继电保护作用和原理范文

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关键词：继电保护，故障信息，小波变换，自适应。

中图分类号： TM774 文献标识码： A 文章编号：

1、引言

继电保护是一门理论和实践并重的科学技术，与电力系统的发展息息相关。19世纪末，人们为了防止发生短路时损坏设备就已经开始利用熔断器这一中介，从而建立了过电流保护原理。1905~1908年出现电流差动保护，而自1910年起，方向性电流保护的广泛使用，更是推动了20世纪20年代初距离保护的产生。到20世纪30年代初，已经出现了快速动作的高频保护[1]。因此，从继电保护的基本原理来看，现今普遍应用的继电保护原理基本上在20年代末就已建立，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来看，自1901年出现感应型继电器开始，大体经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微型计算机式等发展阶段。因此，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，不断通过相关科学技术的最新成果得到发展和完善[2]。

2、故障信息与继电保护技术

检测故障信息、识别故障信号是继电保护的首要任务，它据此做出是否保护出口跳闸的决定。因此，故障信息的识别、处理和利用是继电保护技术发展的基础，不断发掘和利用故障信息对继电保护技术的进一步发展有着重要意义。

新型继电保护的重要理论之一是建立在暂态故障信息基础上的小电流接地保护与行波保护。而应用暂态量发展出的利用高频故障电压、电流信号的超高速继电保护原理，已经被广泛使用并获得了许多重要成果，例如利用高频故障电压信号，对串补超高压输电线路的保护设置。该保护原理是基于故障点高频故障电压信号的非联合保护，但仍具有联合保护方案的优势；该方案使用组合调谐设备和输电线路阻波器来检测保护区域内的高频暂态故障信号（频率为70~81 kHz，可根据实际情况而定），使用其带阻特性可以区分内部故障和外部故障；该装置使用一个特殊设计的信号处理器来获取高频电压信号，可以完全满足超高压串补线路对保护装置的可靠性和安全性要求[3]。

总之，为了满足电力系统快速发展的需求，故障信息的发掘、提取与利用是继电保护技术发展的重要课题。新算法的引入为高频暂态信号的应用提供了可能性，但行波保护尚未成熟，仍存在一些有待探讨的问题。

3、计算机在继电保护领域中的应用

计算机在继电保护中的应用可以分为以下两类：

a. 计算机的出现，使许多原有理论得以最大程度得实现。例如早期就有人提出神经网络在电力系统中的应用问题，但训练神经网络所需的庞杂计算量以及传统计算方法对继电保护快速性的约束都限制了该理论的实际应用。而计算机的高速运算能力却轻松解决了这一问题。

b. 借助计算机开发的新理论与新技术，继电保护领域迎来了新一轮的革新。这其中较为成功的案例就是建立在暂态量基础上的、充分利用了计算机特性的行波保护原理。

虽然计算机在继电保护中的作用举足轻重，但其应用仍然存在一些问题。目前研究开发的多为通用型和用于自动控制系统的芯片，尚无继电保护装置专用芯片。由于电力系统继电保护对实时性和可靠性有着近乎苛刻的要求，开发微机型继电保护装置的专用芯片是计算机在继电保护领域中得到进一步发展应用所不可或缺的基础。

4、小波变换与继电保护

近几十年来，小波变换理论在工程界引起了极大反响，它被认为是傅里叶变换的重大发展，目前已在宇航、通信、遥感技术、数值分析等领域中被广泛应用。

众所周知，继电保护的首要任务是正确检测出故障。而电力系统中出现故障时通常都伴有奇异性或突变性，这对继电保护提出了更高的要求。为了增大输电线传输容量和提高系统稳定性，减小继电保护装置的动作时间是一种简单有效的措施。目前，利用小波变换的奇异性检测及模极大值理论已提出了实现故障起动和选相的方法，这种方法的主要特点就是快速性和可靠性。小波变换分析的应用能为快速可靠地检出行波信息提供有效保障，基于小波变换的继电保护装置必将在电力系统发挥其巨大作用。

5、自适应继电保护

自适应继电保护是20世纪80年代提出的一个较新的研究课题，它是根据电力系统运行情况和故障状态的变化，实时改变保护原理、性能、特性、定值的一种技术方法。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、对串补输电线路的自适应保护以及自适应行波保护。下面以反时限过电流保护为例说明自适应过电流保护的基本原理。

在最大负荷电流IHmax的条件下，过电流保护的整定值为：

IDz= KIHmax（1）

根据式（1）可选用一条反时限特性，表示为：

t = f(I) （2）

当线路故障时，如果短路电流小于式（1）的定值，按上述特性动作的过电流保护将不能检出故障，但通过对负荷电流的实时监视，便可根据实际负荷电流IH自动改变定值，使保护具有更灵敏的另一条反时限特性：

t =φ (I)（3）

运用自适应原理的继电保护能克服同类型传统继电保护中长期存在的问题，它是继电保护智能化的一个重要组成部分。计算机为自适应继电保护的进一步发展提供了良好的技术支持。

总体来讲，新型继电保护的发展趋势是高速化、智能化与一体化。对故障信息的研究与利用是发掘继电保护新原理的基础；计算机为充分利用故障信息提供了技术支持；新算法为继电保护的进一步发展提供了拓展空间；而自适应保护则是继电保护智能化发展的趋势。

参考文献

[1] 葛耀中. (1996). 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.

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关键词：继电保护装置；运行特点；装置性能；装置触点

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0110-02

随着人们生活水平的不断提高，加大了对电能的需求，对电力供应质量提出了更高的要求。在电力系统中使用继电保护装置，对于保障电力系统的安全稳定运行、降低用电故障出现的频率以及提高电力系统的经济效益具有十分重要的作用。因此，通过对继电保护装置运行的特点、原理以及问题进行分析，提出了相应的解决策略，进而推动电力系统的安全稳定运行。

1 继电保护装置运行的特点

1.1 继电保护装置能够及时、快速地处理电力系统

故障

当电力系统出现故障时，继电保护装置能够及时、快速地对信号进行传递，并准确地将动作反映出来，有效地将电力系统的故障控制在一定范围中，并切断故障。在电力系统的正常运行过程中，继电保护装置自身的作用不够明显，但是电力系统一旦发生故障，那么就能够保护电力系统，防止由于电力故障造成不必要的损失。

1.2 继电保护装置自身出现故障

在电力系统的运行过程中，继电保护装置自身也会出现故障，其故障主要分为两类，分别是拒动故障和误动故障。其中，误动故障指的是在电力系统的正常运行状态下，继电保护装置发出的信号与动作出现错误，进而对电力系统运行的安全稳定性产生影响。拒动故障指的是电力系统在运行中出现故障，继电保护装置自身拒绝发出动作，没有及时地保护电力系统，进而导致继电保护装置不具有保护电力系统安全、稳定运行的功能。此类故障主要出现在传统的继电保护装置中，随着继电保护技术水平的不断提高，继电保护装置朝自动化的方向发展，在电力系统中应用得更加广泛，不仅具备保护电力系统正常运行的功能，而且还能够对电力系统运行设备的参数进行实时监测和控制，具备远程控制的功能，有力地保障电力系统的安全稳定运行。

1.3 提高装置性能

和以往的继电保护装置相比，继电保护装置能够有效地提高装置的性能，准确、快速地将故障反映并切除，保证电力系统的安全稳定运行。自动化的继电保护装置通过使用计算机技术，完成复杂的工作，及时对故障进行检测，并将故障信息传递给工作人员，发出警报信息，有效地将故障解决。另外，继电保护装置抗干扰能力较弱，需要加强对继电保护装置的管理。

