继电保护的选择性范文

导语：如何才能写好一篇继电保护的选择性，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：井下低压供电；漏电保护；选择性；DSP

中图分类号：U223 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）10-0280-03

Abstract： The mine environment on the low voltage power grid is bad， therefore the leakage protection is put forward the requirements of reliability， quick acting and selectivity. The main switch and branch switch of this system all chooses DSP （TMS320F28335） as the controller. The total controller and the branches processor use the method of total score reuse， which means that if the total controller has something wrong， we can by selecting a branch controller as the general controller to avoid the total controller problem which caused by accidents. This method can avoid the failure of the leakage effectively. Through the design of hardware circuit and software programming method， this system can judge the leakage fault and choice the leakage branch correctly.

Key words： underground low-voltage power grid ； electric leakage protection ； selectivity； DSP

漏电是井下低压供电系统所面临的重要安全隐患，极大影响井下正常生产，因此漏电保护装置起着至关重要的作用。当前市场中的漏电保护装置不够灵敏，易出现误动拒动等现象，本文提出的基于DSP（TMS320F28335）控制器的总分复用形式，在总馈电开关处采用附加直流电源检测法检测漏电电流，在分支模块处采用零序电流和零序功率法进行融合选线，在处理器的使用上在总馈电开关处和分支馈电开关处都采用本控制器，当系统中的总控制器出现状况，其他分支处理器能够在第一时间替代总控制器，有效避免因为装置控制器的故障导致的漏电现在，提高了系统的可靠性。

1原理方法

1）附加直流源

电网发生漏电故障的主要表现特征之一就是对地绝缘电阻的下降，附加直流电源检测主要是通过直流电源，向系统中注入直流，这个直流就可以实现低压电网绝缘水平的连续检测。这里我们可以通过直流继电器和千欧表显示的直流电流值来对绝缘电阻的大小进行判断。这里我们需要选定一个参数来进行动作值得整定。根据正常状态下的绝缘电阻值制定一个动作电流值，这个动作值是判断漏电发生与否的一个标准。把检测到的绝缘电阻值与动作值比较，当小于动作值时，触发继电器动作，馈电开关跳闸。

附加直流检测式漏电保护的最大优点是它的保护范围能覆盖整个低压供电单元，故障跳闸不受故障类型（对称的或不对称的）、发生时间和地点的影响。但由于附加直流检测式漏电保护而言，保护没有选择性。在低压电网供电单元内无论何时何地发生漏电，都将引起总开关跳闸，造成的停电面积特别大。如果恢复正常状态的动作，尤其是远离总开关配电点的供电，需要一定的时间和人工操作。

2）零序功率方向保护

零序功率方向保护是具有选择性的漏电保护方法。这种保护方法不仅仅能够判断电网是否发生不对称漏电，最主要的是它可以判断出漏电支路，具有选漏的功能。零序功率方向保护在实践中有许多选线判据，其中比较常见的，早已运用到实际保护装置中的方法有脉冲比较法、相敏整流法和过零触发法。

2系统构成

从功能的角度来看，本文选择性漏电保护器的研究设计分为两个部分，总馈电开关保护装置和分支馈电开关保护装置。总馈电开关保护装置完成包括对绝缘电阻的检测，实时计算绝缘电阻值，实时显示电网的绝缘情况。而分支馈电开关处需要对所在支路零序电压零序电流信号进行精确采集。当检测到的电网绝缘电阻值降到动作值以下，各分支处理器将计算出本支路零序电流的幅值和功率零序功率传输给总控制器，总控制器首先提取出零序电流幅值最大的三条及以上，然后根据零序功率的数值判断选出漏电支路。然后控制器驱动继电器跳闸，实现选择性漏电保护。

