止该类元件误动作，待三相电压恢复正常且经过一定的延时后，再全部恢复正常运行。

5结论

本站为常规泵站，本站的继电保护设计思路同样适用于其它常规泵站。继电保护设计是电气设计中的一个重要的组成部分，合理、经济的设计继电保护与配置继电保护装置，可以为日常维护及故障检修带来方便，更为工程电气系统的可靠运行奠定了良好的技术保障。

参考文献

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【关键词】继电保护；风险隐患；在线评估

随着经济的发展，我国电力行业的发展步伐也开始逐渐加快，电力行业的改革以及对新技术的应用也更加频繁，对于电力基础设施的管理也开始提上电力企业的工作日程。国家电网的建设使得电力网络的覆盖范围越来越大，而由于其结构和运行方式的复杂化和多样化，电网的安全问题也成为人们关注的重点。继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，其作用和意义十分重大。

1.继电保护概述

继电保护顾名思义，就是用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害。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，或发出信号由检修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。

传统的继电保护系统因为受到运行方式的限制，自主应变能力差，潜在风险较大，对事故无法做出及时反应，易导致设备的误动或拒动，使事故扩大。如果电网结构和运行状态出现突发性改变，尤其在电网负荷较大时，很可能造成继电保护系统失误，造成非预期连续跳闸，引发系统解列或大范围的停电事故。其原因在于目前电力网络中使用的继电保护系统的动作依据是保护安装处设备的采集量，而非系统的全局量。

电网的不断发展和扩大，使其自身的结构和运行方式变得复杂多样，致使相关保护装置的定值整定难度加大，保护之间的动作配合也变得复杂，而在电网实际运行中往往会发生多重电网故障接连发生，此时很有可能因为整定的不合理导致保护之间的配合缺乏选择性，造成越级跳闸使停电范围扩大。目前在继电保护中多采用“加强主保护，简化后备保护”的方式，对后备保护的重要性认识不足，为电网的安全运行埋下了安全隐患。

2.继电保护存在隐患的原因及分类

导致继电保护存在隐患的原因主要有三类：

（1）继电保护系统的硬件缺陷：保护装置的通讯系统出现故障，或者测量元件出现故障，装置的部件出现老化以及二次回路的接线松动等。

（2）继电保护装置的软件缺陷：保护装置在出厂时程序上存在漏洞，在出厂试验时未能及时发现问题，但现场运行过程中出现了无法解释的问题，这时就需要继电保护装置厂家对其进行程序升级，以消除此类隐患。

（3）继电保护的定值设置不合理：错误计算定值或是定值的设置不符合当前电网运行方式会导致继电保护存在隐患。

3.继电保护的隐患在线风险评估

通过EMS系统或者SCADA系统对电网运行的数据进行实时的在线采集和判断评估，当数据偏离定值要求时，系统能够及时发出警报，提醒检修人员及时对电网中的继电保护装置进行检查，如果继电保护装置能够实现全面在线评估，电网的安全性将大大提高。

继电保护系统软、硬件缺陷的在线风险评估：被保护设备在系统故障时保护能正确动作，而相邻设备由于硬件损坏导致不该其动作时保护误动；被保护设备硬件损伤导致系统发生故障时保护拒动，这种情况下会发生越级跳闸，导致停电范围扩大；设备本身无故障但受外界干扰，继电保护设备存在缺陷产生保护误动。

由于在电网正常运行时，继电保护的隐患一般不会造成影响，只有当电网设备受到外界干扰时隐患才会爆发出来，继电保护装置不能正确动作，所以只有采用风险评估的方式才能够综合地评估出继电保护隐患会对电网安全造成的影响值。

保护定值不合理的在线风险评估：

继电保护定值不合理是指保护定值没有足够的灵敏度，也不符合选择性要求，当不合理值出现在不同区域时对于电网的危害程度是不同的。

在继电保护的隐患中比较常见的是保护定值设置的不合理，导致继电保护在工作时出现不正确动作，而保护定值要设置的合理要同时满足两个条件就是在灵敏的同时要有所选择，只有这两个条件都满足了才能算得上是合理的保护定值。由此我们可以把不合理的保护定值划分为三类：保护定值未达到一定的灵敏度；保护定值不具有选择性的功能，如出现越级跳闸的情况；三段式相间距离保护躲不过最大负荷电流。这三种定值在电网中发生的位置不同，所造成的危害也是不一样的，并且电网的运行方式和电网负荷大小也会对不合理定值对电网造成的危害产生影响，所以对不合理定值的评估需要分情况计算，评估在不同情况下不合理定值对电网危害的具体程度，以此来确定将继电保护装置的保护定值设置为多少才能最大程度上减小该隐患发生时的危害。

