继电保护原理及应用范文

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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】漏电保护开关；应用；配置

0 前言

漏电保护开关在我国是从20世纪80年代新兴发展的一种保护电器。由于该保护开关体积小、造价低、便于维护和安装，能有效地保护人身及设备的安全等特点，引起了广大电力同行和用户的关注和青睐，掀起了一场低压配电网络安全保护的技术革命。本文试图通过在农网改造过程中对漏电保护开关的应用分析，探讨漏电保护开关的正确安装、维护和使用方法，以供同行及用户参考。

1 漏电保护开关的工作原理

漏电保护开关是一种最常用的安全保护电器。它既能控制电路的通与断，又能保证其控制的线路或设备发生漏电或人身触电时迅速自动跳闸，切断电源，从而保证线路或设备的正常运行及人身安全。

漏电保护开关简称RCD，它由零序电流互感器、漏电脱扣器、开关装置三部份组成。零序电流互感器用于检测漏电电流；漏电脱扣器将检测到的漏电电流与一个预定基准值比较，从而判断漏电保护开关是否动作；开关装置通过漏电脱扣器的动作来控制被保护电路的闭合与分断。

通过分析漏电保护开关的工作原理，漏电保护开关有以下的基本作用：

1）用于防止由漏电引起的单相电击事故；

2）用于由漏电引起的火灾和设备烧毁事故；

3）用于检测和切断各种一相接地事故；

4）漏保护开关还可用于过压、欠压、过载、缺相保护。

2 漏电保护开关在农网改造中的推广应用

长期以来，农村电网，特别是农村低压电网，网架结构薄弱，年久失修，倒杆断线、烧配电变压器事故频发，供电的安全、经济、可靠性很差，人身触电伤亡事件也时有发生。漏电保护开关的安装应用既有可观的经济效益，又有其广泛的社会效益，这是因为：

（1）建立了一个确保人身触电伤亡的保护屏障。基本上杜绝了人身触电伤亡事故的发生。

（2）能有效地切断漏电电流、短路电流等引起的火灾，烧配电变压器等设备事故的发生。

（3）促进了农村电气化水平的发展和提高。漏电保护开关的应用对线路及家户室内布线提出了较高的要求，经过改造的户内、外低压线路更有利于家用电器的使用和农村电力市场的发展壮大。

（4）减少了私拉乱接、违章用电等现象引起的不明损失电量，提高了经济效益。

（5）促进了农村用电管理水平的提高。

3 漏电保护开关在低压网络中的配置方式初探

农村低压电网线长、点多、面广，受复杂地理位置限制，低压电网布局极为困难，针对农村低压电网事故多发生在低压分支线、下户线及室内配线这一特点，笔者认为，农村低压电网宜采用三级保护，即：

（1）一级低压总保。该保护安装于配电变压器出线侧，主要保护低压主干线。并作为二、三级保护的后备保护。

（2）二级低压分保。该保护介于一、三级保护中间，主要保护低压各分支线、下户线，并作为三级保护的后备保护。

（3）三级低压家保。该保护安装于电表出线侧，主要用于室内配线及家用电器的保护。

以上三级漏电保护的动作电流及动作时间应协调配合，合理计算。

漏电保护开关的选择主要由所保护的范围及人体安全电流来决定，一级保护一般漏电动作电流宜选择在100mA以上，动作时间0.5s以上。

二级保护一般选择动作电流在50-100mA，动作时间0.3～0.5s。

三级保护一般选择动作电流在10-30mA，动作时间为0.1s左右。

目前大多采用一、三两级保护，其缺点主要是一组家保越级，造成总保动作，使低压主干线停电频繁。

4 漏电保护开关在使用上存在的问题及建议

综上所述，漏电保护开关在近半年的广泛应用，在人身安全、设备安全、电气火灾等多方面起到了积极的保障作用，同时在安装、使用的过程中仍存在不少问题及误区。

误区一：把漏电保护开关当做万能的保命器。在农村，一些人一旦安装了保护开关，认为不论怎么摆弄电器，总不会有性命之忧，可以随意私拉乱接了，其实这是十分危险的想法。现运行的漏电开关有一定的保护死区，一是，由于触电保护与漏电保护混合运行，在灵敏度及保护范围上难以顾全；二是，漏电器生产厂家众多，鱼目混杂，个别生产厂家产品质量低劣，使不少漏电器不能正确可靠动作；三是，不少漏电器（如鉴相式），不能作相与相、相与零之间的触电保护。

误区二：有了漏电保护开关可以不进行接地保护。

误区三：为了省事，索性退出保护开关。在农村不少地方仍存在私拉乱接现象，户外线路虽经改造，而户内配线则混乱不堪，加之鼠害等影响，导致了漏电开关频繁动作。一些人为了图方便，私自退出漏电开关，其实这也是非常危险的做法。

问题一：由于总、分、家保之间的配置方式不当，导致低压线路频繁跳闸，不少地方的低压网络时常处于停电状态，不得不退出保护。

问题二：大多数漏电保护器属无法调整的一次性产品，加之目前还没有对此进行安装前、运行中的检测。即便试验，也只能是进行按钮式的简单动作试验，因此，大大影响了保护的可靠动作率。

5 漏电保护开关的故障

漏电保护开关运行发生动作后，应首先查清漏电保护开关本身是否有故障，可将漏电保护开关负载全部切断，如漏电保护开关能合闸即为正常；其次检查线路及用电设备。漏电保护开关通常有两种故障，即拒动作和误动作。

1）误动作

（1）接线错误：TN系统中的零线未与相线一起穿过RCD，造成三相不平衡时，RCD会发生误动作；RCD负载侧的零线与其他支路的零线连接或接地，或负荷跨接在RCD电源侧和负载侧，这些都可能造成保护开关误动作。

（2）绝缘劣化：RCD负载侧的对地绝缘破坏或对地绝缘不对称，都可能产生不平衡的泄漏电流，从而导致RCD误动作。

（3）不同步合闸：因RCD的机械性能问题，每一相合闸的时间不可能完全一致，因此首先合闸的那一相可能会产生较大的泄漏电流，导致RCD误动作。

（4）环境变化：安装场所的环境温度、相对湿度、机械振动等条件不符合RCD设计条件时也导致RCD误动作。

（5）RCD质量原因：RCD零件性能缺陷或装配质量不高会降低RCD的可靠性和稳定性，从而导致RCD误动作。

（6）电磁条件复杂：安装场所应做好电磁屏蔽条件，如RCD附近装有较大电流设备，或有磁性元件或较大的导磁体，可能在零序电流互感器铁心中产生电磁感应现象而导致RCD误动作。