3 软件设计

井下低压电网发生漏电时的判断流程为：正常工作时保护系统要进行初始化和自检程序，根据绝缘电阻的值是否低于动作值对电网进行漏电真判断，低于作为漏电，不低于则不漏电。若判断出系统发生漏电事故，则根据分支模块传输的零序功率和零序电流幅值进行双重判断，在选择出的三组电流幅值上最大的支路上判断功率，若大于0，则为漏电。判断出漏电故障后则主控制器控制继电器跳闸，切断故障支路的电源，同时显示漏电支路，同时经通信线路向上位机实时传输数据信息，从而达到选择性漏电保护。若判断出支路后100ms内分支开关拒动，则控制器发出跳闸命令，防止开关拒动。主程序流程图如图5所示。

4 系统仿真

1）仿真模型

本系统中使用的电力系统仿真软件为MATLAB（Matrix Laboratory），根据井下低压电网的实际需要，仿真得到漏电故障信号，其中包括零序电压和零序电流。将采集到的故障信号按照本文提出的选择性漏电保护的方法进行漏电判断，从而来验证本文所设计的方法准确性和可靠性。本系统中电压等级为660V，频率为50Hz.

2） 仿真结果

系统发生单相接地故障的零序电压和零序电流波形如图6-2所示。系统发生故障后大约有一个周期的暂态过程。经过信号处理模块，系统暂态过程的高频谐波分量大多被滤掉，故障线路的零序电压和零序电流的相位和幅值近似满足本文中所述的故障相零序分量的关系。分析图6中所示的零序电压和三路分支处的零序电流，可以判断系统发生漏电，漏电支路为3支路。

本选择性漏电保护装置的设计可以有效的避免了因为总控制器的故障而导致的整个系统的停电，减小了故障影响的范围，同时又有利于故障的检修。

参考文献：

[1] 孙尚斌.基于模型参数辨识的矿井电网漏电保护[D].西安： 西安科技大学，2012.

[2] 王永进.基于DSP的漏电保护器的理论和研究[D]. 西安：西安科技大学，2011.

[3] 方威.矿井供电系统选择性漏电保护理论及其应用研究[D].镇江：江苏大学，2009.

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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：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；电网；调度

【中图分类号】TM77 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0047-01

0、引言

电力系统通信网为电网生产运行、管理、基本建设等方面服务。其主要功能应满足调度电话、行政电话、电网自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网、传真、图像传输等各种业务的需要。

在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，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，同步发电机短时失磁异步运行等。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。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。

1、继电保护工作回路

要完成继电保护任务，除了需要继电保护装置外，必须通过可靠的继电保护工作回路的正确工作，才能完成跳开故障元件的断路器、对系统或电力元件的不正常运行发出警报、正常运行状态不动作的任务。继电保护工作回路一般包括：将通过一次电力设备的电流、电压线性地转变为适合继电保护等二次设备使用的电流、电压，并使一次设备与二次设备隔离的设备，如电流、电压互感器及其与保护装置连接的电缆等；断路器跳闸线圈及与保护装置出口问的连接电缆，指示保护动作情况的信号设备：保护装置及跳闸、信号回路设备的工作电源等。

2、继电保护在电力系统中的任务

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。

3、简述继电保护的基本原理和构成方式

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，继电保护装置将包括测量部分（和定值调整部分）、逻辑部分、执行部分。

4、继电保护的可靠性

可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立，并分别控制不同开关的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组开关拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操作另一组开关切除故障。在所有情况下，要求这两套继电保护装置和开关所取的直流电源均经由不同的熔断器供电。

5、继电保护的选择性

上、下级电网（包括同级和上一级及下一级电网）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求，即当下一级线路或元件故障时，故障线路或元件的继电保护整定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。

何种情况可牺牲继电保护部分选择性：

1）接入供电变压器的终端线路，无论是一台或多台变压器并列运行（包括多处T接供电变压器或供电线路），都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定。需要时，线路速动段保护可经一短时限动作。

2）对串联供电线路，如果按逐级配合的原则将过分延长电源侧保护的动作时间，则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理，以减少配合的级数，缩短动作时间。

3）双回线内部保护的配合，可按双回线主保护（例如横联差动保护）动作，或双回线中一回线故障时两侧零序电流（或相电流速断）保护纵续动作的条件考虑；确有困难时，允许双回线中一回线故障时，两回线的延时保护段间有不配合的情况。