2 继电保护装置运行的原理

电力系统一旦出现故障，那么将会出现电流增加、电压降低、线路测量阻抗减小以及电流和电压之间的相位角发生变化等问题。通过利用这些基本参数的变化，能够形成不同原理的继电保护，例如对电流增大而动作的电流速断、反映电压降低而动作的低电压保护、过电流保护等进行反映。通常情况下，继电保护装置主要由测量部分、逻辑部分以及执行部分构成。

2.1 测量部分

进行测量时，主要对被保护对象输入的相关电气量进行测量，例如电流、电压。测量之后还要将其与相关的整定值进行比较分析，然后输出比较结果，对继电保护装置是否应该动作进行判断。

2.2 逻辑部分

针对测量部分检测出的检测量与输出逻辑关系，对其进行逻辑判断，对其是否应该将短路跳闸或者发出信号进行确定，并将相关命令输入到执行部分中。

2.3 执行部分

根据逻辑部分传递出来的信号，将继电保护装置负担的任务进行操作完成，例如操作跳闸或者发出信号等。

3 继电保护装置运行的问题

继电保护装置广泛地应用在人们的生活工作用电、工厂生产用电中，其对于电力系统的电容器、线路和主变进行保护。继电保护装置在日常运行的过程中会出现许多问题，主要表现在以下四个方面：

3.1 继电保护装置触点不稳定

继电器在对负荷过程进行切换时，其中的电接触零件叫做触点。对继电器接触稳定性产生影响的主要因素包括触点松动、触点裂开以及触点尺寸位置不正确等。在操作过程中没有对铆压力进行适当的调节、簧片与接触点的尺寸不合理以及触点材料过硬或者压力大等因素均能导致触点出现松动现象。接触点位置不同所运用的材料和工艺也就不同，例如由于材料硬度高导致的松动。

3.2 继电器的参数不正确

继电器主要运用铆对零部件进行安装，在安装的过程中，容易导致铆出现松动或者强度结合差的情况，进而导致继电器的参数比较混乱。另外，周围环境的温度也会增加继电器的参数值，由于继电器不具有抵抗冲击与机械振动的功能，进而导致参数出现错误。

3.3 继电保护装置中的铆零件变形

电磁系统中的铆装件在安装过铆之后，零件会出现弯曲、倾斜现象，进而导致铆装工序的调整、装配工作出现问题。因此，铆装工作人员要对零部件的尺寸大小、规格进行认真仔细的检查，确保安装到位和电磁系统质量达到标准。

3.4 线圈问题

由于继电保护装置的线圈种类有很多，因此，需要对其进行单件隔开放置，避免出现交连碰撞的情况，防止出现断线。因此，在对铆装电磁系统进行安装时，对压床和压力机进行适当的调整，如果压力过大，会导致线圈断线或者线圈架变形、开裂；如果压力过小，则会加大磁损，使绕线出现松动。

针对以上存在的问题，采取以下的方法进行解决：

提高继电保护装置的抗干扰水平，降低信号干扰给继电保护装置带来的操作失误。由于信号传输容易导致继电保护装置在运行时受到电磁波信号的干扰，因此，增强继电保护装置防护层上的绝缘设置，不使其和地面接触。另外，继电保护装置的元件也要选择隔离性能高与抗干扰能力强的。

继电保护装置接地设置要满足安装需求。大多数继电保护装置虽然在线路上进行了绝缘防护，但是在接地安装过程中容易受到电磁波信号的干扰。因此，工作人员在进行作业时对微机继电保护装置的接地工作进行控制。

对继电保护装置的内部参数和密码进行设置管理，在提高系统运行稳定性的基础上提高系统操作水平，降低

失误。

加强继电保护装置的维护和维修。安排专业人员对继电保护装置的日常运行定期的检查和管理，并做好清洁处理工作。另外对继电保护装置运行产生的电流和电压情况进行记录和监控。

4 结语

总而言之，继电保护装置的工作技术水平较高，因此，要求维护工作人员要具备很高的理论知识水平和高超的实践能力，进而有效地排除电力系统运行中出现的

故障。

参考文献

[1] 王翰，严进伟.电力系统继电保护与自动化装置的可靠性分析[J].中国新技术新产品，2013，3（11）：14-15.

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关键词：电力系统；继电保护；技术革新；未来展望

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0107-02

电力系统的继电保护技术是维持电力系统的稳定运行的关键因素之一，由于电力系统一旦发生损坏，不仅会对电力系统自身造成危害，而且会给操作人员的生命安全带来较大威胁，甚至影响到社会生产的正常开展，所以提升电力继电保护技术，保护电力系统不受损害十分必要[1]。

电力继电保护系统再运行过程中，主要是对电力系统故障线路实行有效切除，从而起到最大限度减少损害范围的作用；而如何进一步缩短故障切除时间，确保电力系统的安全有效运行，需要对其技术革新提出更大研究和探讨。

1 当前电力系统继电保护技术的应用现状

发展到今天，电力系统继电保护技术已经完成了四代革命，从最初的电磁式继电保护技术开始，逐渐发展成为晶体管继电保护技术，接着再提升为集成电路保护，最后升级为微机式继电保护。

第中的晶体管继电保护技术得到不断完善和发展后，在1 990 s，集成电路保护技术也得到全面的研制和开发应用，形成专业的一体化工作原理，随后的集成电路保护技术和微机式继电保护技术更是在前者的应用基础上，获得更大的创新与发展，并逐渐将我国的继电保护系统研究工作推向网络化发展。继电保护装置的应用原理图，如图1所示。

2 电力系统继电保护装置的安装要求

2.1 选择性

由于电力系统中安装多个保护装置，所以在线路中一旦出现电器元件故障的情况，则会由与之距离最近的装置系统来完成相应的切断处理，在最短的时间内切断存在故障的应用元件，将电力系统的损害程度降到最低，进而保证其他运行系统能够恢复正常。

2.2 灵敏性

需要对每一个保护装置的灵敏性进行检测，即通过灵敏系数对其灵敏性实行准确衡量，以确保其在保护范围内保持较高灵敏性，在线路发生故障时，表现出最快的反应能力。

2.3 速动性

具体表现为系统元件发生故障时，继电保护系统装置能够以最快的速度切除故障设备，通过对故障切除时间的缩短，来减轻短路电流的危害程度，从而对电气设备起到良好的保护作用；不仅能够给延长电动机的自发动时间，而且可提升电力系统的整体运行稳定性。

2.4 可靠性

确保继电保护系统具备较高的安全使用性，当电力系统发生故障时，能够避免保护装置出现拒动或者误动作，最大限度提升保护装置的应用有效性。

电力系统继电保护系统测试装置，如图2所示。

3 电力系统继电保护技术的未来革新发展研究

微机继电保护技术经过多年的开发与研究，在实际应用过程中也获得了较为理想的效果，一定程度上也为电力系统的发展提供了丰富经验，为电力企业带来了较大的经济效益，提升了电力系统的各项管理水平[2]。

但是随着科学技术的发展与创新，电力系统得到了更大的进步，所以，在继电保护技术的研究上，也需要随着做出革新，通过新控制原理与方法的探索，不断提升微机保护技术，让其在未来的发展过程中，逐渐实现网络化和智能化等。信号模拟场景，如图3所示。