2）拒动作

（1）接线错误：设备漏电的情况下，如果电气设备外壳上的保护零线（ PE、PEN 线）接入漏电保护开关，RCD不会动作。

（2）动作电流选择不当：漏电保护开关动作电流选择过大或整定电流过大，当线路中的漏电电流小于动作电流时，漏电保护开关不会动作。

（3）产品质量低劣：互感器二次回路断路、脱扣元件沾粘等质量缺陷可造成保护开关在有漏电的情况下不会动作。

6 使用注意事项

（1）漏电保护开关的电源侧和负荷侧不能接反。

（2）漏电保护开关是电气安全防护系统中的辅助保护措施，在安装漏电保护开关时，不能拆除、改变、放弃原来的保护措施。

（3）在安装漏电保护开关时，要严格区分零线、火线、保护地线、保护零线。除了三极三线制不涉及中性线，在其他种类的漏电保护开关都应接入中性线。漏电保护开关负载侧的中性线不能作为保护零线使用。

（4）工作零线不得在漏电保护开关负载侧重复接地，也不能重复接零，否则会导致漏电保护开关经常误动作。

（5）多个漏电保护开关支路负载侧的零线不能共用，其他回路也不能接在已安装漏电保护开关负载侧线路的工作零线上。

（6）对安装完成后的漏电保护开关应试验按钮三次，确认能正常动作后方可投入运行。使用中的漏电保护开关应每月检查一次，并做好详细记录。

（7）出现故障时应立即断开电源找出跳闸原因，故障解决后方可投入使用。

【参考文献】

[1]宋健雄.低压电气设备运行与维修[M].北京：高等教育出版社，2007.

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关键词：继电保护；课程体系；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0104-02

大学教育理念是大学的思想、精神和灵魂，是人们对大学的理性认识、理想追求及所持教育观念，它是建立在对教育规律和时代特征深刻认识基础之上的。大学要根据经济社会发展的需要，遵循教育规律和人才成长规律，强化以创新精神、创造能力、实践能力和高尚品德人格为核心的素质教育观念[1，2]。随着我国电网技术的飞速发展，电力行业对继电保护技术要求也在不断提高，电力系统继电保护专业作为电气工程及其自动化专业的重要的专业方向之一，需要适时调整课程体系，深化教学改革，注重能力培养与职业素养的养成[3，4]，构建“知识、能力、素质”为一体化的培养模式，达到理论与实践相融合，以确保为电力行业培养出高素质的应用型人才。

一、传统课程体系存在的问题

在我国电力企业中，继电保护专业方向的技术人员所涉及的工作有：新建变电站保护的安装与调试，保护装置的相关测试与维护，电力设计院二次回路设计等。按照我校培养方案，目前与电力系统继电保护专业方向课程群的相关教学主要包括：“电力系统继电保护原理”、“电气二次回路”、“电力系统继电保护技术的新发展”等3门课程，以及“继电保护课程设计”和“电力系统继电保护毕业设计”2个实践环节。

结合目前电网继电保护技术发展现状与现场对保护技术人员能力的要求，传统继电保护教学存在以下问题：

1.保护原理的理论教学内容更新不够

随着特高压输电技术的发展、大容量发电机变压器的应用、智能变电站、分布式发电、以及量测和通信技术的发展，传统电力系统继电保护教学存在理论教学内容更新不够，特别是直流保护技术、超大容量机组的保护技术、新型光纤差动线路保护技术、工频故障分量保护技术等，这些目前现场中的广泛发展与应用的保护原理技术讲授内容不足。

2.部分教学内容与现场要求不对应

电网公司要求继电保护技术人员具备进行继电保护整定计算、保护装置的安装、调试、运行维护等工作能力，不仅要求入职人员具备继电保护的基本理论，还要求掌握电气二次回路的基本知识和继电保护的测试技术。其中，电气二次回路是现场工作人员进行变电站施工、维护、检修、测试试验、调度控制与运行等实际工作中所必须扎实掌握的基本内容。而目前“电气二次回路课程”开设学时相对较少，缺少现场常用的二次回路资料，并且现有教材二次回路标准符号不统一，难以满足现场二次回路读图的需要。另外，继电保护的测试技术目前在本科课程中没有进行相关内容的开设。

3.实践教学环节存在的问题

实践教学作为继电保护专业方向教学内容的重要部分，目前主要存在以下问题：第一，实践教学环节所参照的设计手册出版时间较早，设计规范与电力设计院的设计规范有较大偏差；第二，实践教学的设计题目需要按照现场的发展进行调整与更新，缺少现场广泛应用的微机保护装置的相应实验内容；第三，实验教学环节所用实验器材需要更新，如保护测试仪器的使用等。

二、继电保护专业方向课程体系改革思路

我国高等教育分为专科教育、本科教育与研究生教育，其中要求本科教育应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必须的基础理论、基本知识，掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识，具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力。因此，电力系统继电保护课程的改革也应从这个要求出发，由市场需求引导和推进教学改革。

根据对当前我校继电保护方向相关专业课程的设置与现场需求存在的问题分析，继电保护专业课程体系改革需要包括四个环节：

（1）调整“电力系统继电保护原理”教学内容，并扩展继电保护实验内容；（2）扩展“电气二次回路”课程内容；（3）调整继电保护课程设计与毕业设计等实践环节；（4）开设“高压直流输电保护技术”选修课程。

1.电力系统继电保护原理

“电力系统继电保护原理”课程主要讲授线路和主要设备保护的工作原理、整定计算方法、动作行为分析、试验方法等内容，培养学生综合运用基础理论分析、解决实际问题的能力。对该课程的教学内容与实验内容改革如下：

（1）理论教学方面：绪论内容中重点介绍微机式保护的硬件和软件构成、各部分的主要功能及微机式保护的特点。

1）加大基于工频故障分量距离保护的介绍，包括工频故障分量的提取与特点、工频故障分量距离保护的工作原理、动作特性与应用特点；2）输电线路保护中，增加新型光纤分相差动线路保护原理的介绍；3）距离纵联保护与零序纵联保护的广泛应用，调整输电线路方向纵联保护一节的学时，加大这两种原理纵联保护的工作原理介绍；4）由于现场自耦变压器的广泛应用，需要加大自耦变压器故障特点及相关保护的介绍；5）增加3/2母线故障与母线保护的介绍。

（2）实验教学方面：现有实验内容包括：电磁型电流继电器特性分析、整流型功率方向继电器特性分析、整流型阻抗继电器特性分析实验、BCH―2 型差动保护继电器特性分析等8学时实验内容。而现场继电保护测试试验是继电保护技术人员需要掌握的重要内容。因此，在现有实验内容基础上增设继电保护测试试验综合性实验内容，包括：保护测试仪的使用；500kV线路保护整组实验；变压器保护测试试验等。特别加强学生对保护测试试验接线环节的训练。另外，随着2012年以来智能变电站在国家电网公司的推广建设，对应智能变电站保护调试、安装技术在实验室条件不能允许的前提下，可通过视频课件等给学生普及相关知识。