进行不合理定值隐患范围的计算，是因为由不合理定值引发的继电保护隐患只有在一定的范围内发生了电气故障才能够使继电保护不正确动作，为了能够精确的计算出电网中不合理定值隐患的范围，在计算中不再使用定值整定规程中的可靠系数以及分支系数，而是采用沿线逐点计算，通过这样的方法确定出来的隐患范围更加精确，通过这一方法可以将各个相间距离的保护范围计算出来，再依据上下级保护之间的配合关系来计算出不合理定值的范围。

要计算不合理定值的风险还要对其爆发的概率进行计算，对概率的计算要采取事件树的方法进行计算，从事件树的示意图中可以看出只有顺着特定的分支路线行进时，不合理定值的隐患才会爆发出来，所以要找出不同线路上不合理定值隐患的爆发条件，分别进行概率的计算。最终根据计算出来的每条线路上的概率值，计算出整个线路上不合理定值隐患爆发的总概率。

有了总概率的值，就可以进行不合理定值风险的计算，利用计算公式就可以计算出不合理定值隐患的风险，就能够知道这一隐患对电网运行的危害究竟是怎样的。

4.结束语

本文研究了继电保护运行的风险隐患，针对导致继电保护隐患的主要原因，用风险定量的方法分析继电保护隐患对电网安全的影响。介绍了继电保护运行风险评估的研究方法，研究了继电保护定值不合理的运行风险评估，以定量地评估继电保护定值不合理对电网安全的影响，确定电网中保护定值不合理的薄弱环节。分析了继电保护系统软、硬件缺陷的特点，进行了继电保护系统软、硬件缺陷的运行风险评估。

【参考文献】

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Abstract: With the development of power system protection technology, power technology continues to develop with innovation. This paper reviews several stages of development of the mechanical and electrical technology and describes technological innovations details of relay, which provides a theoretical basis for future progress.

关键词：电力系统；继电保护；技术创新

Key words: power system; relay protection; technology innovation

中图分类号：TM77 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0198-01

1继电保护技术的发展史

随着电力系统的出现，继电保护技术就相伴而生。以数字式计算机为基础而构成的继电保护起源于20世纪60年代中后期。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。

从继电保护的基本原理上看，到21世纪20年代末普遍应用的继电保护原理基本上都已建立，迄今在保护原理方面没有出现突破性发展。从实现保护装置的硬件看，从1901年出现的感应型继电器至今大体上经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微型计算机式等发展阶段。纵观继电保护将近100年的技术发展史可以看出，虽然继电保护的基本原理早已提出，但它总是根据电力系统发展的需要，不断地从相关的科学技术中取得的最新成果中发展和完善自身。

2继电保护技术创新

2.1 机电技术网络化创新在计算机领域，发展速度最快的当属计算机硬件，按照著名的摩尔定律，芯片上的集成度每隔18～24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加，价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新，使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明，网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护，大量的传统导线将被光纤取代，传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常，这是继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化，将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务），还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，实现微机保护装置的网络化。

2.2 机电技术智能化创新进入20世纪90年代以来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络（ANN）和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注入了活力。人工神经网络（ANN）具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近年来，电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络（ANN）来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。

2.3 继电保护中自适应控制技术创新自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。这种新型保护原理的出现引起了人们的极大关注和兴趣，是微机保护具有生命力和不断发展的重要内容。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。针对电力系统频率变化的影响、单相接地短路时过渡电阻的影响、电力系统振荡的影响以及故障发展问题，采用自适应控制技术，从而提高保护的性能。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。

2.4 继电保护中自动化技术创新现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。综合自动化技术相对于常规变电所二次系统，主要有以下特点：①设备、操作、监视微机化；②通信局域网络化、光缆化；③运行管理智能化。

参考文献：

[1]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，2008.

[2]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.

[3]葛耀中.自适应继电保护及其前景展望[J].电力系统自动化，2007，21（9）：42-46.

[4]吴斌，刘沛，陈德树.继电保护中的人工智能及其应用[J].电力系统自动化，2005（4）．

[5]杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2006.

篇6

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）.