3.1 继电保护技术的网络信息化

电力的工业化发展给微机保护技术提出了更高的要求，不仅要求其满足保护装置的基本要求，而且还要拥有强大的信息处理能力，包括快捷的通信技术、高效处理数据的能力等；能够与互联网相连接，将电力系统的各项保护装置、控制设备还有信息调度等方面形成一个可共享的信息系统，同时，还能快速分析故障信息，并及时提出相应的针对性解决对策；最后一项要求则是具备高级语言编程的能力[3]。

从整体上看，实现了计算机化和网络化的微机保护系统装置完全具备电脑计算机的应用功能，所以在继电保护技术的未来革新中，有必要将互联网信息技术应用在电力系统的继电保护装置中，确保其逐渐形成微机化和智能化的新型继电保护装置。

但是，为了确保新型继电保护技术的应用过程中，仍然能满足电力系统的稳定、安全运行要求，应该对其应用可靠性进行严格分析和研究，以进一步提升电力企业的经济效益。

实现网络信息化，是让继电保护装置在实际应用过程中，不仅只是完成故障切除等操作，而且可以通过安全的网络系统，对整个电力系统的运行安全性实行有效的监测与记录，并将故障信息实行汇总和分布，保证每个保护装置以及重合闸设备能够结合信息内容准确判定故障内容和位置，进一步提升各项设备与装置信息技术之间的协调性，以此推进电力系统的保护装置的安全可靠性。

3.2 继电保护技术的智能化

随着人工智能技术的推广和应用，电力系统中的继电保护系统装置，也在应用过程中，尝试开展继电保护装置的人工智能化[4]。把人工神经网络理念，还有模糊控制理论技术合理使用在电力系统继电保护技术中，能够为继电保护系统提供更为新鲜的血液，提升其活力。

其中神经网络属于非线性映射，大部分非线性问题，如信息处理问题还有自动控制化等方面的问题，均能够通过神经网络技术顺利解决，神经网络技术的主要应用原理为遗传算法等特殊算法，所以，实现机电保护技术的智能化发展，能够快速解决诸多应用难题。

当电力系统的继电保护装置实现了网络信息化和智能化，就可以将其看作一个完成的PC网路智能终端，所以在未来的技术发展和应用过程中，应该综合以上技术的优势，充分发挥继电保护功能以外，还能够同时实现数量测量、线路控制还有数据网络通信等功能，以进一步提升继电保护装置发展的成熟性。

4 结 语

综上所述，虽然继电保护技术的得到了一定创新与发展，但是为了更好地满足电力系统的发展需要，继电保护技术有必要在未来的技术革新领域中，逐渐结合信息网络技术和通信技术等先进技术，为电力系统的安全、稳定运行提供更为可靠的保障。

参考文献：

[1] 赵海松.电力系统继电保护技术的革新探究[J].山东工业技术，2014

（11）：105-109.

[2] 刘志超.关于电力系统继电保护的设计与配置[J].中小企业管理与科 技（中旬刊），2014（12）：313-314.

[3] 郝文.关于电力系统继电保护的必要性和技术改进分析[J].企业技术 开发，2013（Z1）：85-86.

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关键词：继电保护技术；电力系统；应用

中图分类号：TM63 文献标识码：A

引言：近年来，随着电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力，同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。作为继电保护技术如何才能有效的遏制故障，使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题。

1.继电保护发展的现状

上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期。70年代中期起，基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究，到80年代末集成电路保护技术已形成完整系列，并逐渐取代晶体管保护技术，集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时，我国从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，相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原东北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机－变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定，至此，不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，此时，我国继电保护技术进入了微机保护的时代。

目前，继电保护向计算机化、网络化方向发展，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务，也开辟了研究开发的新天地。随着改革开放的不断深入、国民经济的快速发展，电力系统继电保护技术将为我国经济的大发展做出贡献。

2.电力系统继电保护装置的基本要求

(1)速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。(2)可靠性。保护装置如不能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。(3)选择性。当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能选择性地将故障部分切除。首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。(4)灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。

3.继电保护技术的配置和运用

3.1继电保护装置的作用继电保护装置在供电系统中具有极其重要的作用，在电力系统发生故障时，必须要通过保护装置将故障及时排除，以防发生更大的故障。当电力设备处于具有危害性的不正常的工作状态时，保护装置必须及时发出警报信号报知给工作人员，以便其及时消除不正常的工作状态，防止电力设备和元器件发生损害，从而导致电力事故的发生。

3.2继电保护装置的基本原理

电力系统发生短路故障以后，电流会骤增，电压会骤降，电路测量阻抗会减小，电流和电压之间的相位角会发生变化，这些参数的变化能构成原理不同的继电保护，比如电流增大会构成过电流、电流阻断保护；电压降低会构成低电压保护。

3.3继电保护装置的运用

工厂和企业的高压供电系统和变电站都会运用到继电保护装置。在高压供电系统分母线继电保护的应用中，分段母线不并列运行时装设的是电流速断保护和过电流保护，但是在断路器合闸的瞬间才会投入，合闸后就会自动解除。配电所的负荷等级如果较低，就可以不装设保护装置。变电站常见的继电保护装置有线路保护、母联保护、电容器保护、主变保护等。

（1）线路保护，通常采用二段式或者三段式的电流保护。其中一段是电流速断保护，二段是限时电流速断保护，三段是过电流保护。（2）母联保护 ，限时电流保护装置联同过电流保护装置一起装设。（3）电容器保护，包括过流保护、过压保护、零序电压保护和失压保护。（4）主变保护，包括主保护 （重瓦斯保护、差动保护），后备保护（复合电压过负荷保护、过流保护）继电保护技术在目前已经得到飞速的发展，各种各样的微机保护装置正逐渐被投入使用，微机保护装置是有各种不同，但是其基本原理和目的都是一样的。

4.电力系统继电保护发展趋势

4.1网络化发展趋势

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化，它深刻影响着各个工业领域并为之提供了强有力的通信手段。多年来，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，这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。随着电力系统发展的要求及通信技术在继电保护领域应用的深入，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运行状态和故障信息的数据，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，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络连接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。实现保护装置的计算机联网将使保护装置能够得到更多的系统故障信息，提高对电力系统故障性质、故障位置判断和故障测距的准确性。总之，微机保护装置网络化可大大提高继电保护的性能及可靠性，是微机保护发展的必然趋势。

4.2继电保护智能化

智能化进入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,电力系统继电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、人工神经网络等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新的活力。人工神经网络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的研究。结合人工智能技术,分析不确定因素对智能诊断系统的影响,而提高诊断的准确率,是今后智能诊断发展的方向。

4.3控制、保护、数据通信、测量一体化

在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可以从网络上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、测量、数据通信一体化。

电力系统作为一个庞大复杂的系统，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。继电保护作为电力技术的一环，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。电力系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响，为了确保电力系统的正常运行。必须正确地设置继电保护设备。

5.结语

总之，在电力系统继电保护工作中，只有对继电保护装置进行定期检查和维护，按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，才能提高供电的可靠性。

参考文献：

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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

篇6

关键词：220kV电网；继电保护；纵联保护；零序电流保护；

0 前 言

电力及电力传输系统过程中的产生的故障非正常运行会导致电力传输系统或其中部分子系统不能正常工作，因此，用电终端不能正常工作、配电系统功能损坏或供电质量下降，甚至造成电网和用户终端设备损坏和财产损失等。继电保护是保证电力系统安全可靠运行的重要技术保障措施，继电保护的不正确动作将直接导致事故和系统稳定的破坏。