4）在构成环网运行的线路中，允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。

6、继电保护中“远后备”与“近后备”的运用

“远后备”，当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时，由各电源侧的相邻元件保护装置动作将故障切开。

“近后备”，用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障时，保护拒绝动作的可能性减小，同时装设开关失灵保护，当开关拒绝跳闸时启动它来切除与故障开关同一母线的其它开关，或遥切对侧开关。

7、电力系统振荡对继电保护装置的影响

电力系统振荡时，对继电保护装置的电流继电器、阻抗继电器会有影响。

1）对电流继电器的影响。当振荡电流达到继电器的动作电流时，继电器动作；当振荡电流降低到继电器的返回电流时，继电器返回。因此电流速断保护肯定会误动作。一般情况下振荡周期较短，当保护装置的时限大于1.5秒时，就可能躲过振荡而不误动作。

2）对阻抗继电器的影响。周期性振荡时，电网中任一点的电压和流经线路的电流将随两侧电源电动势间相位角的变化而变化。振荡电流增大，电压下降，阻抗继电器可能动作；振荡电流减小，电压升高，阻抗继电器返回。如果阻抗继电器触点闭合的持续时间长，将造成保护装置误动作。

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【关键词】广域继电保护；故障元件；判别机制；原理分析

继电保护作为电网安全运行的重要防线，广泛应用于电网建设中。随着电网建设规模的不断扩大，传统的继电保护依靠离线整定的固定定值工作方式，已不能满足现在电网系统的建设需求，尤其在电网运行方式变化时难以满足各继电保护装置之间相互配合。为了保障电网安全运行，研究快速识别与隔离故障，简化保护整定计算的广域保护原理及配置方案，成为重要内容。

1.传统继电保护应用于现代电网中面临的难题

继电保护以切除电网故障为己任，但在现代复杂的电网保护过程中往往因其动作不当而导致事故扩大。其主要表现为：

1.1定值整定与配合困难

对于现在高速发展的大电网而言，结构和运行方式复杂多变，各个相关后备保护之间动作整定值的配合非常复杂，且通过就地检测量和延时实现配合的方式在很多情况下难以确保选择性，致使人们愿意形成采取“加强主保护，简化后备保护”措施的趋向。例如：取消保护Ⅱ段、简化保护Ⅲ段定值等。值得注意的是，在大电网发生高阻故障的时候，即便采用双套主保护也不能完全杜绝其拒动发生。当主保护因灵敏度不足等原因发生拒动时，容易造成延时过长及扩大范围的跳闸，增加紧急状态下发生局部电网瘫痪的风险。

1.2远后备保护延时过长

多级阶梯延时配合可能导致远后备保护延时过长，对于电网系统安全极其不利。

1.3缺乏自适应应变能力

传统的后备保护整定配合运行方式有限，缺乏自适应应变能力，在电网网架结构及运行方式因故障而发生频繁和大幅改变时，易导致后备保护动作的性能失配而可能造成误动或事故扩大。

1.4存在潜在的误动风险

在电网结构或运行工况突发非预性改变而出现大范围的大负荷潮流转移时，极易造成距离保护Ⅲ段非预期连锁跳闸，甚至导致系统解列或大范围停电事故。出现这种问题的主要原因在于传统继电保护的动作依据仅仅是靠保护安装处设备本身的信息。若后备保护可以获取当前系统运行方式变化及远方被保护设备相关区域的信息，就能产生更加有效的故障判断和动作，那么基于广域信息有可能解决传统继电保护的一些难题，从而对电网运行进行更有效的全面保护。