篇7

关键词：智能变电站技术；继电保护；影响探究

中图分类号：TM77 文献标识码：A

智能变电站技术的不断发展对智能电网的整体发展有着直接的影响，是智能电网体系中的重要组成部分，在电网发展中占有着极其重要的地位。随着电力事业的不断发展与进步，越来越注重对智能变电站技术的开发和利用，并且在长期的实验研究工作中，已经取得了一定的成果，为智能电网体系的建设和发展提供了有力的理论依据和参考。

一、智能变电站的基本属性和架构

（一）智能变电站的基本属性

智能变电站的特点主要就是将传统形式的变电站系统内的相关设备进行一系列的智能化转变，促进变电站在工作运行中实现信息化、现代化、智能化等，使其满足电力现代化发展的要求。智能变电站技术不仅能够自主的进行信息数据的收集、整理、统计、管理等工作，同时还能够根据电网工作运行的状况进行相关的自动化控制和职能调控等辅助工作。智能变电站体系越来越朝着网络化和智能化的方向发展。将智能化技术有效地应用到变电站中，不仅可以提高变电站的整体工作效率，同时还可以有效降低变电站的运行成本。

（二）智能变电站的基本架构

智能变电站中的逻辑结构主要被分为两个网络和3个层次，其中两个网络主要就是指站控层网络和过程层网络，而3层主要就是间隔、过程、站控的3个层次，其两个网络的运行位置大多集中在3层之间。而且智能变电中的间隔层包含的范围主要是对继电保护和各项设备管理工作。过程层还包含了一些智能设备，例如，高压断路器、隔离器以及变压器等。其职能主要就是收集信息以及对各项设备的检查。站控层的基本结构就是信息数据的前置机、工作站以及人际交互设备等各部分组合而成。智能变电站技术已经逐渐取代了人工的各项检测工作，极大地减少了人工的工作数量，降低了人工操作中出现的失误率，有效提高了变电站的整体运行效率和质量。

二、智能变电站对电网继电保护产生的影响

（一）对数据传输保护产生的影响

在继电保护的各项数据传输保护中，智能变电站技术所起到的作用主要包括两个方面。一方面，置换互感器。传统形式的继电保护中运用的互感器主要是电磁互感式，其调节和传输的方式与相关整定原则都需要进行相应的优化和审查。而在当前继电保护中所运用的互感器主要是电子式的，这样的互感器在响应速度和频带宽度等方面都有自己的独特优势，并且还会产生一种新型的计算方法。

另一方面，对数据传输方法进行不断地优化。其主要表现就是电缆硬连接的数据传输方式逐渐被二次信息的数据传输所取代。同时，统一执行ICE612850标准的前提下，要对二次信息进行统一建模，这对继电保护中的数据应用和处理产生了巨大的影响，各种设备之间可以进行交互式运行，实现了大量数据的传输、挖掘和储存，为继电保护提供了新的保护组态和保护原理。

（二）对继电保护系统产生的影响

在继电保护系统方面，智能变电站技术对继电保护起到的作用主要有4个方面。首先，数据交换的网络化可以有效解决传统形式的继电保护计算、出口、采样一体化出现的弊端。继电站所要保护的数据信息和对象等可以不用在捆绑在一起，使得继电保护系统变得更加灵活。其次，数据交换的网络化和智能化逐渐改善了传统二次回路无法进行相关监控控制的问题。再次，对时数据交换逐渐改变了以往继电保护管理工作根据保护装置为中心的模式。最后，过程层实现统一采样，有效弥补了以往对数据进行分别采样的不足。

（三）对继电保护维护与运行产生的影响

智能变电站技术在继电保护的维护和运行方面起到的作用主要包括3个方面。首先，智能变电站转变了传统继电保护的具体运行方式和组成结构，在以往的继电保护测试形式与项目以及项目周期等在继电保护维护和运行方面的标准相对较为落后，而智能变电站技术的有效应用有效地解决了这一问题。其次，智能变电站技术的有效应用，也在一定程度上解决了以往继电保护工作中二次回路方面的问题。最后，智能变电站技术有效推动了变电站中各项设备之间的有机统一，同时，还改变了继电保护的维护与运行标准和方法，这一方面虽然还在进一步的探索阶段，但却是电网在未来研究和发展的重要方向。另外，智能变电站技术还有效提升了继电保护的安全性和可靠性。从维护和调试的方面上看，智能变电站技术统一了保护设备检修等工作的标准，这虽然还处于初级发展阶段，而且ICE612850标准也有一定的理解差异，但是，继电保护专业却是其中的重要内容。许多智能变电站在进行正常使用后，相关运营单位依然还用以往的方式来进行变电站的维护和调试，在一定程度上限制了智能变电站的发展与推广。