1 继电保护组成及工作原理

电力系统及电力传输系统供电过程中出现异常故障，由于故障的不可预见性会引起电流的徒增或者电压的陡降，同时电流电压间的相位角也会发生变化，依据上述电流电压量的变化情况，继电保护根据不同的功能和原理出现不同原理和类型的继电保护器。

1.1继电保护器分类

按组成和功能分:(1)机电型继电器:包括感应式、电磁式、极化式继电器等;(2)整流型继电器;(3)静态型继电器:包括晶体管、集成电路继电器等。另外，按输人的电气量变化特点还有量度继电器等:这些继电器直接敏感于被保护设备电气量的变化。包括电流电压继电器、正序负序零序继电器、频率阻抗差动继电器等。

1 .2继电器组成及原理

继电保护的种类很多，但其组成一般都是由测量模块、逻辑模块、执行模块组成，其组成原理如图1。

图1 一般继电器组成原理

输人信号指来自电力传输系统保护对象的信号，测量模块采集来自被保护对象相关运行的特征信号，获得的测量信号需要与给定的整定值对比，将比较结果送至逻辑模块。逻辑模块根据测量模块输出比较值的大小、性质及产生的次序或上述多种参数的组合，进行逻辑运算，得到的逻辑值是决定是否动作的主要依据。当逻辑值为真，即为1时，激励动作信号至执行模块，此刻，由执行模块立即响应或在规定的延时时刻执行掉电或者警报命令。

2 220kV及以上电网继电保护原则

继电保护作为电网安全稳定运行的第一道防线，时刻发挥着至关重要的作用。继电保护可以通过线路、母线以及与电网保护配合有关的变压器等电力设备继电保护运行整定。

由于220kV及以上电网继电保护方式较多，所以在确定使何种继电保护方法的同时必须遵守一定的原则，只有在一个统一的规范要求下，才能更有效的体现电网继电保护效果。

220kV及以上电网的继电保护，必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的基本要求。可靠性由继电保护装置的合理配置、本身的技术性能和质量以及正常的运行维护来保证；速动性由配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证；通过继电保护运行整定，实现选择性和灵敏性的要求，并处理运行中对快速切除故障的特殊要求。对于300～500kV电网和联系不强的220kV电网，在保证继电保护可靠动作的前提下，重点应防止继电保护装置的非选择性动作：而对于联系紧密的220kV电网，重点应保证继电保护装置的可靠快速动作。

3 220kV及以上电网继电保护方式分析

3．1自动重合闸继电保护

自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置。采用自动重合闸的继保护可以在提高供电的可靠性的基础上，保证电网系统并列运行的稳定性，并纠正断路器的误跳闸。下面来看一组数据，如表1所示。

表1 220kv及以上电网单相接地故障统计

从中可以看出，220kv及以上电网单相接地故障率非常高，针对上表所描述的现象，可以通过自动重合闸继电保护，以提高其准确性。常用方式有单相自动重合闸和综合重合闸两种。

(1)单相自动重合闸要求在保证选择性的基础上并拥有足够的灵敏性。在动作时限的选择方面，除应满足三相重合闸时所提出的要求外，还应考虑：两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性和潜供电流对灭弧所产生的影响(图2)。时刻注意线路电压越高，线路越长，潜供电流就越大，潜供电流持续时间不仅与其大小有关，而且与故障电流的大小、故障切除的时间、弧光的长度以及故障点的风速等因素有关。

图2潜供电流对灭弧所产生的影响

单相自动重合闸在绝大多数情况下保证对用户的供电，并提高系统并列运行的动态稳定性。但在具体实践中需要有按相操作的断路器，重合闸回路的接线比较复杂，促使了保护的接线、整定计算和调试工作复杂化。为了弥补以上缺点，可以通过以下介绍的综合重合闸方式来解决。

(2)综合重合闸是指当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式，而当发生相间短路时，采用三相重合闸方式。实现综合重合闸回路接线时应考虑的一些问题：

①单相接地故障时只跳故障相断路器，然后进行单相重合；

②相间故障时跳三相断路器，然后进行三相重合；

③选相元件拒动时，应能跳开三相并进行三相重合；

④对于非全相运行中可能误动的保护，应进行可靠的闭锁：对于在单相接地时可能误动作的相间保护(如距离保护)，应有防止单相接地误跳三相的措施；

⑤一相跳闸后重合闸拒动时，应能自动断开其它两相；

⑥任意两相的分相跳闸继电器动作后，应能跳开三相并进行三相重合；

⑦无论单相或三相重合闸，在重合不成功后，应能加速切除三相，即实现重合闸后加速；

⑧在非全相运行过程中又发生另一相或两相的故障，保护应能有选择性予以切除；

⑨当断路器气压或液压降低至不允许断路器重合时，应将重合闸回路自动闭锁；但如果在重合闸的过程中下降到低于运行值时，则应保证重合闸动作的完成。

3．2纵联保护

随着电力技术的发展，220kV及以上电网纵联保护目前采用反应两侧电量的输电线路纵联保护，其工作原理如图3所示。

图3 反应两侧电量的输电线路纵联保护原理

通过利用通信通道将两端的保护装置纵向联结起来，将两端的电气量比较，以判断故障在区内还是区外，保证继电保护的选择性。

纵联保护一般分为方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护两种，在从具体方式上来看主要有高频保护、微波保护、光纤差动保护等，在些方式之中，灵敏度整定都要不得小于2．0。由于各种方式的在整定时要求有所不同，在此就高频保护整定稍作概述。

在反映不对称故障的起动元件整定时，高定值起动元件应按被保护线路末端两相短路、单相接地及两相短路接地故障有足够的灵敏度整定，I2力争大于4．0，最低不得小于2．0。

同时要可靠躲过三相不同步时的线路充电电容电流，可靠系数大于2．0。低定值起动元件应按躲过最大负荷电流下的不平衡电流整定，可靠系数取2．5。高、低定值起动元件的配合比值取1．6～2．0。

3.3零序电流保护

零序电流保护一般为四段式。在复杂环网中为简化整定配合，零序电流保护I、II、III、Ⅳ各段均可分别经零序功率方向元件控制。如实际选用的定值，不经过方向元件也能保证选择性时，则不宜经方向元件控制。为了不影响各保护段动作性能，零序方向元件要有足够的灵敏度，在被控制保护段末端故障时，零序电压应不小于方向元件最低动作电压的1．5倍，零序功率应不小于方向元件实际动作功率的2倍。

方向零序电流I段定值和无方向零序电流I段定值，按躲过本线路区外故障最大零序电流整定。若本线路采用单相重合闸方式，尚应按躲过本线路非全相运行最大零序电流整定。零序电流II段定值，若相邻线路配置的纵联保护能保证经常投入运行，可按与相邻线路纵联保护配合整定，躲过相邻线路末端故障。否则，按与相邻线路在非全相运行中不退出运行的零序电流II段配合整定：若无法满足配合关系，则可与相邻线路在非全相运行过程中不退出工作的零序I段配合整定。零序电流II段定值还应躲过线路对侧变压器的另一侧母线接地故障时流过本线路的零序电流。零序电流III段定值，按灵敏性和选择性要求配合整定，应满足灵敏度要求，并与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流III段定值配合整定。若配合有困难，可与相邻线路零序电流III段定值配合整定。零序电流Ⅳ段定值(最末一段)应不大于300A，按与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流III段或Ⅳ段配合整定。对采用重合闸时间大于1．0s的单相重合闸线路，除考虑正常情况下的选择配合外，还需要考虑非全相运行中健全相故障时的选择性配合，此时，零序电流Ⅳ段的动作时间宜大于单相重合闸周期加两个时间级差以上。当本线路进行单相重合闸时，可自动将零序电流Ⅳ段动作时间降为本线路单相重合闸周期加一个级差，以取得在单相重合闸过程中相邻线路的零序电流保护与本线路零序电流Ⅳ段之间的选择性配合，以尽快切除非全相运行中再故障。线路零序电流保护的电流定值和时间定值可参照相关规范进行设定。