2.广域继电保护原理分析

2.1广域电流差动保护和广域方向比较式保护

电流差动保护和方向比较式保护是传统继电保护中最常用的保护原理，被广泛应用于各种电力主设备和输电线路的主保护中；而方向比较式保护动作速度快、选择性好、灵敏度高，也是输电线路常用的主保护。然而这两种保护方式性能虽然优越，但只能作为主保护，无法提供后备保护，一旦主保护误动，就只能依靠延时长、选择性差的其它原理后备保护来切除故障，这对电力系统的稳定运行产生不利影响。随着电网系统环网和短线路大量出现，造成后备保护之间的整定配合非常困难。当短暂的通信数据不正确或者中断后，差动保护闭锁较长时间才能重新运行。此时如果发生区内故障保护拒动，方向比较原理的广域继电保护在通信短暂中断恢复后仍能正确判别故障。因此，在实际的广域继电保护装置中应同时配置这两种保护原理，并根据实际情况进行实时切换，实现最佳保护。

2.2基于广域信息的自适应继电保护

广域电流差动保护和广域方向比较式保护，只能提高后备保护的性能，但是对于电网系统安影响最大的还是主保护的性能。为了满足系统选择性和灵敏性的要求，必须对最不利的运行方式进行定值整定和定值校验，并采取各种措施防止继电保护在极端运行状态下拒动或误动，使保护装置的逻辑变得复杂，且降低了保护动作速度、动作可靠性等。传统电网保护一套定值要适用于多种运行方式，很难同时满足系统对保护选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。利用广域信息进行自适应优化整定，在电网运行方式发生变化的情况下，保护系统能够及时更正与其不相适应的保护定值，重新优化整定从而提高保护适应电网运行方式变化的能力。例如保护定值在线预警系统能通过广域信息获得电网的实时运行方式，实现定值校核功能，对不正确的保护定值进行预警。

3.故障元件判别机制

实现故障元件判别原理（FEI）的广域继电保护的关键是故障元件判别机制。主要表现为以下三种形式：

3.1基于故障电压分布实现故障元件判别

利用一侧的电压故障分量的测量值对另一侧的电压故障分量进行估算，可以同时获得线路两侧的电压故障分量的测量值和估算值。线路发生外部故障时，任意一侧的电压故障分量的测量值和估算值是一致的，若发生内部故障，至少一侧的测量值和估算值会产生较大差异，通过这种差异构成故障元件的识别判据。结合零序分量、正序分量、和负序分量三种判别元件，综合利用线路两侧的元件形成组合判据，实现对接地故障、不对称相间故障和三相短路故障的判断。

3.2基于广域综合阻抗实现故障元件判别

基于综合阻抗的纵联保护能克服分布电容的影响，灵敏度较高，利用综合阻抗实现故障元件判别，克服广域电流差动保护的缺陷。该原理利用区域多端电压和电流构造综合阻抗，定义公式为：

Z==

式中M、N分别广域继电保护区域边界母线数及进出线路数。当N=M=2时为两端输电系统，当N=M=3时为三端输电系统。

3.3基于遗传信息融合技术实现故障元件判别

该方法基于故障方向的广域继电保护原理，利用遗传算法的信息融合数学模型求解各保护状态的期望函数。根据状态值与期望值之间的差异构造适应度函数。通过遗传算法的种群建立快速搜索运算寻找最优解，达到故障方向决策和故障元件判别。

4.总结

自上世纪80年代以来，广域继电保护是我国电力系统一直研究的重点课题，本文提出几种通过故障元件判别原理实现继电保护的方法，从不同角度解决了传统继电保护中所面临的难题，为我国电力系统的发展奠定了基础，促进我国大电网的发展与完善。 [科]

【参考文献】

[1]丁伟，何奔腾，王慧芳.广域继电保护系统研究综述[J].电力系统保护与控制，2012，40（1）：145-146.

[2]苏盛，段献忠，曾祥军.基于多Agent的广域电流差动保护系统[J]. 电网技术，2005，29（14）：15-19.