2.电气二次回路课程的调整

由二次设备相互连接，构成对电气一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为电气二次回路。电气二次回路是电力系统的安全稳定运行的重要保证。电气二次回路主要包括：控制回路、调节回路、保护及自动装置回路、测量回路（记录参数及运行状态）、信号回路、操作电源回路等内容。教学大纲要求学生掌握电力系统二次回路的基本原理和构成以及工程识图的基本知识及分析方法。为学生毕业后从事本专业领域的工作打下必要的理论知识和实际应用知识的基础。

不论是变电站的运行、检修与维护，保护与安全自动装置的调试与维护，还是配电网开关柜的运行、检修与维护，都离不开二次回路识图能力，二次回路图纸作为一次设备与二次设备的纽带，无处不在。因此，现有18学时的“电气二次回路”本科选修课程远远不能满足现场技能的需要，这就需要按照现场二次回路不同工种的需求，增加学时调整教学内容，编写新的教学大纲，以满足现场的需求。

另外，目前220kV和110kV变电站气体绝缘金属封闭开关设备GIS的广泛应用，在现有电气二次回路课程中需增设GIS组合电器中断路器操作机构箱汇控柜二次回路的介绍。使学生了解断路器本体防跳回路、断路器本体三相不一致延时继电器二次回路图等内容。

3.高压直流输电保护技术

近年来，我国高压直流输电工程投入运行的已有9项，另外在建工程7项。随着750kV、1000kV输变电工程以及±800kV、±1000kV直流输电工程的建设，跨区联网逐步加强，特高压交直流线路将承担起更大范围、更大规模的输电任务。现场高压直流输电技术在电力系统中已广泛应用，而高压直流输电的相关电气设备、直流系统的故障特点、以及对应高压直流输电保护技术在本科课程中还没有增设对应的内容。因此，电力系统继电保护专业可通过开设“高压直流输电保护技术”课程，介绍高压直流输电系统中换流器故障、直流开关场设备故障、接地极故障、换流站交流设备故障、直流线路故障等故障特点、以及现场使用的保护原理与技术，为学生就业后从事高压直流输电保护的相关工作打下初步基础。

4.保护实践环节的改革

实践教学环节是理论应用于实践的重要训练环节。目前，继电保护专业的实践教学环节包括2周的35kV线路继电保护课程设计和18周的电力系统规划与继电保护设计的毕业设计。

（1）课程设计环节。35kV线路继电保护课程设计主要开展阶段式电流保护的整定计算、保护配合能力的训练，以及对应保护原理接线图和交、直流展开图等图纸的绘制。整个过程都是手算、手绘，在实验条件允许前提下，该环节可以适当增设DDRTS仿真软件开展计算机仿真，验证手算定值同时，进行线路各种故障情况下保护动作仿真，使学生对保护整定计算以及动作情况认识形象化，从而提升课程设计的效果。

（2）毕业设计环节。毕业设计环节是学生对所学专业知识综合运用的重要的实践环节，目前电力系统规划与继电保护毕业设计主要开展了电源规划、电网规划及发变组主保护的配置与整定，以及相应的图纸的绘制。毕业设计环节需要解决的主要问题是设计缺乏规范标准。另外，毕业设计所需要的各类数据无从查找，如线路型号、价格，高压电气造价、运行维护价格等缺乏，现场常用设备型号等。这就需要到省级电力设计院广泛调研，编写标准、完善的设计手册，以保证设计内容的规范。

三、相关先修课程的调整

继电保护原理课程的先修课程包括：电路、电机学、信号处理、电力系统分析等课程。其中电机学课程中变压器、发电机的结构与工作原理是后续主设备保护的重要基础；电流互感器、电压互感器作为各类保护电气量量测的重要元件，其工作原理及特性，以及接线特点等内容也是继电保护原理实现的重要基础。而目前，电机学课程中互感器的以上内容介绍偏少，需要适当增加相应内容的介绍。另外，建议电力系统分析课程中应增设高压直流输电系统故障分析的介绍，为后续高压直流输电保护的开设奠定基础。

四、职业素质的培养

“知识、能力、素质”为一体化的培养模式，是培养高素质的应用型人才的根本。继电保护专业方向课程体系的改革的实施同样要遵循这一培养模式。通过理论教学与实践环节的相互渗透，构建符合现场需求的实践训练环节，让学生深入体会继电保护配合逻辑的严密性、二次接线的复杂性，向学生灌输继电保护工作的严谨态度、安全意识和责任意识，帮助学生树立正确的职业意识和职业道德，明确继电保护专业技术人员应具备的职业素养和职业技能。通过实习环节、课程设计、毕业设计等实践环节让学生达到对现场的职业认知实习，了解岗位职业技能要求、工作职责、岗位设置、工作规范、工作环境等，形成对继电保护技术专业的认同感，激发学习热情，让学生实地感受继电保护技术应用的广泛性和重要性。

五、结论

在电力系统迅猛发展的形势下，电力企业对继电保护专业人才有着新的需求和特点。服务于学校培养应用型高级人才的目标，建立健全符合学校自身实际和体现自身特色的继电保护理论和实践教学课程体系，构建“知识、能力、素质”为一体化的培养模式，达到理论与实践相融合，力争为电力企业输送更多的优秀专业人才做出贡献。

参考文献：

[1]刘汉伟.现代大学教育理念的研究[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2009，11（4）：82-85.

[2]梁国艳.应用型本科院校继电保护教学改革的探索与思考[J].中国电力教育，2010，161（10）：67-68.

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关键词：电力系统；继电保护；发展；趋势；研究

中图分类号：TM71 文献标识码：A

继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。继电保护是在电网出现事故或异常运行情况下动作，保证电力系统和电气设备安全运行的自动装置，研究继电保护技术发展趋势，可以更好地提高继电保护的技术水平，对电力系统发展意义重大。

1 电力系统继电保护概述

1.1 继电保护基本概念

在电力系统运行中，由于外界因素和内部因素都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时异步运行等。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，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。

1.2 继电保护的工作原理

继电保护的工作原理，是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，电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：（1）电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。（2）电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。（3）电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°。（4）测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值，正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。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。

1.3 继电保护在电力系统中的任务

电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响；并满足电力系统的某些特定要求，能够反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。

1.4 继电保护装置必须具备的基本性能

继电保护装置必须具备的基本性能有：（1）安全性：在不该动作时，不误动；（2）可靠性：在该动作时，不拒动；（3）速动性：能以最短时限将故障或异常从系统中切除或隔离；（4）选择性：在自身整定的范围内切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电，不越级跳闸；（5）灵敏性：反映故障的能力，通常以灵敏系数表示；不拒动不误动是关键。