4 继电保护的发展展望

(1)信息化。随着计算机等现代通讯技术的迅猛发展.基于CPU核实现的硬件保护也在不断发展。自动化芯片控制的电路保护硬件已经历了的发展阶段为:从16位单CPU结构的微机保护发展到32位多CPU结构，后又发展到总线结构，性能和响应速度大大提高，目前开始得到广泛应用。

(2)网络化。计算机网络在信息处理和数据通信过程中已成为当今国家能源和国民经济建设作用，网络化带来的便利，近年来也逐渐开始应用到电力传输与配电系统中来。

(3)智能化。近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、模糊算法和自适应算法等在电力系统自动化相关领域都得到了广泛应用，在继电保护领域应用的研究和应用也逐渐兴起。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，使保护、控制、测量、数据通信一体化，并逐渐实现继电保护的智能化，是当今乃至今后电力及电力传输系统继电保护技术发展的主要方向。

5 结束语

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【关键词】电力系统；继电保护；自动化

1、前言

随着科学技术的日益发展，继电保护技术也取得了一定的技术进步，但科技进步也给继电保护技术的提出了新的要求。微机继电保护的发展是近些年继电保护领域的显著成就，继电保护装置作为电网安全稳定运行的防线，确保它的正常、健康运行始终具有非常重要的意义，与此同时，智能化电网的快速发展，加上系统继电保护装置类型也是日新月异，传统的继电保护装置对于当前电网的运行特性是否适用，在电网系统安全稳定运行中还能否发挥应有作用，就逐渐形成了严肃的课题。因此电力技术人员须不断完善继电保护自动化系统。

2、继电保护自动化的概念及工作原理

一般而言，继电保护是指电力技术人员继电保护技术如何有效的遏制电力系统中可能发生的或特殊情况，有效保障其的运行效率和运行质量。继电保护自动化是指只要继电保护技术能够检测潜在问题，便会发出报警信号、跳闸命令的自动装置，甚至直接把故障部分隔离或切除的一种措施。因此，当短路或过载运行等故障发生时，应保证此装置能及时传递报警信号，并做好对系统其它设备和装置的故障范围的控制工作，甚至直接排除故障。

继电保护的继电器通常由引脚，线圈，衔铁，触点等构成。输入信号是指源于其传输系统的保护对象的信号，测量模块通过采集被保护对象的有关运行特征信号，而得到测量信号，须与整定值进行对比，比较结果被送达至逻辑模块。逻辑模块依据测量模块的比较值的大小、性质及产生的次序或以上几种参数的组合，来进行逻辑运算，其逻辑值决定动作是否进行。

在自动化的电网实际运行中，它对于发电、配电、输电等电气设备的监控，都是由传感器来完成的，并且结合网络系统来采集和整合监控数据，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进行监测，实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。因此，这种分布式发电、交互式供电对继电保护提出了更高要求。这就要求，自动化的继电保护装置不仅要确保保护对象信息的安全，还需要关联到其它电气设备的运行信息。

在新型的自动化继电保护系统中，主要通过监控系统，讲被保护对象所有的电气量信息以及与其关联节点的其他节点的运行状况信息进行分析和决策，实时对相应继电保护装置的保护功能和保护定值进行修正、调整，确保保护装置能够适应灵活变化的情况。

3、继电保护自动化关键环节

根据继电保护的工作范围和效果进行详细的特征分类，可分为选择性、灵敏性、快速性、可靠性，这四个点是继电保护的系统能否正常运行的客观要求。

3.1灵敏性

在继电保护系统中，当电力系统发生其维护范围之内的故障时，可以通过灵敏系数有效的反应，确保系统的运行安全。

3.2可靠性

继电保护系统的可靠性是指当在规定的范围之内，系统产生了其应该动作范围内的故障时，装置不该拒绝该动作。然而不是它的动作范围内的情况时，该装置不应误动作操作。

3.3快速性

为了防止故障蔓延，减轻危害，尽可能的恢复电压。因此，当系统发生故障时，装置应保证动作迅速，及时切除故障。

3.4选择性

当系统发生故障时，为了继续给无故障部分最大限度的供电，继电保护系统的设计与运行均须在尽可能的小区间移除故障。首先从离故障点最近的断路器切除故障线路，尽可能减少停电的范围，确保系统中没有故障的部分可以正常运行。

4、新时期电力系统对继电保护自动化的影响和挑战

新时期，电力系统和我国的电网将朝着数字化、自动化、智能化的方向发展，由此也对继电保护自动化带来了影响和挑战。因此，继电保护技术也应该朝着数字化的方向发展，以适应时代的需要，包活信息传输、测量手段等等都逐步实现数字化。其次，随着智能技术的不断进步与发展，继电保护工作中的信息平台的建立，促进智能电网不断朝着网络化的方向发展。相应的继电保护技术也应该与时俱进，向网络化方向发展。智能电网的快速建设，加大了整个电网系统的压力，因此，出现故障的机率也较传统要高。因此，要进行充分的后备保护服务，提高整个保护装置的性能，确保电力系统运行的安全与稳定。

目前，在电力系统的大力发展下，针对自动化的继电保护技术，需要解决的问题主要只有：时间和数据的同步性以及继电保护的整定计算。

智能电网中的额电子式互感器是分布式的，数据采集模式也是通过单元合并的，为了保证数据采集和传输的同步，在系统中需要精确的时钟同步。

在电网继电保护整定计算中，需要考虑很多的因素，比如电网的接线方式，以及运行方式，它们会对定值计算产生很大的影响。为了合理协调保护的灵敏性、速动性、选择性和可靠性之间的关系，保证各保护达到最佳的配合状态，就要求我们对电网的各种运行方式及多种故障情况进行反复而周密的计算。

5、继电保护自动化的发展

智能化、数字化、网络化是未来智能电网继电保护技术的发展趋势，特别是保护、控制、测量、数据通信的一体化。

对于继电保护技术来说，它是对电力系统中各种电气设备进行有效检测保护的重要手段，同时，智能化、数字化、网络化等都是它的未来发展趋势，尤其是监测、测量、保护以及数据通信的一体化。但是目前对于网络整定管理技术方面，还存在一些问题，比如系统数据结构和网络结构对维护人员带来的阻力；系统的定值计算与管理系统定值分离，操作失误较大。

在继电保护智能化的应用方面，将神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑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。自适应继电也是值得发展和研究的内容，它的基本思想是使继电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。

6、结语

科技发展飞速，继电保护技术发展的趋势将是更加计算机、网络化和智能化，将会为电力系统的保护做出更大的贡献。只要充分考虑各种情况，正确做出判别，都能发挥其独特的求解复杂问题的能力。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，使保护、控制、测量、数据通信一体化，并逐渐实现继电保护的智能化，是当今电力系统继电保护技术发展的主要趋势。