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关键词：10kV供电系统；继电保护；分段母线

中图分类号：TM773　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)04-0111-02

10kV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。例如，当系统中的某工矿的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏；当10kV不接地系统中的某处发生一相接地时，就会造成接地相的电压降低，其他两相的电压升高，常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏，也有进一步变为事故的可能。

一、10kV系统中配置的继电保护的应用范围

按照工厂企业10kV供电系统的设计规范要求，在10kV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置：

(一)10kV线路应配置的继电保护

10kV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5-0.7s，并没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设略带时限的电流速断保护。

(二)10kV配电变压器应配置的继电保护

当配电变压器容量小于400kVA时：一般采用高压熔断器保护；当配电变压器容量为400-630kVA，高压侧采用断路器时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护；当配电变压器容量为800kVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还应装设气体保护；另外尚应装设温度保护。

(三)10kV分段母线应配置的继电保护

对于不并列运行的分段母线，应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除；另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时，其瞬动部分应解除；对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。

二、继电保护在10kV系统配置重要性

一般企业高压供电系统中均为10kV系统。除早期建设的10kV系统中，较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外，近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜，继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路10kV电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解决的。在供电系统中运行正常时，它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；如供电系统中发生故障时，它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时地、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理；不难看出，在10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。因此，在10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

三、10kV系统中对继电保护装置要点

对继电保护装置的基本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性。

(一)选择性

当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该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。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。10kV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护；而动作比较慢的就称为后备保护。即：为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。近后备和远后备：当主保护或断路器拒动时，由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护；辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。

(二)灵敏性

灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在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。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行。灵敏系数Km为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值，即：Km＝Id.min/Idz灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护，Idz取两相短路电流最小值Idz(2)；对于10kV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min；

(三)速动性

速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可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。所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02s以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。

(四)可靠性

保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了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，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。

四、继电保护在10kV中的具体应用

通过北京电信10kV系统中继电保护的应用现状，具体分析其保护作用。定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5s，选择电网保护装置的动作时限，一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限，特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限，其中时限级差起着决定的作用，因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性，时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定，其时限级差一般为0.7s。而且反时限过电流保护的动作时限的选择与动作电流的大小有关。也就是说，反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变，因此整定反时限过电流保护时，所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。通过可以看出，北京电信10kV新建及在建工程中，应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。10kV中性点不接地系统中发生一相接地时，按照传统方式是采用三相五铁心柱的JSJW-10型电压互感器作为绝缘监视。但是，当我们选用了手车式高压开关柜后，再继续安装JSJW-10已经比较困难，又由于10kV系统中的一次方案有了变化、原有的绝缘监视方案又存在着缺陷，因此较为可取的办法是采用零序电流保护装置。

参考文献：

[1]周新彭，变电站综合自动化技术应用分析，水泥工程，2009，(1)

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关键词：电力系统；整定计算；继电保护；危险点；辐射型电网

中图分类号：TM771 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0146-03

一、继电保护的特点

（一）电力系统中继电保护和安全自动装置的重要性

在电力系统中继电保护和安全自动装置是保证系统安全运行的重要组成部分，当高压设备进投入使用时，继电保护和安全自动装置必须投入运行。

（二）继电保护的原理

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、功率、频率等）的变化，构成继电保护动作的原理。应用于电力系统中的各种继电保护绝大多数都是反映电力系统故障时的电流增大、电压降低，以及电流与电压间相位角变化，与正常运行时各物理量的差别来实现的。

（三）继电保护和安全自动装置的作用

在电网运行过程中继电保护和安全自动装置能实现变电站实现无人值班及综合自动化。它的作用主要体现在以下三个方面：

1．反映故障。它可以在电网发生能够损坏设备或者危害电网安全运行故障时使被保护设备快速脱离电网。

2．反映异常。当电网中的设备出现非正常状态时能发出报警信号，使值班人员迅速采取解决措施使其恢复正常。

3．实现变电站的自动化。它可以使继电保护和安全自动装置直接与高压设备配合。

（四）电力系统运行对继电保护装置的要求

快速性、可靠性、选择性和灵敏性这“四性”是电力系统对继电保护装置的基本要求。快速性是对继电保护装的最根本要求，强调的是有故障就必须动作。因为时间越长故障对电力系统的危害就随之增大。可靠性是指继电保护装置发生故障时也要可靠动作而不能拒动。因为拒动的危害远大于误动。选择性强调的是保护装置不能误动，不能产生误操作。灵敏性则要求保护装置反应灵敏、动作范围准确，正确反映故障范围，减少停电面积。