2 继电保护发展历程

继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，最早的继电保护装置是熔断器。从20世纪50年代到90年代末，在40余年的时间里，继电保护完成了发展的4个阶段，即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，智能化等先进技术相继在继电保护领域的研究应用，继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展。电力系统发展迅速，电网结构越来越复杂，短路容量不断增大，到20世纪产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。1928年电子器件已开始被应用于保护装置，在50年代迅速发展。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点，但环境温度和外界干扰对继电保护的影响较大。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护，出现了单板机继电保护装置。到了21世纪由于计算机技术发展非常快，微处理机和微型计算机的普遍应用，极大地推动了数字式继电保护技术的开发，大规模集成化数字式继电保护装置应用非常广泛。

3 电力系统继电保护的发展趋势

3.1 计算机化

随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有一台PC机的功能。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚需进行具体深入的研究。

3.2 网络化

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，它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量，继电保护的作用主要是切除故障元件，缩小事故影响范围。因为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，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，确保系统的安全稳定运行。

3.3 智能化

随着通信和信息技术的快速发展，数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的继电保护原理提供了条件，智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，把获得的数据通过网络系统进行收集、整合和分析。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。

结语

综上所述，随着电力系统的发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术由数字时代跨入信息化时代，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了技术创新的广阔天地。只有了解和掌握继电保护技术，才能解决电力系统继电保护遇到的各类问题，更好地保障电力系统的安全运行。

参考文献

[1]高亮.电力系统微机继电保护[M].北京：中国电力出版社，2007.

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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：电力；继电保护；应用；分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.186

随着现在各行业的发展，在电力上的需求也是在不断的增强，这就会给我国的电力工程增大负荷。在这种情况之下，在电力系统中继电保护设备的安全稳定就显得更加尤为重要了。继电保护设备的使用可以更好保证电力系统的正常运行，能够在实际使用中减少电力故障问题的发生率，同时提高电力实际使用的经济效益。

为了进一步了解现在电力继电保护设备在现实中的使用情况，更好的实现继电设备在电力系统中的保护作用，本文就从多方面对继电保护装置进行分析讨论，以求能够为我们在电力继电保护设备的实际应用做出一些贡献。

1 继电保护设备的发展现状

随着现在电力系统的不断发展与革新，为了适应更高的使用需求，提高在用电方面的稳定性和可靠性，电力工作者在这方面做了很大的努力，重点是在继电保护设备的应用和创新上，为我们的电力系统做出了巨大的贡献。同时在电子技术和计算机与通讯技术上的快速发展，为我们在继电保护设备上的技术发展注入了更多的动力。

继电保护方面的技术有着其得天独厚的优势，它的发展主要分为四个阶段。在最早期使用的继电保护设备就是熔断设备，这种技术在现在被广泛的应用到了一些用电器和低压电力线路当中。随着我国电力系统的不断发展和创新，由于熔断设备在实际使用过程中在精准度方面相对较差，再配合使用方面的难度和问题也相对较多，在维护方面也较为麻烦，因此紧紧依靠老式继电设备来保护我们的电力系统已经不能够满足需求。因此在机电保护装置上的革新势在必行。

2 继电保护设备的常见问题极其处理策略

就在日常电力继电保护设备的维护情况上来看，继电保护出现问题主要有两个方面，一是受到温度的影响，高温容易造成继电保护设备的损坏；二是在本身设计方面的原理缺陷，在设计上不合理等等相关问题。

2.1 在受到温度影响的处理办法

如果继电保护设备长期处于高温环境下运行，就会大大的缩短使用寿命，甚至会加速设备的损坏，主要原因还是在高温方面的原因所造成的。按照正常情况下，继电保护设备的使用寿命为十年，而在现实当中，周边环境往往是影响设备使用寿命的关键因素。

2.2 装置在原理上存在的问题及处理方法

在设备原理方面存在的问题往往在继电保护设备的问题上占据着十分大的比例，该问题的产生主要是在设备在算法上、设备的构造上、原理上等方面原因的影响。具体包括在制造水平上偏弱、装置在原理上的不相适应、在设计上的不合理和在接口上的不相匹配等等原因。在原理性问题上的处理方法有多种，在不同的处理方法上处理的策略也是不同的：正常情况下的问题可以利用微机在保护方面的自检测功能来进行问题解决；原理验证方面可以通过相应的检修来进行修正避免问题的发生；在设计方面和生产加工质量方面出现的问题，就需要利用相关的手段和技术来进行解决。例如，330千伏HY线A相出现故障，（如图1）在两端的电力继电保护设备的动作造成A相自动跳开，进行重新合闸成功，可是相对应的反向端HP1线的HP侧在微机的保护ZIAG的进行动作而跳闸，并重合闸成功，现在整个保护设备动作可以确定为是反向的故障和误动；而HP2线在同样配置的保护上无任何动作出现。在这种问题的出现，目的主要是针对在A中的相应数字滤波功能和在实际相对应的计算方法上存在的问题。

3 在继电保护二次侧回路问题上的处理

继电保护设备的二次回路就是在CT和PT回路等方面，在这些回路的问题处理上，需要我们进行分类。

3.1 在CT回路上的问题处理

这个回路主要常常出现的问题就是回路开路以及在电流的输出值上较大这方面的问题。当出现开路，在开路处就会产生一个高电压，这种情况对人身和设备都有着一定的安全隐患。在开路问题上经常出现的问题是在接线端子上出现接触不好的问题。另一种问题，主要是有在输出方面和在回路上存在的接地问题所导致的，在这个问题的处理上应该先对电流互感器在二次开路方面电流回路上的故障进行判断，查找出现开路的线路，然后进行实际检测，并进行故障原因上报，并同时解除可能造成出现误动作的问题。如果造成电流互感器的损坏无法正常使用，就应该进行负荷转移并进行断电检查。

3.2 在PT回路上的问题处理

该回路常出现的故障是回路的断线。故障产生后，部分继电保护设备可以自行退出运行。与此同时在发电机上的励磁机构调节器可以转换成手动模式，这样就会在计量上不会产生在断线这段时间所产生的用电计量。

4 结语

在继电保护设备的应用过程中，不可避免的会产生各方面的问题和隐患，有些有可能会造成在安全方面的威胁，严重的可能造成事故。因此，需要针对各种问题加强预防，尽可能减少在隐患问题上出现的几率，更好的保证电力系统的有效安全运行。近些年，我国电力系统已经多次改革与创新，电力继电保护设备的使用和发展前景依然广阔，以后更会走入一个崭新的平台。总而言之，为了在电力事业上的发展与更进一步，我们会不断的努力创造和改进，为未来的发展做好铺垫。

参考文献：

[1]郭凯，李斌.继电保护常见问题及处理分析[J].现代经济信息，2015（23）：342.