参考文献

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【关键词】继电保护；实践教学；教学效果

《电力系统继电保护》是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课。继电保护是电力系统的重要组成部分。为保证电力系统安全、稳定、高效的运行，完善的继电保护装置是必不可少的。而随着电力工业的快速发展，用户需求多样化，运行方式复杂化，电网中运行管理精细化的要求越来越高，因此，要培养合格的电气工程师，除了要掌握扎实的继电保护理论基础以外，更要与时俱进，注重理论与实践相结合，具有实践和创新的能力。

1 《电力系统继电保护》实践教学的意义

实践教学是高等教育的重要组成部分，是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。在人才创新能力及全面素质培养方面有着其他教学环节不可替代的独特作用。而《电力系统继电保护原理》是一门与实际联系密切，综合性、实践性非常强的专业课。其实践教学对学生动手能力的培养非常重要，它既能培养学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力，又能启迪学生的创新思维，提高学生综合应用知识的能力。这对于已经完成基础课，专业基础课，很快要步入工作岗位的大三学生来说是承前启后的。下面本文将详细介绍综合实践教学在电力系统继电保护课程中的应用。

2 课堂教学中配合实践内容

理论学习是学生学习电气专业必不可少的。而继电保护更是一门综合性的学科，需要电机学，电力系统分析，电力系统故障计算等课程相关知识，对于一些基础知识薄弱的学生来说，觉得这门课很难，而各种继电保护原理从书本上来讲解也是枯燥乏味的。因此，要学好这门课，需要提高学生的积极性，达到好的课堂效果，可从下面两个方面入手。

2.1 多方引导，激发学生的学习兴趣

要让学生学好，首先要让学生喜欢这门课，提高学生的学习兴趣。古语云：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。兴趣是好的老师，它能够激发学生强烈的求知欲望和学习热情，直接影响学生的学习成效。

为此在上第一节课（绪论）时要让学生充分认识这门课的重要性，比如在介绍继电保护装置的任务和作用时，可以让学生看几段油变压器爆炸、架空线路发生短路等的视频，学生看了这些富有震撼力的视频之后，体会到继电保护的重要性，会急于知道采取哪些措施可以避免这些事故，就会产生浓厚的学习兴趣。

其次要把继电保护和日常生活联系起来，让学生觉得学有所用。如讲继电保护作用可以用家里用的保护开关为例进行说明，讲解要尽量和日常生活联系起来，提高学生的学习兴趣。

2.2 利用多媒体教学平台优化教学内容

要让学生上好课，老师，必须要讲好课。教师不能在上课过程中只顾自己讲课，而不考虑学生的反应，要加强课堂互动，提高课堂教学效果，单纯的理论讲解是不够的。而多媒体教学的优点之一是可以用图片、动画、录像等形式解释一些难以理解的知识点，非常直观，学生在观看这些图片、动画、录像时兴趣也很高，有利于学生的学习。比如在讲解三段式电流保护时，可以设计一个例题，除了让学生完成三段式电流保护的整定计算，还可以利用FLASH动画完整的展示出电流保护装置的实现过程，哪段线路发生故障时一段保护起作用，哪段线路发生故障时二段保护起作用，而什么情况下三段保护（即后备保护）起作用，并可以通过动画展示一下如果因为整定计算错误，或者设备故障等原因造成保护拒动时，会发生什么样的后果，如造成大面积停电，来强调继电保护装置的重要性。

3 利用实验课把理论用起来

本门课程除了理论授课，还有相应的实验课，过去我们的实验重点主要放在理论的验证及实验技能的练习上，学生对实验内容和实验要求理解不透彻，对实验过程的各环节也不太理解，影响了学生做实验的积极性。因此，我们根据《电力系统继电保护原理》课程的特点，灵活调整实验课的重心，采取了不同的实验方法，把实验内容分为三类：第一，基础性实验；如电磁型电流继电器和电压继电器实验，通过该实验让学生理解动作电流，返回电流的含义。第二，设计性实验，有6～10kv线路过电流保护实验，通过该实验加深学生对整套保护装置动作过程的分析和理解。三，综合性和研究性实验。利用微机变压器保护实验台，由学生自己设计变压器差动保护，各种后备保护，掌握变压器保护的配置原则。实验内容由简到难，由浅入深，循序渐进，逐步培养学生的实践能力和综合分析能力。

4 工厂实习和课程设计

本环节是在学完课程后对继电保护的综合认识。

为期两周的工厂实习参观，让学生到电厂去学习，认识电能的生产，变换，传输，了解现有的继电保护技术发展现状，学习保护装置的实际操作。

课程设计安排在实习之后，与实习内容相辅相成，如让学生完成架空线路、变电站主变压器的保护设计，自己设计电力元件的主保护，后备保护，除进行保护的整定计算外，还需要学生上网搜集资料，综合性价比，进行元器件选型，从而培养学生独立解决问题的能力。

5 优化课程考核评估系统

过去该课程的考核方式是传统的期末闭卷考试加平时成绩，期末考试占70%，平时成绩占30%（出勤10%，实验10%，作业10%），而通过学生的表现发现，这种考核方式不能很好的激发学生平时学习、动手的积极性，也不能全面的评价学生的综合能力。

为提高学生实践能力的培养，新的课程考核方式增加了平时成绩的比重。期末考试占50%，平时成绩占50%，平时成绩的考核更加多样化，除了考勤，实验，作业，增加课堂小组讨论，小论文，继电保护的二次展开图，端子接线的学习等，鼓励学生参加各种电力技能考试。

6 结束语

电力系统继电保护是一门理论性和实践性都很强的课，内容丰富，而教学课时少，特别是实验和实践教学部分，受学校实验室条件的限制，只能完成一些简单的保护动作，不能全面的诠释继电保护装置在实际电网中的应用，因此探讨如何面向电力系统实际，寻找理论和实际应用的最佳结合方式，增强学生的实践工程能力是一个长期的过程，需要老师们的不懈努力，设计科学、合理的实践教学环节对学好本课程，顺应时代需求是具有重要意义的。

【参考文献】

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【关键词】35KV变电站；继电保护

35KV substation relay protection device applied research

CHEN　Jun－hua

（Guangdong Province Shunde Switch Factory Company Limited　Guangdong　Foshan　528000）

【Abstract】This article on the35KV substation relay protection device used in the corresponding problem undertook study an analysis.

【Key words】35KV substation;Relay protection

1.35KV变电站电力系统中继电保护的发展状况

由于继电保护装置对高压电网的安全、稳定运行有着极其重要的作用。随着电力系统规模不断扩大和等级的不断提高，系统的网络结构和运行方式日趋复杂，对继电保护的要求也越来越高。传统的电磁和电磁感应原理的保护存在动作速度慢、灵敏度低、抗震性差以及可动部分有磨损等固有缺点。晶体管继电保护装置也有抗干扰能力差、判据不准确，装置本身的质量不是很稳定等明显的缺点。随着数字计算机技术的发展，大规模集成电路技术的飞速发展．微处理器和微型计算机进入实用化的阶段，微机保护开始逐渐趋于实用。

微机继电保护装置一般以微处理器为基础，采用数字处理的方法:

用不同的模块化软件来实现各种功能。随着微电子技术的发展，各种功能强大的微处理器及其他相关大规模集成电路器件的广泛应用，使得微机继电保护装置得到了很大的发展。其应用范围越来越大，功能也越来越强大。特别是在保护功能上，采用不同的装置可以有效地实现线路、变压器、发电机、电动机和母线等设备的保护功能，不仅如此，利用微处理器强大的数据处理能力，还能实现过去难以实现的很多保护功能。随着通讯网络技术的发展，采用微机保护技术使得变电站内的设备功能数字化实现成为可能。