结论

总而言之，随着信息化时代的到来和发展，我国电力系统逐渐朝着智能化的方向发展，而智能化变电站作为当前电网发展中的重要组成部分，在电网的继电保护中具有重要的意义。本文对智能变电站技术以及对继电保护产生的影响进行分析发现，智能变电站技术在继电保护工作中发挥着非常重要的作用，所以，电网企业应该重视对智能变电站技术在继电保护领域的应用和开发，不断改善传统继电保护工作中存在的缺陷，促进我国电网的可持续健康发展。

参考文献

[1]张小俊，陈艳.浅谈智能变电站技术及其对继电保护的影响[J].通信世界，2013（21）：187-188.

篇8

关键词：电力系统；继电保护；分区域；系统结构；故障识别

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）32-0110-03

继电保护作为电网安全稳定运行的保障，其工作的关键是怎样能够迅速高效地对故障进行识别、隔离，使其能够最大限度地减少扩展，使故障的影响区域尽可能减小、损失尽可能降低。现在大部分电网系统都是由于继电保护的错误操作引发的扰动，这种情况在现在电网广域和线路高负荷运行的情况下尤其明显。电流在潮湿的环境下移动、继电保护错误操作很容易造成整个系统连环跳闸和系统扰动故障。

随着近年来广域电网的不断扩展，尤其是高压电网的不断扩大，广域电网的继电保护面临着诸多的问题。研究广域电网信息、改进和提高广域网继电保护的功能成为当下的一个重大议题。本文结合传统广域继电保护的功能和特征，从电力系统安全稳定地保障继电保护的需求和特点着手，在分析关于保护的基础上研究分区域继电保护的系统结构、功能特征和故障识别等问题。

1　广域电网的分区域继电保护

广域电网继电保护的主要原理是利用广域电网的同步测量信息，将这些信息进行整合计算，以此来识别系统中的故障部件，并且采用逻辑整合来有效地清除故障。广域电网的分区域继电保护常见的结构有三种形式：分布式、集中式、分布集中式。至于前两种形式的优势和不足在此不再一一赘述，本文主要分析分布集中式的系统结构及其

优点。

1.1　继电保护的系统结构

广域电网的分区域继电保护就是在整个电网范围内通过分区管理来实现整个网络电流的顺畅流通和整个电路的稳定、安全。分区域继电保护的结构类似蜂窝，它将整个电网划分为信息相互独立的部分，各部分分别受到应有的保护并且各部分间能够进行信息的交互，但信息的交互量仅是一小部分。这种结构不仅实现了各部分的独立保护，减少了系统信息的传输量，而且通过少量必要信息的交互实现了整体的控制，保证了整个电网从部分到整体的安全高效稳定运行。在构建广域电网分区域继电保护结构时，主要考虑了下面几个方面：

1.1.1　各区域的决策中心。分区域继电保护需要在每个小的区域内选定一个信息中心，该中心主要是进行区域信息的收集、分析以及进行决策，以保证本部分安全高效稳定的运行。在进行信息中心的选择时要综合考虑各方面的因素，包括输电系统间的连接关系、输电线路间的连接关系、通电系统所处的地理位置、气候条件等因素。分布集中式继电保护的决策中心一般会选在电网拓扑结构线路密集、节点较多的位置。

1.1.2　分区域的监控和保护范围。分区域继电保护不仅要实现本区域的近程保护功能，而且还要能通过少量的信息交互实现远程的保护功能。在进行继电保护设计时应尽最大可能使各部分能够解决掉自己部分的故障和问题，减少各部分的信息交互量，这样就要求各部分保护范围的设定能够覆盖整个电网范围。所以，在设定保护范围时，应以决策中心为起点，达到下一个线路的终点为宜。同时为了在后面电网的扩展中方便加入新的变电站，保护的范围可以适当大一些。

1.1.3　区域间的交互保护范围。我们知道分区域继电保护间要通过少量的信息传输来实现区域间的远程保护，虽然我们为了整个系统的效率要尽量减少这种信息传输量，但是为了保证整个电网系统的安全，这种信息的传输和远程的保护是十分必要的。在区域间为了确保信息的传输至少要有一条通信线路，这样才能够保证电流传输在通过区域边界发生故障时能够及时有效地得到解决。为了能够很好地解决边界故障问题，分区域间的远程保护范围应该尽量把所有进程保护范围的边界包含在内。同时还要结合各个电网系统的整体规划、运行方式、安全控制方式进行调整，以实现整体