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继电保护为整个电力系统正常运行提供支持和保障，因此要提高对继电保护的重视。文章归纳了我国继电保护技术的发展趋势，探讨了电力系统中更好地应用继电保护技术的举措。

【关键词】

电力系统；继电保护；应用举措

1 继电保护技术的发展趋势

近年来，随着现代化电力系统建设的推进，继电保护技术被广泛地应用于电力系统中，继电保护技术不断发展与完善，并且呈现出计算机化、智能化、网络化与一体化的发展趋势。现简要论述如下：

1.1 计算机化发展趋势

数量激增，要求继电保护系统具有良好的数据处理能力，能够存储信息和传输信息，能够有与其他系统融合联网，实现整个系统信息及数据的资源共享。现代化计算机技术的存储、传输、处理信息的能力大幅提高，继电保护系统呈现计算机化的发展趋势。

1.2 智能化发展趋势

近年来，自适应理论、人工神经网络、专家控制法、模糊逻辑算法、蚁群算法等诸多智能算法被应用于继电保护系统中，使电力系统继电保护达到了更高的标准。综合运用各类智能化算法，有利于将继电保护系统中各类不确定因素的消极影响降到最低，从而更好地维护继电保护装置的可靠性。

1.3 网络化发展趋势

电力系统若想实现信息及数据的资源共享，就必须实现继电保护系统的网络化。当今时代，诸多变电站已然实现来继电保护系统的网络化，电力系统能够共享继电保护装置提供的故障信息及数据，根据故障信息来确定继电保护举措，从而实现对电力系统运行安全的维护。当前电力系统继电保护的网络化尚未全面实现，仍需要继续探索与实践。

1.4 一体化发展趋势

众所周知，电力系统中对继电保护装置及继电保护技术的应用，为的是实现如下两个目标：一是当电力系统出现系统故障时，通过继电保护实现对整个系统及设备的维护；二是当电力系统处于正常的运行状态时，发挥继电保护系统的数据测量、控制、保护及通信等多项功能。由此可见，现代化电力系统应实现继电保护方面的一体化。

综上所述，电力行业中已然形成了较为完备的电力系统，继电保装置是电力系统中的重要组成部分，完备的继电保护技术为电力系统的安全运营提供了技术保障。现阶段，为了适应人们在电力行业领域的高质量、高要求，电力企业有必要提升自身综合实力，而适应继电保护技术的发展趋势，发挥继电保护系统的最大效能不失为一种有效的途径。

2 如何在电力系统中更好地应用继电保护技术

为了最大发挥继电保护装置及其技术在电力系统中的效能，应从以下几层面加以完善：

2.1 选用符合要求的继电保护装置

主要有四项要求：一是当电力系统发生故障时，继电保护装置需能有选择性地将故障段隔离，从而保障电力系统其他环节的正常运行；二是继电保护装置具有良好的灵敏性，能对电力系统保护范围内的不良运行状态及故障做出及时反映，三是继电保护装置可以快速地隔离故障，将系统故障的不良影响降低到最低；四是继电保护装置能够安全可靠运行。

2.2 关注影响继电保护可靠性的因素

一般而言，电力系统故障发生迅速，影响范围广，损失巨大，继电保护是维护电力系统正常运行的有效途径，关注影响继电保护可靠性的因素，能够更好地发挥继电保护的功用。主要有如下四个因素：一是系统软件因素，继电保护装置常常因为软件出错而出现拒动或误动现象；二是硬件装置因素，电力系统中存在诸多硬件装置，这些装置的质量和运行情况直接关系到继电保护的可靠性；三是人为因素，继电保护能否可靠运行很大程度上受人为因素的影响，如安装人员未按设计要求接线和检修人员误操作都能够造成继电保护效能的缺失。

2.3 遵守继电保护装置运行维护要求

为了维护电力系统中继电保护装置的正常运行，相关人员应严格遵守继电保护装置的运行维护要求，具体表现为如下几方面：一是熟知继电保护系统运行规程，严格依照过程进行操作，定期巡视和检测继电保护装置和二次回路，并依据相关规定来设置定值；二是监测继电保护系统内的电压、负荷电流及负荷曲线，使其保持在规定的范围内；三是如果继电保护装置存在误动情形，则应及时汇报给继电保护部门和调度部门，申请停用继电保护装置，在紧急情形下可采用“先停用，再汇报”的处理方法；如果存在继电保护装置与二次回路运行异常的情况，操作人员在记录后上报给相关部门，并督促这些部门进行及时处理。

2.4 日常继电保护操作应注意的事项

继电保护技术应用也有严格的技术标准，相关人员在做电力系统继电保护日常操作应注意到如下事项：一是遵循配电装置技术要求，二是做好配电屏的巡检工作；三是做好配电装置的运行与维护工作。如断路器因故障而跳闸后，检修人员或更换触头与灭弧罩，或进行检修，唯有在查明跳闸原因并消除跳闸故障后方能再次做合闸操作。

2.5 在原则规范下实施状态检修工作

状态检修是电力系统进行继电保护的必要工作，需要在以下原则的规范下展开：一是保证设备安全运行原则，这是继电保护系统运行需要遵循的首要原则，为了更好地贯彻这一原则，应强化对继电保护系统的状态监测、数据分析、定期检修和规范管理；二是总体规划、分步实施的原则，继电保护装置状态检修是一项极为复杂的工作，需要有长远目标和总体构想，并在此基础上做分步实施和逐步推进，从而在制度、资源、技术、管理等诸多方面奠定有益基础，并根据装置状态检修的现实情况作适当调整。

2.6 继电保护分类方法很多，按照保护原理分类

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）保护和光差保护；按照被保护的对象分类：输电线路的保护、主设备保护（如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护）；按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；按照保护所反映的故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、非全相运行保护、失步保护、失磁保护等。随着计算机快速发展，继电保护开始向自动化、人工智能化发展，继电保护不仅可以对问题和故障进行监控、提示工作人员进行检修，并且具备一定的自我修复能力，继电保护装置的自动化能力不断提高，并且相关的继电保护技术方法也开始不断改进，促进继电保护能够更好的保障变电所的正常运转和持续工作。

3 结语

现阶段，电力系统的继电保护技术已经呈现出向计算机化、智能化、网络化和一体化方向发展的趋势，对电力企业及相关工作人员提出了更为严峻的挑战。

【参考文献】

[1]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京水里电力出版社，1988.