二、继电保护整定计算的工作内容

（一）确定保护方案

我们整定计算人员必须结合电网的实际情况，针对变压器的特点对保护功能进行选择。现今市场上的微机都已经配了十分齐全的功能保护块，但是不是每一项功能在实际保护装置中需要应用，所以必须对保护功能有所取舍。

（二）各保护功能之间的配合关系的确定

1．装置内部各功能单位之间的配合关系。在由几个电气量组成的一套保护装置内部，各元件的作用不同，其灵敏度和选择性要求也不相同。对于主要元件的要求是既要保证选择性又要保证灵敏性，而作为辅助元件则只要求有足够的灵敏性，并不要求有选择性。在整定配合上，要求辅助元件的灵敏度要高于主要元件的灵敏度。辅助元件在保护构成中，按作用分为以下三种：（1）判别作用。为了保护的选择性而装设的。如方向过流保护中的方向元件；（2）闭锁作用。为了防止正常负荷下拘误动而装设的。如母差保护中的电压闭锁元件；（3）起动作用。为了在故障情况下，将整套保护起动起来进行工作而装设的。当继电保护装置还处于采集模拟电气量阶段时，上述元件往往由一个个独立的硬件实现，而目前微机保护装置反映的是离散化的数字量，以上功能均由软件实现。虽然，微机保护装置中各元件的意义与过去不尽相同，但它们所起的作用却无本质上的区别。

继电保护整定计算人员必须认真分析各功能块的动作特性，各功能块之间的逻辑关系，并结合被保护设备的故障特征来综合进行考虑，确定保护装置内部各功能块之间的配合关系，并以整定值的形式将配合关系实现。

2．装置之间的协调配合关系。这也就是我们一般意义上的继电保护整定计算需要做的工作。通过短路电流计算，将某一保护装置与相邻的保护装置在灵敏度与动作时间两方面相配合，从而保证选择性。即当电力系统发生故障时，故障线路的保护必须比上一级相邻线路更灵敏，动作更快，两者缺一不可。若要提高灵敏度就要延长动作时间；若要提高动作速度就要限制其灵敏度，这实际上是在遵循反时限的原则。

随着电网规模的不断扩大，特别是现代超高压电网要求保护装置不但要做到不误动，更要做到不拒动。要达到继电保护四性的要求，不应由一套保护来完成。就一套保护而言，它并不能完全具备四性的要求，而必须由一个保护系统来完成。我们在进行整定计算时，必须树立系统保护的概念，多角度、全过程地考虑各个功能块之间的配合关系。

（三）保护方案的准确表述

编制继电保护整定计算方案及给出保护定值并不是整定计算工作的最终目的，整定计算工作的最终目的在于通过保护定值使得继电保护装置在系统故障或异常状态下能按预定的行为进行动作，从而保证电网的稳定运行，将被保护设备的损害降至最低以及缩小停电范围。因此，在确定好了保护方案及各保护功能的配合关系后，如何将保护方案准确的表述也是整定计算工作者的一项十分重要的工作。

这其中除了包括编制整定计算方案和给出继电保护定值，还有一项就是编制运行规定。整定计算工作者往往十分重视前两项工作，而忽视编制运行规定。需知，用准确的语言告诉运行人员某个保护功能块在什么情况下用，做什么用，这也是十分重要的。

三、整定计算的危险点分析

（一）系统建模

一个符合电网实际的、描述完整、正确无误的电网数据模型，是一切计算的基础。目前，我们电网应用的RCMBase2000是一个通用性和实用性非常强的软件平台，利用对RCMBase2000的二次开发，我们可以完成继电保护计算及管理的大部分工作。对于日常的整定计算工作不需要我们去重新开发软和构建网络扑连接，只需要我们把每一项基础数据搞准确，严格按《3～1lOkV电网继电保护装置运行整定规程》上的要求进行电气设备的实测，并正确的将数据填充到RCMBase2000中，就能够做到建立一个完整的符合电网实际的数据模型。但是，在实际工作中，往往会有各种各样的原因使得我们的基础数据管理出现漏洞。所以，我认为电网基础数据管理这一环节是继电保护整定计算工作的危险点。