最优。

1.2　继电保护的功能优势

分布集中式继电保护集合了分布式和集中式两种继电保护的功能优势于一体，能够更好地实现广域电网的稳定控制和安全保护。其各部分的功能优势我们可以从以下几个方面进行分析和研究：

1.2.1　智能电子设备。分区域继电保护所采用的智能电子保护设备主要的功能是对本区域的电流互感器、电压互感器以及短路器的运行状态和操作进行信息的采集、功能的分析、故障的检测和安全的控制。在分布集中式结构中，这种智能设备不仅能实现本区域的检测和保护，同时能够在互联网络中的其他区域实现整体的保护。这一功能是对分布式和集中式两种结构功能优势的结合。

1.2.2　区域集中决策功能。分布式继电保护只能够进行单一区域的信息收集、分析和决策，集中式的继电保护需要将整个网络的信息加以收集、分析然后决定这个故障部分应采取什么样的措施，这使系统的信息传输量大、效率低。而分布集中式继电保护集合了两者的优点，在各个区域能够针对部分采取高效的解决故障的措施，同时能够通过区域集中决策功能实现整个区域的信息互联，对整体层面的问题进行集中决策管理。

采用分区域分布集中式的继电管理，有效地解决了其他两种方式所面临的问题，实现了近程的准确高效的控制和远程的互联整体控制。使部分和整体的问题都能够得到高效精确的解决，使得今后范围更广、系统结构更加复杂的问题能够得到很好的解决。鉴于分布集中式继电保护的诸多功能优势，相信今后的电网会有更广阔的发展前景。

2　分区域继电保护的故障识别

分区域继电保护对于广域电网系统的问题故障识别主要的方式是各区域比较识别、综合识别、继电保护设备状态自检自评。

2.1　各区域比较识别

各个区域收集本区域当期的数据，并将这些数据与以往各期和给定的参考数据进行比较。如果本期的数据和以往各期及参考数据吻合说明系统的运行正常，继电保护只需对运行进行后续的检测而不用采取任何措施。如果数据出现了较大的误差说明该区域出现了故障，首先分析是区域内的故障还是整体的故障，针对区域内的故障保护器分析决定采取的措施，对于整个系统的故障保护器将信息传给集中决策中心。

2.2　综合识别

集中决策中心在整个层面上控制系统的运行，收集各区域中心传输过来的信息，通过分析收集的信息在整体层面上观测系统的故障从而制定整体决策。综合识别主要是确保各区域的远程保护能够得到高效的运行，确保整个系统的安全稳定。

2.3　继电保护设备状态自检自评

继电保护器在进行电网系统运行状况的检测控制时，还要通过自我运行状态的控制检测来评估系统自身的效率和功能，以确保其功能的发挥。

3　结语

分区域继电保护是广域电网保护系统的一大突破，在其控制保护下，相信更广更复杂的电网系统能够很好地运行，未来的电网将会是输送更快、功率更高的系统。

参考文献

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关键词：电力系统；继电保护；可靠性

作者简介：杨文英（1980-），女，山西黎城人，长治供电公司，工程师；盖志强（1980-），男，山西襄垣人，长治供电公司，工程师。（山西 长治 046011）

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）27-0210-01

我国的经济建设不断发展，对电网系统的规模有着一定的影响，其规模会随着经济的发展而不断增大，覆盖范围也不断扩大。[1]因此，不同种类的电子设备以及线路能够紧密相连。另外，由于社会环境、人为等多种复杂因素的影响，导致电器不可避免出现故障现象，给人们的生活带来了不良影响。为了解决这一问题，工作人员必须要保证系统的正常运行，并正确地设置继电保护装置，加强鉴定工作，防止继电保护动作的不规范。下面对电力系统继电保护可靠性问题进行分析探讨。

一、继电保护系统的可靠性指标

1.电力系统继电保护的定义

电力系统继电保护能够有效保障电气的安全，并确保供电的安全。它是所有电力系统中一项根本性的工程技术，它能够有效满足电力系统关于可靠性和灵敏性的选择，当电器出现短路或者异常情况的时候，实现继电保护工作，保证用电的安全性。[2]从继电保护的系统设计方面看，继电保护系统主要是由保护装置以某种形式共同组建的，所有的电力设备都必须在有继电保护的状态下运行。