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【关键词】 电力系统 微机继电保护 应用研究

1 继电保护技术概述

近年来，电力系统得到了飞速的发展。提高系统的运行效率和运行质量成为需要迫切解决的技术问题。而继电保护技术是解决问题的核心技术之一。继电保护技术是指在系统正常用电过程中，可以对电路故障发出警报信号，并能够有效防止事故发生的一种自动化技术。继电保护技术的原理是通过检测系统中电气元件发生异常情况时电气量（频率、电压、电流）的变化，并完成继电保护动作。其核心是继电保护装置。近些年，继电保护装置从原来的机电整流式向集成微机式发展。将计算机技术融入到继电保护装置，使继电保护技术得到进一步的发展，同时使继电保护性能进一步的增强（如图1）。

微机继电保护技术的主要特点：（1）提高运行正确率，计算机的数据处理技术使得继电保护装置具备十分强的记忆能力，同时运用自动控制等技术，使继电保护装置可以更优的完成故障保护功能，提高了系统运行的正确率。（2）良好的监控管理操作性，该技术中运用的一些核心器件不受外在环境的影响，可以带来良好的功效。而且保护装置利用计算机保护装置，具备了可监控性，从而大大降低了成本。（3）增强辅助功能和兼容性，继电保护装置在制造上采用通用兼容的原理，易于统一标准，而且保护装置的体积较小，可以减少盘未的数量，在此基础上可以扩展其他辅助功能。

2 继电保护技术的历史与现状

20世纪中期，基于晶体管的继电保护技术得到蓬勃发展和广泛应用。随后，专家学者对基于集成运算放大器的集成电路保护技术进行了研究，到80年代末集成电路保护技术趋于成熟，逐渐替代了晶体管保护技术。直到90年代，基于集成电路的保护技术一直占据着主导地位。在此期间，我国对基于计算机的保护技术开始了研究，取得了辉煌的成果。相继研制了不同型式、不同原理的微机保护装置。在主设备方面，关于微机相电压补偿方式高频保护、微机线路保护装置、发电机保护和发电机-变压器组保护技术都获得巨大进展。至此，不同原理和机型的微机保护装置为电力系统提供了性能优良、可靠地继电保护装置。同时，在微机保护算法等方面也取得了大量的理论成果。我国继电保护技术进入微机化时代。

3 继电保护技术的配置和应用

3.1 继电保护装置的任务

继电保护装置利用系统中电子器件发生短路等异常情况时电气量的变化完成继电保护的动作。其主要任务在于：（1）供电系统正常运行时，安全地监视各个设备的运行状况，为工作人员提供可靠的运行依据；（2）在系统发生故障时，快速。自动地选择性屏蔽故障部分，从而保证系统其它部分继续正常运行。（3）供电系统出现异常运行工作时，能准确地及时发出警报，通知工作人员进行处理。

3.2 继电保护装置的基本要求

（1）可靠性。保证装置能够反应正确的动作，且随时处于监控状态。不具备可靠性的保护装置或许成为直接造成故障或矿大事故的根源。为保障保护装置具备可靠性，要求组成装置的各个元件质量可靠，运行维护得到。同样要求装置的设计原理、整定计算和安装调试正确无误。保护系统应尽可能简单有效，提高系统保护的可靠性。

（2）选择性。指当供电系统发生故障时，保护装置能够有选择的将发生故障部分切除。即保护装置首先断开离故障点最近的断路器，保障系统中非故障部分可以继续正常运行。

（3）速动性。指保护装置能够快速地切除电路故障部分。缩短故障的切除时间，可以减轻短路电流对设备的损坏程度，加快系统的恢复，为电气设备自启动创造有利条件，同时提高了发电机并列运行的稳定性。

（4）灵敏性。指继电保护装置对异常工作的反应能力。保护装置的灵敏度用灵敏系数衡量。在装置的保护范围之内，不管短路性质如何，不管短路点位置如何，保护装置应都能够实现保护动作。但在保护区外，该装置不应该构成任何错误动作。

3.3 继电保护技术的应用

在电力系统建设与运行中，高压线路、低压网络及各种电气设备均装载了相应的微机继电保护装置，其主要用于高压线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统应用包括母线继电保护装置的应用，对非并列运行的分段母线装载电流速断保护。另外，还需装置过电流保护。对等级较低的配电所可以不装设电流保护。

继电保护装置在变电站中的应用包括：（1）主变保护：包含主保护和后备保护，主保护通常是差动保护和瓦斯保护，后备保护通常是过负荷保护或过流保护；（2）母线保护：需同时装载限时电流速断保护和过电流保护；（3）电容器保护：其主要包括过压保护、失压保护以及过流保护；（4）线路保护：通常采用二段或三段式电流保护，其中一段是速断电流保护，二段是速断限时电流保护，三段是过电流保护。微机继电保护技术的快速发展推动了继电保护装置的广泛使用。根据不同的需求，研发出不同原理、不同机型的保护装置。

4 继电保护技术的发展方向

4.1 智能化

随着计算机技术在电力系统继电保护领域中的广泛应用，许多新的计算机控制方法不断被应用于继电保护当中。比如专家系统、人工神经网络、遗传算法、小波理论、模糊逻辑等人工智能技术，从而对继电保护的研究向智能化方向发展。如利用人工神经网络来实现故障的类型判别；或将过渡电阻短路归为非线性问题。人工智能技术的不断发展推动了继电保护技术的智能化发展。结合不同的智能技术，分析不确定因素对系统的影响，以提高系统的可靠性，是智能保护的主要方向。

4.2 计算机化

系统运行中微机继电保护装置的动作准确率明显高于其他保护装置。继电保护装置的计算机化是绝对的发展优势。微机继电保护装置以中央处理器为核心，依据数据采集系统到的系统的实时状态数据，根据选定算法来检测系统是否发生故障以及故障的范围、性质等，做出是否切断或报警等判断。微机继电保护由计算机程序实现，其中CPU是计算机系统自动控制的指婚中心，计算机程序运行在CPU上。所以CPU的性能在很大程度上决定了计算机系统性能的好坏。

4.3 网络化

网络型继电保护是一种新型的继电保护技术，是微机保护技术发展的趋势。它建立在网络技术、计算机技术、通信技术基础之上，利用计算机网络实现各种保护功能，包括线路保护、母线保护、变压器保护等。网络型继电保护的优点是共享数据，能够实现本来由光纤保护、高频保护才可以实现的纵联保护。此外，通过分站保护系统采集到所有断路器的电流量、母线电压量。所以易于实现母线保护，且不需要其他的母线保护装置。网络保护系统的拓扑结构采用简单的环形结构、星型结构、总线结构。因为继电保护的重要性，需要采取可靠的网络安全控制策略，来确保网络保护系统的安全。

4.4 自动化

现代网络技术、计算机技术为改变电力系统监视、保护、控制提供了系统集成和优化组合的技术基础。高压变电站经历着技术创新，即实现自动化和继电保护的结合。其体现在远程控制与信息共享、集成与资源共享。以远方终端单元、微机保护装置为核心，将变电所的控制、测量等融入计算机系统，提高系统的可靠性。综合自动化系统打破传统二次系统设备划分原则，克服了常规保护装置不能与控制中心通信的缺陷，赋予了变电所自动化新的含义和内容。

5 结语

微机继电保护技术在电力系统中发挥着重要的作用。继电保护装置为提高电力稳定性与安全性、保护电力设备提供了技术保障，为电力需求提供技术支持。随着电力系统的发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术向着智能化、计算机化、自动化、网络化方向发展，进一步提高保护装置的性能。

参考文献：

[1]刘静.发电机组继电保护技术应用[J].电力科技，2010.5.