（二）故障计算

短路电流计算是整定计算工作中非常重要的基础性工作，它的正确与否决定着整定计算的正确与否。而短路电流计算的正确与否又取决于合理地选择运行方式和变压器的接地方式。

合理地选择运行方式是改善保护效果，充分发挥保护系统功能的关键之一。但选择运行方式应与运行方式专业进行充分沟通，考虑各方面的因素才能决定。

变压器的接地方式是由继电保护整定计算人员来确定的。合理地选择变压器的接地方式可以改善接地保护的配合关系，充分发挥零序保护的作用。由于接地故障时零序电流分布的比例关系，只与零序等值网络状况有关，与正、负序等值网络的变化无关。零序等值网络中，尤以中性点接地变压器的增减对零序电流分布关系影响最大。因此，合理地选择变压器的接地方式应尽可能保持零序等值网络稳定。

在进行故障计算时我们还应注意以下两点：（1）就是我们假设电网的三相系统完全对称。若系统是不对称的，那么不能用对称分量法来分析化简，进行计算；（2）除了母线故障和线路出口故障外，故障点的电流、电压量与保护安装处感受到的电流、电压量是不同的。我们分析的是保护安装处的电气量的变化规律。

（三）配合系数的选择

配合系数包括了零序网络的分支系数和正序网络的助增系数。分支系数（或助增系数）的正确选取，直接影响零序保护（或距离保护）定值和保护范围的大小，也影响保护各段的相互配合及灵敏度。分支系数（或助增系数）的计算与故障计算无关，而与电工基础有关，即电路的串、并联关系决定了电流的分布，决定了分支系数（或助增系数）的大小。下面分三方面来概述分支系数（或助增系数）的计算。

1．辐射型电网。如图1所示，电流分支系数Kf是相邻线路发生短路故障时，流过本线路的短路电流占流过相邻线路短路电流的比值。对于距离保护，助增系数等于电流分支系数的倒数。

为了简化计算，将上式中电流、阻抗取其绝对值，对分析结果的影响很小，可忽略不计。

对于辐射型电网来说，分支系数只与保护支路的阻抗分支线路的阻抗有关，而与配合支路的阻抗无关。所以，故障点的位置对分支系数没有影响。若要取最大分支系数，只需选本线路侧电源为最大运行方式，分支线路侧的电源为最小运行方式，即母线B上剩余电源支路采取小方式即可。

2．单回线与相邻双回线保护配合（如图2）。

单回线与相邻双回线配合时，应采用双回线并列运行，故障点在相邻双回线末端零序分支系数最大。随着故障点在配合支路上由母线B向母线C移动，零序分支系数由小于1的数到2之间变化。

3．双回线与相邻单回线保护配合。

双回线与相邻单回线配合时应断开双回线其中一回，电源A应取大方式，电源B（Z3）应取小方式，可得最大零序分支系数。此时，故障点在配合支路上任一点对分支系数的大小无影响。通过以上分析可以看出，配合系数的选择也是继电保护整定计算工作的关键点。

（四）微机保护小量的选择

随着电磁式保护和晶体管、集成电路型保护的逐步退出运行，微机型继电保护装置在电力系统中发挥着愈来愈重要的作用。不同的保护厂家生产出的微机保护原理不同。对于整定计算人员必须熟悉自己电网所装设的保护装置，不但要熟悉这些保护装置的原理，更应该注意保护装置中控制字的正确设置，否则将无法使保护装置正确地发挥作用。要做到正确设置控制字，一定要认真研究说明书，如果说明书不能够讲明白，我们应找到该保护装置的研发人员，将该保护功能的设计意图讲明白。

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【关键词】10KV；输电线路；继电保护；基本配置；方法探讨