2.35KV变电站电力系统对继电保护装置的要求

随着继电保护装置的飞速发展。电力系统对继电保护装置有了越来越严格的要求。而电力系统对继电保护装置的基本要求主要包括快速性、可靠性、选择性和灵敏性。在进入计算机时代的今天，这四个要求也越来越容易得到满足。快速性强调的是“一旦发生故障就立即产生动作”，这是对继电保护装置的最根本要求。快速性要求继电保护装置在尽可能短的时间内发现并排除故障，因为故障对电力系统的危害性随着其时间越长就会发展越大。可靠性主要强调保护装置在电力系统发生故障情况下必须产生可靠动作，绝不能拒动。因为对于我国电力系统目前的现状而言，保护装置的拒动的危害性要大大超过误动。另外选择性则强调的是继电保护装置不能误动，即不能发生误操作。灵敏性则要求保护装置反应灵敏并且快速，动作范嗣准确，正确反映故障范同，还能够减少停电面积。因此对于电力部门而言，为保证电力系统安全运行。要求继电保护设备的设置必须是常备的，多样的，可靠的。

3.继电保护装置在电力系统中的动作过程

对于继电保护装置来说。它的动作过程大概可以分为三个阶段,第一阶段启动，保护装置在正常运行时．它的“出口回路”是被“启动元件”闭锁的．而启动元件开放闭锁一般比较容易。如用零序元件作启动元件的，或者用过流单元作启动元件的，简单说来，就是选择一种只有在电力系统产生故障的状态下才会有的特征作为启动元件的启动条件。第二阶段判断，当启动元件满足启动条件后，继电保护装置的“主回路”要对这个启动条件进行判断，此时保护装置的“定值”就是评判的标准。如果从电力系统电流回路、电压回路中传来的电流，电压或它们的计算值都达不到所设定的“定值”，则保护装置就不会产生任何动作。而装置的启动元件在启动特征消失后便自动返回。如这些值达到“定值”，则继电保护装置就进人发跳闸命令的最后一个阶段—“闭锁”阶段。第三阶段闭锁，闭锁就是在满足了保护装置的定值要求，而去发跳闸命令之前对一些电力系统的一些附加条件自行判断，如果附加条件也能满足要求，则保护装置就会立即发跳闸信号。

4.35KV变电站中继电保护故障信息处理系统

继电保护系统南于本身所处工作环境的原因，以及对于变电站电力系统的重要性，我们应该尽量避免继电保护系统发生故障，但是一旦继电保护系统发生故障时，这时继电保护故障处理系统就开始发挥其再要作用了。

4.1故障信息处理系统的可行性分析

在变电站综合自动化系统中，各种类型的保护装置的故障报告提供了故障发生时保护装置记录的状态信息，包括故障发生时刻、重合闸情况、故障类型、故障时各通道模拟量的有效值、断路器跳闸情况、保护元件启动、返回时间等；而故障录波器提供了故障时的电压、电流波形。电力系统技术人员可以根据装置记录的信息判断发生故障元件，并且通过对故障波形的分析计算，根据整定值和保护原理验证故障报告提供的信息，从而进一步判断保护动作行为的正确性。

4.2故障信息的分层诊断

电力系统为了有效的提高诊断速度和灵敏性，将得到的故障信息进行分层处理：第一层为在任何SCADA系统中都能保证快速且准确的获取开关变位的遥感信息；第二层为保护动作信息：第三层为故障录波信息。先利用开关动作信息来判断故障区域，如果可以确定唯一的故障解则诊断结束。否则，再利用收集到的保护动作信息进行诊断，如果能确定唯一的故障解则诊断结束。否则，利用录波信息来做进一步的分析，并且确定故障类型、故障相别、故障地点等，并结合波形对保护、开关和重合闸动作情况进行分析。

4.3故障信息的处理

当变电站出现故障时，变电站监控系统可以获取到大量的故障信息，包括时间顺序记录、开关动作信息、保护带有的故障录波功能所记录的故障前后电气量波形信息、保护动作信息等。在这些故障信息中先将装置动作的开关、保护继电器作为诊断的依据，通过在提示框中输入这些可能发生故障的设备的编号，利用变电站专家系统的正向推理方法，即在软件知识库中搜索与之相对应的规则来确定发生故障元件和产生故障的原因。当得出多种诊断结果时，再利用信息系统的反向推理方法，在得到的可疑故障电力设备中，利用故障录波信息，根据所采用的微机保护算法和设备所装设的保护原理来判断继电保护是否应该有所动作。从而对诊断结果范围的进一步缩小，并对开关和保护的动作性能进行判断，这样使发现故障线路的几率也大大增加。在诊断完成后。用户可以根据需要对诊断结果进行保存，便于以后通过对历史数据的分析来不断完善知识库。

5.结语

本文主要是论述了继电保护系统在变电站电力系统中的应用情况．包括其发展历程，当代电力系统对继电保护装置的要求。继电保护装置的动作过程的简要介绍，着重讲述了继电保护的故障信息处理系统。这也是当今电力系统发展中一个十分重要的知识领域，相信随着科技的迅速发展，今后的继电保护装置必定会发展到一个新的水平。

【参考文献】

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关键词：继电保护；启发式教学；模块化教学；教学改革

作者简介：霍兰茹（1980-），女，河北保定人，延安职业技术学院，助教。（陕西延安716000）

中图分类号：G712     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）09-0065-02

继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。继电保护装置的更新换代对高校继电保护教学提出了新的要求，培养能熟练设计、安装调试、操作维护继电保护装置的应用型专业人才成为当务之急。继电保护课程是一门理论性、实践性都很强的课程，要求学生起点高且必须具备电工基础、电子技术、电机学、电力系统等方面的相关知识。近年来国家提倡高职高专院校要在实践环节上加大比重，继电保护课程在专业计划中的地位发生变化，理论教学时数减小，大部分学生反映很难入门。为此，本文专门从教学内容、教学方法、教学手段和实验、实践性环节等方面提出了课程改革的思路，力求使学生成为适应市场需求的应用型技术专业人才。

一、合理安排教学内容

首先是教材的选取。高职高专学生和本科院校学生的课程目标不同，在教材选取上更加偏重于实用性。目前大部分电力系统继电保护教材都是围绕保护原理、动作整定编写，忽略了对各种电气设备进行继电保护配置和对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。对于高职学生来说，他们应该掌握的技能是：面对各种电气设备时该设置哪些保护；每一种保护的电路布置；每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号如何进行维护；微机保护的实现形式以及动作原理。为了适应高职教育需要，继电保护教材还应包含下列内容：电气设备的继电保护配置，主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读；继电保护运行、维护和检修技术，用各种案例实现学生对运行和维护技术的学习。

其次是教学内容安排的合理性。由于教材选用的原因，各专业教材之间可能会有重复的内容，这就要求任课教师在授课前要对整个专业课程设置和各主要专业课知识点有一个总体的把握，适当删减部分内容。加强同一结合点上相关科目的协调配合，避免知识重复讲授，如模拟量采集系统、数字滤波等内容可跳过不讲。同时根据本专业就业所需知识和能力的要求适当增加内容。对重点、难点部分合理分配课时，比如在讲解动作值整定计算时只需介绍保护整定的原则，不作复杂的理论分析计算，让高职学生从复杂、难懂的困境中解脱出来，把主要精力放在继电保护的实用技术上。讲授理论侧重于一些保护的基本原理与方法，如常规保护（电流保护、距离保护等）及有关具体保护装置的实验、实训环节、课程设计、毕业设计；对于一些学生能自行理解的、工程实际中不再采用或用的很少的内容应少讲或不讲；多讲解一些课本上没有编入的但工程实际中已应用广泛的内容。