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关键词：继电保护；微机母差技术；应用；母联开关

中图分类号：U224文献标识码： A

1 前言

我国现阶段的变电站建设及运行过程中，母线的作用越来越重要，母线出现问题会对变电站的正常运行带来极大的影响。变电站的母线一旦出现问题，就会导致变电站的电力输送波动严重，从而易发生站间断电或其他电力故障现象，甚至会给供电的安全性带来威胁。近年来，变电站的继电保护技术取得了长足的进步，尤其是继电保护中的微机母差技术的出现与发展，为变电站的继电保护工作提供了有利的的保障。微机母差技术就是利用计算机技术来实现母差技术的保护措施，进而完成变电站继电保护的任务，保证变电站供电体系的稳定运行，同时也满足了变电站对于电力系统自动化、远程控制与检查、动态维护等要求。在现代的继电保护工作中，变电站应该逐渐强化微机母差技术的安装与使用，这样才能更好的保障变电站的继电保护工作，达到现阶段我国对于电力供应的要求，实现电力系统更安全、更高效的运行。

2 微机母差技术的原理及特点

2.1 微机母差技术的原理

微机母差技术与以往的比率式的继电保护原理不同，其包括可以监测出单相线路故障以及不同相间的线路故障的设备。其差动回路也包含了母线大差的回路与不同区间的小差回路两个部分。这样就能够准确的辨别故障发生的位置是在母线的区间内或者区间外，进一步通过小差回路辨别故障发生的母线。这种故障判断原理不但能够准确的辨别是否母线出现故障，还能够避免开关的辅助接点位置错误出现的母差保护误操作。

2.2 微机母差技术的特点

和以往的继电保护技术相比，微机母差技术更加智能与安全。其不单单能够对电力系统运行中的数据进行及时的采集，并能够通过自身的数学模型对所采集的数据进行实时的分析，根据分析结果对现阶段电力系统的运行系数进行科学、准确的调整。并且还可以完成出口跳闸回路和TA回路之间的无触点转换，在很大程度上提高了电力系统运行的安全性。伴随着计算机技术的不断发展与进步，我们还可以通过不同的程序设置来完成母差保护中的各种功能，例如进行人与计算机的信息交流或者进行远程的遥控等等。计算机技术在母差保护中的运用，让变电站的继电保护技术有了创造性的进步。

3 微机母差技术在继电保护中的应用

3.1 微机母差技术在现代继电保护中的应用现状

微机母差技术早在20世纪80年代就已经运用到我国的继电保护工作中，在这些年的应用中，微机母差技术不断的发展与更新，先阶段，我国的微机母差技术已经广泛的应用在变电站的继电保护工作中，并且收到了良好的运行效果。微机母差技术不仅对变电站及电力输送系统的继电保护有着重要的意义，同时也很大程度上的确保了电力输送系统以及变电站的安全、可靠运转。不过，虽然微机母差技术的应用比较成熟，但是由于微机母差技术的应用时间有限，积累的经验相对不足，加之与之匹配的人才培养进展较慢，使得微机母差技术在诸多方面还是有着很多的不足。这些不足主要体现在微机母差技术的运行管理与技术更新、维护管理等方面，他们在很大程度上限制了微机母差技术在现代继电保护工作中的应用与发展。

3.2微机母差技术的相关设备在现代继电保护中的应用

微机母差技术的应用与发展离不了与之相应的匹配设备，在微机母差技术的应用刚开始，相应的设备生产公司就极快的进行了相关设备的研发与生产。这些设备主要是在微机母差技术的基础上，以高集成的单片机为载体来实现输电系统以及变电站的供电保护，并且随着微机母差技术的发展，为了增加其保护效果及安全性，设备厂家更是开发了更高的集成性能、更全面的功能配置、更优越的抗扰性能以及更低能耗的继电保护设备，从而增加微机母差技术在现代继电保护工作中的安全与可靠性。

3.3微机母差技术在现代继电保护中的灵活应用

在现代的继电保护中我们要根据不同的电力输送系统以及不同的变电站需求来选择恰当的微机母差技术以及与之相匹配的设备。所以，要灵活的运用微机母差技术，对电力输送系统以及变电站的具体情况以及运行状态进行充分的研究，按照实际输电过程中的电力载荷以及线路电压变化的情况，设计与之相适应的微机程序，并选择合适的安装设备。在系统的运行初期实时的对微机母线技术的运行数据进行采集与评估，进而保证所选用的设备以及技术的准确、科学，达到微机母差技术的继电保护效果最大的发挥。

4微机母差技术应用的注意事项

4.1 合理的选取母联开关位置量

母联开关位置量对于微机母线技术是及其重要的，所以在采用微机母线技术进行继电保护是要合理的选取母联开关位置量。我们在采取母联开关来完成母线的充电过程中，微机母差的保护功能就会进行母联开关位置的确定，如果微机母差技术系统所使用的电源和母联充电系统所使用的电源为同一个的话，由于各种原因导致微机母差保护功能要求短暂的停止运行时，就有可能造成后者运行不正常。所以，此时应该设置一个单独的母联开关电源，以确保母联充电保护系统的正常运行。

4.2 注意CT的安装

单个CT的连接方法中母联区间在母联CT和线路的断路装置中间出现问题的时候，因为微机母差的保护区间的限制，虽然微机母差的保护反应能够跳开断路装置，不过系统中的事故还是不可以排除。所以，应当在系统中加设死区保护装置，这样就能够将系统故障排除，不过这样就无形的增加了保护动作的作用范围。因此，应该按照所选定的微机母差技术设备合理的安装母联CT，同时按照不同的微机母差技术的设计，科学的选择CT的极性。

4.3 准确的进行定值整定调试

微机母差技术的相关设备中没有安装电流变换装置，是通过所设计的电脑程序来实现电流变比的转换，这样就能各种类型的感应器。不过，微机母差继电保护装置进行变比调整的时候，必须依据特定的基准数值来换算。然而不同的设备生产厂家所采用的基准变比值并不一样，所以就要求我们在进行设备运行时按照不同的厂家设备要求来进行基准变比的调整，防止我们所采用的变比基准值的误差出现。

5 结束语

我国现阶段的输送电力系统以及变电站的运行过程中，对母线的继电保护是确保整个系统可靠、安全运转的重点，同时也是对输电设备的安全保护的有利保障。现阶段我国的继电保护工作中，微机母差技术是具有高效的继电保护效果，还能有效的降低事故发生时对输电设备造成的损失。微机母差技术的应用与发展不仅增加了现代继电保护工作的安全性，同时还能够为我们提供远程监控以及维护等功能，极大程度上减少电力系统的整体投入。不过，在微机母差技术的实际应用过程中我们要注意合理的选取母联开关位置量、CT的安装以及准确的进行定值整定调试，只有正确的把握了微机母差技术中容易出现的问题，我们才可以更加科学、安全、可靠的使用这种技术，才可以更有效的发挥其功效。