2.继电保护的基本任务

在系统出现故障的时候，可以通过电力系统继电保护装置对其作出准确的判断，并及时采取处理措施，对远距离故障进行判断，并选择最近的断路器，发出命令，让发生故障的部分能够马上与电力系统断开（跳闸指令）。在满足系统要求的同时，还能够有效降低系统部件的损坏情况，从而减少威胁。此外，电力系统继电保护还能够对工作过程中出现的不良情况作出反应，并根据不同的情况发出不同的警报信号，因此有利于设备装置的自动调节。在对装置自动调节的过程中，继电保护系统的装置能够进行相对的延时动作。

3.继电保护装置的可靠性指标

继电保护装置的可靠性指的是质量问题，通过技术等配置系统，让部件和设备在一定的条件和范围之内完成规定功能，并保障切除内容是出现故障的线路或者电器。这些都是保护装置工作方面的基本要求，其中装置的可靠性主要表现在以下两个方面：一方面，设备具有的可靠性；另一方面，设备功能所具有的可靠性。功能的可靠性指的是继电保护系统在工作状态之下进行正确工作的几率。

工作人员在对继电保护系统可靠性进行检验的时候，使用的方法主要包括以下几种：故障分析法、概率分析法、马尔科夫模型法等。然而，继电保护系统与一般的系统不同，因此使用概率法不利于分析求解。

二、提高继电保护可靠运行的措施

1.设计和优化

设计人员在进行继电系统软件设计的时候，通常使用备用切换以及多数表决等方式，它们能够有效改善继电保护的可用性，对提高可用性指标有着很好的促进作用，也能够让误动率有所下降。另外，多数表决方式将可靠性固定在规定范围内，从而不断提高该指标。备用切换方式能够对可用度指标进行改变，然而这种方式对于其他方面并没有明确的影响。因此，在进行设计的时候，设计人员还必须要根据电力系统继电保护的实际情况进行分析，并选择合适的方式。

另外值得注意的是，继电保护系统的优化设计应该要在提高可靠性的基础上，尽可能减少装置数量，以节省资金，实现资金的最小化。在进行实际运行的时候，设计人员应该将系统可靠性指标放在首位，依靠该规定进行设计。

2.提高继电保护装置的可靠性

在电力系统继电保护装置运行的过程中，指标计算与继电保护系统两者间的关系非常紧密，其中包括：装置的发展、使用、评价和改善等。根据电力系统继电保护的可靠性能够对继电保护装置的运行状况进行确定。继电保护系统的可靠性则主要是指，系统装置在规定范围内出现了动作故障的时候，应该对该动作进行及时制止，避免误动作的产生。

要进一步合理正确地评价继电保护装置可靠性，工作人员必须要从以下两个方面入手：一方面，在电力系统继电保护装置运行的时候，工作人员要对工作率指标进行科学计算，并将计算结果纳入到故障动作范围中。另一方面，要对工作率进行细分。正常情况下，高效的工作率主要由两个方面来组成，分别是正确的动作率和不正确的动作率。通过这两种划分，对继电保护装置运行的深入研究和分析有着重要的作用。

另外，值得注意的是，继电保护装置必须要有配套的辅助装置，这样可以提高继电保护的准确率，保证其能够安全运行，对维持电力系统的稳定产生重要作用。电力系统继电保护装置中的辅助装置主要功能是为了更好地控制断路器，并用作电力系统二次回路的切换。由于辅助装置一定程度上会影响到继电保护装置的可靠性，因此，对其进行有效的控制，提高辅助装置的可靠性，注意对新器件的引进和利用是非常重要的。例如，工作人员应该选用可靠性较高的中间继电器，对工作继电器中的技术数据加以保障。此外，对于一些特殊设计，工作人员必须要多留意辅助装置中的发热电阻，降低机箱内部的工作温度。也要充分考虑辅助装置中的回路耐压水平和绝缘电阻。

三、继电保护操作的运行规范

1.做好继电保护的验收工作

验收工作对于每一项工程的施工是非常重要的，它能够对施工的完整性进行测定，对电力系统运行条件的稳定性进行检查。在进行验收工作的过程中，工作人员在做好电力系统继电保护的调试之后，要进行严格的自检工作。由专业的程序员填写验收单，然后交给厂部进行运行和生产工作。在此过程中，必须要对其进行详细的记录。记录的内容主要包括：时间、保护装置的内容、负责人员的签字等。在进行试运行之后，要确保准确无误之后才可以启动系统进行程序运行。

