何為　李愷

摘要：電力系統(tǒng)的組成部分有電壓變化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、母線、電氣設備等。文章研究了繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用，介紹了繼電保護自動化技術的工作原理和常見的自動化繼電器類型，并對電力系統(tǒng)繼電保護自動化技術的應用進行了探討。

關鍵詞：繼電保護；自動化技術；電力系統(tǒng)；電壓變化系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；配電系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）25-0066-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.031

電力系統(tǒng)由電壓變化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、母線以及電氣設備等部分組成，繼電保護系統(tǒng)的作用是在線路出現(xiàn)故障時能夠及時切除故障點，避免事態(tài)進一步擴大。自動化繼電保護裝置能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的0.1s以內快速反應切除故障線路，對電力系統(tǒng)起到保護作用，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

1 繼電保護自動化技術

1.1 原理與類型

1.1.1 工作原理。繼電保護裝置有測量模塊、邏輯模塊以及執(zhí)行模塊三部分，繼電器測量模塊接收傳入信號，并將測量值和定值比較，將比較結果傳輸給邏輯模塊，繼電器邏輯模塊再根據(jù)接收裝置發(fā)送來輸出值的性質、次序、大小等相關參數(shù)計算獲得邏輯值，根據(jù)邏輯值確定動作是否合理，再將激勵動作或者靜止動作信號傳遞給執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊接受到指令信號之后再做出對應的動作。

1.1.2 繼電器類型。電力系統(tǒng)使用的繼電器有多種結構形式，可以分為電磁型、靜態(tài)型、感應型、整流型等，并且繼電器有著多種不同的功能，具體可以細分為測量和輔助兩類，測量繼電器用于測量了解電氣量變化，根據(jù)繼電器測量電氣量的種類不同，測量繼電器可以進一步細分為電壓、電流、頻率和功率測量繼電器。輔助繼電器的功能是保護電力系統(tǒng)，有中間、事件和信號三種類別。

1.2 電力系統(tǒng)自動化繼電保護系統(tǒng)的作用

繼電保護自動化技術是一種電力系統(tǒng)中應用十分普遍的電力系統(tǒng)維護技術，電力系統(tǒng)規(guī)模大、跨度廣，暴露在自然環(huán)境中，長期運行中各種精密設備容易出現(xiàn)故障，如果不經過及時有效的處理，故障可能進一步發(fā)展，導致線路上大量設備燒損，帶來巨大的經濟損失，影響正常供電。自動化繼電保護系統(tǒng)能夠在電力設備出現(xiàn)故障時在事態(tài)進一步擴大之前迅速切除故障點和故障線路，確保系統(tǒng)無故障部分能夠繼續(xù)工作，縮小故障點導致的停電范圍，并發(fā)出告警，使維修工作人員能夠在第一時間了解故障點位置和故障類型，加快維修進度。與此同時，自動繼電保護系統(tǒng)還具有監(jiān)控功能，能夠自動采集電力設備各項運行參數(shù)，了解電力設備的健康狀態(tài)，為電力系統(tǒng)的運行維護工作提供參考依據(jù)。電力元件出現(xiàn)故障，繼電保護裝置將能夠根據(jù)預設邏輯正確響應，及時跳閘消除線路浪涌。

2 繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用

從接地保護、變壓器保護以及發(fā)電機組保護等方面，對繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用進行了探討。

2.1 接地保護

電力系統(tǒng)不同線路有著不同的接地方式，主要有小電流接地、大電流接地兩種，小電流接地保護以發(fā)出保護信號為主要功能，接入小電流接地系統(tǒng)的電路在出現(xiàn)故障時，接地系統(tǒng)將發(fā)出告警信號，而線路在一定時間內將繼續(xù)運行，而大電流接地系統(tǒng)則在線路故障時立即響應，切斷線路，保護系統(tǒng)。其中大電流接地系統(tǒng)更多應用于自動化繼電保護系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)，而小電流接地系統(tǒng)在邏輯層的應用更加廣泛，電力系統(tǒng)正常運行過程中并沒有零序電壓，而且三相電壓對稱分布，接在三相上的電壓表都可以獨立顯示電壓，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，某一相接地，電力系統(tǒng)就會顯示出零序電壓，小電流繼電保護系統(tǒng)就會發(fā)出告警信息，觀察電壓表讀數(shù)就能夠判斷是否出現(xiàn)了故障。零序電流是指電力系統(tǒng)在正常運行過程中不會出現(xiàn)零序電流，而系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，零序電流值不再為零，繼電保護裝置將響應，切除故障電路。除此之外，還有零序功率保護。

2.2 變壓器繼電保護

變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的核心設備，變壓器的運行狀態(tài)對整個電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性有著巨大的影響，現(xiàn)階段，變壓器的繼電保護主要有接地保護、瓦斯保護、短路保護三類。

2.2.1 接地保護。直接接地保護變壓器采用零序電流保護方案，變壓器接地線上安裝零序保護裝置，不接地保護的電壓器可改用零序電壓保護。

2.2.2 瓦斯保護。變壓器油箱出現(xiàn)故障時，絕緣油和絕緣材料可能會在電弧作用下發(fā)生分解而產生易燃易爆的危險氣體，因此瓦斯保護成為了電壓器保護的重點，油箱出現(xiàn)閃絡電弧故障時，繼電保護裝置能夠立即切除變壓器電源，并發(fā)出告警信息。

2.2.3 短路保護。變壓器短路保護分為過電流保護和阻抗保護兩種，過電流保護在變壓器電源兩側和時間元件上安裝過電路繼電保護裝置，電流元件運行一段時間之后將會切斷電源。阻抗繼電保護則使用接入電阻器代替切斷電源來保護線路設備，阻抗元件運行一段時間之后將會跳閘斷路。

2.3 發(fā)電機組繼電保護

發(fā)電機組是電力系統(tǒng)的電能來源，做好發(fā)電機組的繼電保護工作同樣十分重要。

2.3.1 重點保護。發(fā)電機可能存在失磁故障，可以結合發(fā)電機相位、電流以及中性點，對發(fā)電機形成縱聯(lián)差動保護，而發(fā)電機單相接地電流超過整定值，可以在發(fā)電機組上安裝接地保護裝置。發(fā)電機組定子繞組匝間短路會使發(fā)電機故障位置溫度升高，破壞絕緣層，威脅發(fā)電機運行安全，因此定子繞組內需要安裝匝間保護裝置。

2.3.2 備用保護。發(fā)電機定子繞組負荷過低，保護裝置將會響應，跳閘切除電源并告警，發(fā)電機組外部出現(xiàn)的故障能夠及時切除，避免對機組造成影響，而過電壓保護主要目的是避免發(fā)電機低負荷情況下絕緣擊穿。

3 結語

從接地保護、變壓器保護以及發(fā)電機組保護三方面，對繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用進行了研究。繼電保護自動化系統(tǒng)能夠監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行情況，為電力設備維護工作提供參考依據(jù)，同時在出現(xiàn)故障時能夠快速響應，切除故障點，避免故障范圍進一步擴大，是保證電力系統(tǒng)能夠正常運行的重要技術措施。

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作者簡介：何為（1983-），男，供職于荊州供電公司檢修分公司變電檢修室二次檢修班，研究方向：繼電保護、電氣工程及其自動化；李愷（1984-），男，供職于荊州供電公司檢修分公司變電檢修室二次檢修班，研究方向：繼電保護、電氣工程及其自動化。

（責任編輯：蔣建華）