由于学生基础水平不同，学习能力也存在很大的差异性，任课老师应及时收集学生的反馈信息，把握好教学的深度和广度，因教制宜。对于那些学有余力的学生，可以组织成课外学习小组，让他们自己收集相关电气工程专业方面的资料和素材，扩大专业领域的专业知识宽度和深度，鼓励他们积极参加校内科研项目，如继电保护课件的开发、保护实验仿真装置的设计等，培养学生的创新能力和科研能力。

二、采用多种教学方法

较传统的专业课教学方法是教师单一传授式的方法。这种方法使学生处于被动的学习过程中，不利于知识的学习和掌握。为提高教学效果，在课堂教学中应采用灵活多样的教学方法。

1.启发式教学

启发式教学是教师在教学中根据教学规律，采取各种手段来引导学生独立思考、积极思维，以获取新知识的教学方法体系。对于不同的教学内容，启发式教学的具体做法也不同。

在介绍继电保护的基本概念时，首先告诉学生继电保护属于二次系统，作用是为一次系统服务的，是反应电力系统故障和不正常状态并做出动作的一种自动装置。然后就可以采用提问的方法启发学生温故知新，可边提问边回答：常用的一次设备有哪些？故障包含哪些？不正常状态有哪些？继电保护装置对于故障和不正常状态最终的处理结果如何？后面在介绍继电保护的原理时同样可以采用此法，先告诉学生只要找出正常运行与故障时电气量或者非电气量的差别即可找出一种原理，引导学生积极思考。

继电保护课堂教学注重知识的衔接，可以在每次上课开始时花3～5分钟时间复习上次课程知识点，然后引出新内容。鼓励学生提前预习，对所要学习的知识有大致的了解，上课结束时将本次课的内容加以总结，并针对下次课程内容与本次上课内容的不同进行提问，提出本次课中继电保护方法的不足，针对不足提出解决办法。这样让学生心存疑问，继续进行下一部分内容的学习。在学习“自动重合闸”这一章时，首先介绍单相重合闸和三相重合闸，在此基础上引出综合重合闸的概念，即当线路发生单相接地故障时采用单相重合闸方式。发生相间故障时，采用三相重合闸方式。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸。然后提问：如果发生单相接地短路时，选相元件拒动，综合重合闸如何动作？两相先后接地短路时如何动作？通过这样的启发方式让学生对三种重合闸方式进行逐步深入的学习，从而掌握各种工作方式的保护原理、特点。

继电保护中有些内容既相互联系又容易混淆，这时就要适当引导学生进行多方面对比，在对比分析中加深理解，在理解基础上加深记忆。比如在讲到距离保护时可以将之前讲解过的电流保护的知识点加以对比。尤其是二者的整定原则和灵敏性校验有什么相似和不同？不同点的根本原因是什么？动作电流与动作阻抗有什么关系？通过这些知识点的对比既可以让学生更好地掌握距离保护的相关知识，同时对电流保护的内容加以复习，这样能够使学生将继电保护这门课程更好地深入理解。

2.模块化教学

模块化教学法是以专业工种为模块，把专业理论和操作技能有机地、系统地结合在一起进行的理实一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点，注重教学内容的实用性。通过模块教学方法的实施可以强化学生的技能训练，促进学生动手能力的提高。教师在模块化教学过程中起到贯通、点拨作用，只讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法，从而更全面地发挥学生的学习自主性。

整定计算是继电保护知识中的重要内容，但现有教材中介绍整定计算知识不全面，不利于学生系统地学习整定计算知识。而现场实际保护装置的整定值主要是结合原始资料，根据保护原理和设计手册来计算。因此，在教学中应改变传统的学习方法，对于整定计算部分授课时只作简要介绍，学习的重点放到设计环节中。在课程设计或毕业设计环节中，可将继电保护中的整定计算知识分为电网保护的整定计算、变压器保护的整定计算、发电机保护的整定计算等几个模块向学生详细讲解，使学生通过具体的实例理解整定计算原则，并掌握整定计算内容。如发电机保护的整定计算参照某发电厂或程设计任务书，提出设计要求。设计时，首先让学生查阅资料，了解各种发电机保护的整定方法，然后结合设计要求讲解各种保护，进一步理解整定原则和方法。这样，经过课堂学习、设计环节之后能使学生较系统地掌握继电保护的整定计算知识。

三、利用现代化教学手段

继电保护课程理论知识比较抽象，涉及的专业知识较多，学生学习起来较难掌握，应采用多种教学形式结合的方式讲解。

1.多媒体教学的合理应用

可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行开发多媒体课件，将复杂的继电保护设备、电路接线、工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来，有助于学生深入理解。目前，多媒体教学手段已被各级院校、教师接受和推广使用。

2.借助仿真软件进行演示

仿真技术辅助教学既可演示复杂系统的未知结果，又可演示系统随参数变化的变化结果或变化趋势，有助于学生对抽象理论的理解，更能弥补实验手段的不足。目前，各种火电机组仿真系统、变电站仿真系统、电力系统物理模拟和计算机仿真系统等仿真平台已得到广泛应用，可以在这些仿真平台的基础上开发相关的仿真项目应用到继电保护的教学中。利用开发的仿真平台可以模拟实际电力系统故障的发生、继电保护的全程动作情况，让学生亲历电力系统运行的实况，学会对事故的分析和处理，进一步理解保护的原理。

3.采用电化教学演示

继电保护课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关，通过录制与生产实际背景相关内容的教学录像片，可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节，使他们在集声、像于一体的多媒体环境中轻松地掌握复杂、枯燥的安装调试过程。比如在介绍电流互感器的结构及工作原理时，可以播放有关在电厂或变电站中的TA二次侧在运行中开路后的现象、后果以及更换电流表或电流继电器时采取的方法与措施的录像，使学生在生动有趣的教学情境下掌握电流互感器的相关知识和操作技能。

四、重视实训、实践环节

目前继电保护规定的实验一般都是认识性、验证性的实验，发挥不了学生的主动性和创造性，因此，可减少验证性试验比例，适当增加设计性、综合性的实验项目，让学生自己接线和调整参数，模拟电力系统故障和保护装置的动作过程。通过实验进一步理解电力系统继电保护的工作原理和组成。

为了达到很好的实习效果，需要根据专业教学的时间安排好前期课程的设置。在开始专业基础课程前，首先安排学生在学校周边的电力系统进行参观性质的“认识实习”和“专业导论”，使学生建立起“专业”的概念和最基本的原理认识，然后在学习了一定的专业知识后再组织学生到电厂、变电站或其他相关单位进行“毕业实习”。

五、结束语

电力系统继电保护是电自专业的一门核心课程。为适应继电保护技术的发展，应加大继电保护课程教学体系改革力度，在教学中体现继电保护原理、装置、整定计算的有机结合，以适应技术发展的要求，培养出适应电力行业需求的专业人才。

参考文献：

[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]王世强,兰琴.启发式教学在继电保护课程教学中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报报,2009,(8).