2.要做好继电保护装置的巡检

施工人员要做好继电保护的防护工作，要及时发现电力系统中继电保护的安全隐患并解决，避免在投入使用的时候出现大规模事故。其中一个重要的方法则是对电力系统设备进行定期的巡检，保证设备工作状况良好。全面巡检工作主要包括：监视灯、警铃、指示灯等是否完整和运行是否正常，接点是否完好，装置的回路接线有没有出现不正常（发热、臭味、松落）现象。并要对保护压板、自动装置等方面进行检查，检查其投入、开关、压板位置等方面是否正确。

3.做好继电保护系统的技术改造

随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，继电保护技术也得到了不断的进步，有效突破了传统的格局，并提高了电力系统继电保护的自动化水平。因此，电力工作人员必须要与时俱进，考虑到继电保护系统配置和运行的可靠性、灵敏性以及速动性等，并且要做好相应的技术改造工作。

四、结束语

在社会经济不断发展的今天，电力企业和日常用户对于电力系统继电保护的需求越来越大，继电保护技术也得到不断的发展，逐渐迈向信息化。其发展方向也逐渐转向以保护、控制、测量以及通信一体化为主。[3]因此，电力系统继电保护工作人员的任务变得更加复杂和艰辛。由于我国的继电保护技术还处于起步阶段，因此需要不断地进行努力，才能够促进继电保护技术的不断发展，为电力系统作出贡献。

参考文献：

[1]许彩娟.关于电力系统继电保护可靠性问题的研究[J].中国新技术新产品，2012，16（15）.

[2]赵晓林，张利钦.电力系统继电保护的可靠性研究[J].硅谷，

篇10

关键词: 智能变电站；主保护； 数据；IEC6l850

中图分类号： TM63 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

为了实现智能（数字化）变电站的功能，需要对变电站内部智能电子设备（例如继电保护、测控装置等）的信息描述方法、访问方法、通信网络等进行统一规范。IEC61850 为数字化变电站提供了一套完整的信息描述和访问规范，使得不同厂家的智能电子设备具有互操作性。在中国，正在建设或已经运行的智能变电站，无一例外的采用 IEC61850通信规约。

IEC61850 标准通过对变电站内网络通信进行抽象，把变电站分为站控层、间隔层和过程层三层。图 1 给出了一个典型的“三层两网”模式的示意图，保护装置和监控装置处于间隔层。目前，智能（数字化）变电站保护配置方案和采用常规互感器时一样，保护装置按对象进行配置，如主变保护、线路保护、母线保护、开关保护等。只不过将原来保护装置的交流量输入插件更换为数据采集光纤接口，I/O 接口插件换为 GOOSE 光纤通信接口，CPU 插件的模拟量处理更换为通信接口处理。原来的操作插件转移到智能操作箱上，保留部分开入作为压板投退，开出的压板投退取消或转移到智能操作箱上。当然，也有人提出过智能变电站大保护的配置思想，利用一套系统保护装置，俗称“大脑袋”，完成整个变电站的继电保护功能，但由于无法保证保护的速度性，目前仅限于在 66 kV 以下的低压变电站试运行。

1 现有继电保护方案存在的局限性

电网主要由发电机、变压器、输电线路等一次设备组成，继电保护的作用是在电力系统发生故障后实现对故障设备的自动和快速切除、隔离故障，以保证人身和设备安全以及无故障部分的正常运行。

继电保护按照功能可以分为主保护与后备保护。主保护基本不受系统运行方式的影响，可快速切除故障元件。在主保护拒动的情况下，由后备保护切除故障，避免由于单个保护元件、断路器或二次系统存在问题时，不能及时隔离故障的情形，因此，后备保护的存在有其不可替代的必要性。

随着我国西电东送、特高压等大规模电网的建设，电网短路电流大幅度攀升，在出现故障时容易发生连锁反应，对电网安全带来很大威胁，现有的继电保护配置方案已经不能适应电力系统发展的要求，主要问题如下。

继电保护系统以切除故障为目标，对故障切除后电力系统的运行情况不予反映，无法起到保护故障后电力系统的作用，可能出现因为继电保护装置正确动作而造成其他元件的工作异常，甚至有时保护装置正确动作，但电力系统却出现瓦解。