现阶段，微机母差技术已经逐步的应用于输电系统以及变电站的继电保护中，很多地方都实现了由传统的继电保护技术到微机母差技术的转变，这也说明微机母差技术有着十分广阔的应用市场与价值。

参考文献：

篇10

关键词：继电保护；事故；技术

一、电力系统继电保护论述

1.1 继电保护的基本涵义

当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施。

继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。

1.2 继电保护在电力系统中的任务

当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求。

能够反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。

二、常见微机继电保护事故种类

2.1定值问题

①整定计算误差②人为整定错误③装置定值漂移，a元器件老化及损坏b温度与湿度c定值漂移问题。

2.2 电源问题

①逆变稳压电源问题，a纹波系数过高b输出功率或稳定性差②直流熔丝配置问题③带直流电源操作插件。

2.3 TA饱和问题

继电保护测量对二次系统运行起关键作用，系统短路电流在中低压系统中急剧饱和时，因为电流互感器已经应用到继电保护装置当中，现场的因馈线保护因电流互感器饱和难以启动，这时就会很容易发生事故。而常用的数字式继电器采用微型计算机控制，其主要工作电源仅有5V左右，数据采集电平范围也仅有IOV左右，电流互感器饱和对数字式继电器的危害将更大。

2.4 插件绝缘问题

微机保护装置集成度高，布线紧密，长期运行后由于静电作用，会使得插件接线焊点周围聚集静电尘埃，在外界条件允许时两焊点之间出现导电通道，从而引起装置故障或者事故。

2.5 高频收发信机问题

在220kV线路保护运行中属于收发信机问题。各厂家生产的收发信机质量不一，在使用前应严格审核，应注意校核继电保护通信设备(光纤、微波、载波)传输信号性和冗余度，防止因通信设备问题而引起高频保护收发信机不工作。高频保护不工作的原因包括：收发信机元件损坏，收发信机起动发信信号产生缺口，高频通道受强干扰误发信，收发信机内连线错误，收发信机闭锁，作用区外故障时误动等。

三、如何掌握继电保护技术

要掌握继电保护故障和事故类型以及继电保护故障和事故发生的条件，要下述几个问题：

3.1足够必要理论知识

(1)电子技术知识。电网中微机保护使用越来越多一名继电保护工作者学好电子技术及微机保护知识当务之急

(2)微机保护原理和组成。在微机继电保护测试仪及自动装置的使用过程中，要能迅速分析出产生故障或事故的原因以及故障部位，这就要求电力工作人员需要具备过硬的微机保护知识，熟悉保护原理和装置性能，熟记微机保护逻辑框图，熟悉电路原理和元件功能。

3.2 具备技术资料的阅读能力微机继电保护

事故的处理离不开诸如检修规程、装置使用与技术说明书、调试大纲和调试记录、定值通知单、整组调试记录二次回路接线图等资料，所以技术人员必须具备这方面的素质。

3.3 运用检查方法一般的继电保护

事故往往凭借简单的检查手段就能够被查出。如果用常规检查仍未发现元件故障，则说明该故障较为隐蔽，应当引起重视。此时可采用

逐级逆向检查法，即从故障暴露点人手去分析原因，由故障原因判别故障范围，查找到故障原因以后就可以采用顺序检查法对装置检查。

四、继电保护的抗干扰

继电保护的抗于扰是指继电保护装置在投人实际运行时，既不受周围电磁环境的影响，又不影响周围环境，并能按设计要求正常工作的能力。

按干扰的形态可分为共模干扰、差模干扰两种。共模干扰发生于保护装置电路中某点各导线对与接地或外壳之间的干扰；差模干扰是发生在电路各导线之间的干扰，是与信号传递途径相同的一种干扰。保护装置接收这种干扰的能力和接收信号的能力完全相同。

按干扰的危害性可分两种，一是引起保护装置不正确动作的干扰，低频差模常属于这一类。二是引起设备损坏的干扰。由于高压网络的操作或雷电引起的高频振荡，最容易造成保护装置元件和二次回路的损坏。这种干扰常属于共模干扰。

减少各种干扰对继电保护或其它二次设备影响，可以考虑采取以下措施。

4.1 硬件抗干扰

屏蔽和隔离相结合。电磁屏蔽是通过切断电磁能量从空间传播的路径来消除电磁干扰的。保护柜用铁质材料做成，以实现对电场和磁场的屏蔽，在电场很强的场合，可以考虑在铁壳内加装铜网衬里或用铝板做屏蔽体。隔离既可使测控装置与现场保持信号联系，又不直接发生电的联系。

4.2 软件抗干扰

接人RC滤波器。对于微机保护，在印制板布线设计时应使强、弱信号电路之间有一定的距离，避免平行，在每芯片的电源与零序之间应加抗干扰电容，在交流和直流人口处应接入RC滤波器等。

对外部二次回路的设计采取必要的抗干扰措施。如降低干扰源和干扰对象之间的耦合电容和电感；降低屏蔽层的阻抗值；降低二次回路附近的电气值等等。

此外，保护装置的模拟输入量之间存在着某些可以利用的规律。如果由于干扰导致输人采样值出错，可以取消不能通过检查的采样值，等干扰脉冲过去，数据恢复正常后再恢复工作

五、电力系统继电保护的发展

5.1 计算机化

实际运行中微机保护的正确动作率要明显高于其它保护，而继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。微机保护装置是以中央处理器CPU为核心，根据数据采集系统采集到的电力系统的实时状态数据，按照给定算法来检测电力系统是否发生故障以及故障性质、范围等，并由此做出是否需要跳闸或报警等判断的一种安全装置。微机保护原理是由计算机程序来实现的，CPU是计算机系统自动工作的指挥中枢，计算机程序的运行依赖于CPU来实现，因此，CPU的性能好坏在很大程度上决定了计算机系统性能的优劣。

5.2 网络化

网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物，通过计算机网络来实现各种保护功能。网络保护的最大好处是数据共享，可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外，由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量，所以很容易就可实现母线保护。

5.3 智能化

随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法不断被应用于继电保护中。随着人工智能技术的不断发展，新的方法也在不断涌现，在电力系统继电保护中的应用范围也在不断扩大，为继电保护的发展注入了新的活力。将不同的人工智能技术结合在一起，分析不确定因素对保护系统的影响，从而提高保护动作的可靠性，是今后智能保护的发展方向。虽然上述智能方法在电力系统继电保护中应用取得了一些成果，但这些理论本身还不是很成熟，需要进―步完善。随着电力系统的高速发展和计算机、通信等各种技术的进步和发展，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，已解决用常规方法难以解决的问题。