保护动作判据都是基于本地测量数据，其选择性要求继电保护只能保护本地网络，没有考虑故障对整个电网的影响，难以对运行方式不断变化的客观系统做出全面的反映。保护装置相互之间缺乏有效的协调，难以实现系统全局的安全稳定运行，在某些情况下(如发生联锁故障)会恶化系统的运行状况。常规的后备保护虽然有比较大的保护范围，但其选择性的获得要以牺牲快速性为代价，动作时间过长，有时候难以发挥应有的保护作用。现有的继电保护配置当中，后备保护的时限整定遵循阶梯时限原则，为了保证选择性，后备保护的动作时限可能高达数秒。在电网规模和复杂程度越来越大的情况下，要作到后备保护之间的相互配合越显困难，至今仍无法很好的解决。对于采用远后备由上一级保护实现后备的系统，线路故障时变电站相关进线线路保护拒动、开关拒动，故障切除时间延长，故障切除范围扩大。在一些特定的电网结构下，线路保护为了保证灵敏度保护范围伸出主变中压侧时，为了避免下一电压等级系统故障，线路保护越级跳闸，上下级保护整定配合困难。随着智能电网的不断推进，变电站实现了全景信息数字化和网络化，需要探索新的继电保护配置方案，发挥智能变电站的信息优势，解决传统的继电保护存在的局限性，为我国电网铸造更加安全、可靠的第一道防线。

2 基于分层配置的继电保护设计方案

在继电保护数字化进程中，历经了由模拟式保护到数字式保护的过程。这个过程延续时间太长，以至于时至今日，数字式保护的设计理念仍然还保留着模拟式保护的思维痕迹，没有充分发挥微机产品自身技术优势，也没有充分利用相关技术发展取得的成果应用于继电保护。智能变电站中智能化的一次设备、网络化的二次设备以及 IEC61850 通信规范的应用，使得变电站内各个电气设备间能够进行信息共享和互操作，基于整个智能变电站信息的考虑继电保护具有可能性，本文提出的基于分层配置的继电保护设计方案（图 2），既能够实现快速的主保护功能，也能够实现快速、灵敏的后备保护功能，解决了某些常规方法难以解决的问题。在分层配置的继电保护方案中，线路保护、变压器保护等间隔保护安排在过程层，就近直接取得MU 智能操作箱的采样和操作数据信息，不依赖过程层交换机独立跳闸。多间隔的母线保护比较特殊，配置在间隔层，通过过程层交换机网络得到获得数据信息，实现保护和跳闸。最重要的是，我们设计了站域智能保护管理单元，配置在站控层，通过间隔层数据采集处理单元和间隔层交换机获得变电站数据信息，实现站域（后备）保护和管理。

在该设计方案，保护功能配置如下：线路保护和变压器只含包含传统保护中的主保护和 I 段后备保护。线路保护保留差动保护、距离 I 段、零序 I段等。变压器保护配置差动保护和各侧后备 I 段保护。母线保护的功能不发生变化，配置差动保护和断路器失灵近后备保护。线路和变压器保护的其他后备保护由站域智能保护和管理单元实现。

3 分层配置的继电保护性能分析

继电保护的分层设计方案，实现了继电保护性能的提升，主要体现在由以下几部分：独立决策快速保护、集中决策后备保护、站域智能后备保护和控制。在分层配置的方案中，线路保护、变压器保护等主设备保护，其快速动作不需要依赖其它间隔信息，就地安放在过程层，直接和 MU 智能操作箱过程层设备通过直连方式进行信息交互，即是网络信息瘫痪，主保护的动作行为不受影响，在智能变电站完全实现了传统保护性能，保护不依赖与外部通

信条件可靠切除故障，消除了传统继电保护人员的对网路安全的担心。在该方案中，对后备保护实现了集中控制和决策，主要完成变电站内所有一次设备的后备保护，

4 结论

在传统电网中，主要从四个方面评价继电保护：灵敏性、可靠性、快速性和选择性。继电保护的“四性”在构筑电力系统安全稳定运行的三道防线中发挥着重要的作用，我国已经连续多年未发生电网稳定破坏、瓦解事故，很重要的一个原因是继电保护保护严格按照“四性”设计。在传统的设计中，继电保护的任务是明确的，几十年来一直没有发生变化，它采集特定设备的特定信息，保护该设备的安全，不需要和保护范围以外电力系统进行信息的沟通，只是实现方法和手段发生了变化。继电保护微机化后，继电保护设备的信息基本也是单向，继电保护设备动作后，把自己的动作信息和录波信息上传给自动化设备或信息管理系统，其目的是供继电保护管理人员事后处理事故分析。继电保护得到的外部信息主要也是对时、

定值和压板等和保护设备相关的管理信息。