随着社会经济的发展，人们对于电力的需求也越来越多，构成了庞大的电力使用人群，电力事业也因此得到蓬勃的发展，各种输电线路也被逐步兴建起来，然而，在使用电力的过程中，输电线路暴露出的一些安全问题，严重地威胁到人们的生命和财产的安全，为电力的发展带来了隐患。所以，输电线路要进行相应的继电保护基本设置和保护方法，使电力的安全输送和使用得到强有力的保证，为人们的生产生活用电安全保驾护航。

1、10KV中输电线路继电保护的基本配置

1.1两相式电流保护

两相式电流保护就是采用阶段性的电流保护措施，分段对电流进行控制，防止输电线路出现相间短路的现象，危害到用电企业和个人的生命及财产的安全。两相式电流保护对于单侧的电源，一般可以分为两段进行保护，另一段为带时限的电流速断保护，第二段是带时限的过电流保护，这样的保护措施基本上可以起到良好的用电安全保护作用。必要的时候，可以在两段式的基础上再增加一段带时限的电流速断保护，这就变成了三段式的电流保护配置，为用户的用电安全提供了三重保护。不管是两段式的电流保护配置还是三段式的电流保护配置，都统称为阶段式电流保护。而对于双侧的电源，阶段式的电流保护已经不能满足用电安全保护的要求，要采取阶段式的电压保护，就是需要设置带方向元件或不带方向元件的阶段式电流和电压保护，当阶段电路的距离较短（小于4千米）时，可以使用电流电压保护的方式进行用电安全保护，当这种方式不能达到电力输送的灵敏性和速度性的要求时，要根据阶段电路的配置方向采取纵联差动保护或者横联方向保护。

1.2监视信号装置

主要靠单相接地保护装置来进行输电故障信号的监视。对于出线较少的中性点不接点电网，可采用无选择性的绝缘监视信号装置，当装置动作以后，由人工通过选线找出故障的统一口径。对于出线相对较多的中性点不接点电网，可采用零序电流保护及零序功率方向保护等有选择性的小电流接地信号装置。

1.3过负荷保护

由于有些输电线路会因为用户用电量的过大而产生线路过负荷的现象，或者电线与架空混合线路也会出现过负荷的现象，所以要在这些输电线路中配置过负荷继电保护，当电流电量超过电压所能承受的限度时，保护设置就会自动进行预警，必要时可以对线路进行切断动作，保证输送电路的安全和用户用电的安全。

2、10KV输电线路的继电保护功能

2.1有无时限继电保护

当电路发生故障或者出现过负荷等异常的、危急用电用户的生命财产安全的情况时，继电保护是通过有时限和无时限等动作来进行输电线路安全保护的，在极短的时间内做出根据线路反映的信号做出相应的跳闸动作，以保证用户用电的安全。阶段式的电流保护无时限速断保护是固定有动作实现0.1秒的跳闸动作。有时限的电流速断保护动作时限时间是0.5～1秒，全线路切除故障的时间是0.5秒或1秒。当然，10KV以下的输电线路因为电压负荷较小，其灵敏性较高，对于保护的快速性没有那么严格的要求。如果是10KV以上的输电线路，其电压电流的负荷就逐步加重，又受到系统运行方式的影响，其保护配置的灵敏度也会下降，切断全线路的动作时限也会因此而延长。对于10KV输电线路来说，现阶段无时限电流速断的保护配置基本上可以满足保护灵敏度的需求。

2.2加装方向元件保护

加装方向元件保护就是使用放线电流的机电保护的功能，在继电保护电流的基础上对线路进行保护。主要是通过加装方向元件，对单电源和多辐射所形成的网络进行选择性的保护，这种保护的功能的灵敏性和速度其实跟电流保护基本相同，所以不必要一定要选择方向元件保护的方法对输电线路进行保护。而且方向元件保护使用的继电器组成比较复杂，而且工艺也比较繁复，技术要求比较高，因此对单侧电源的保护性能比较良好，而对于双侧电源的动作影响比较小，在实际的操作中，如果加装了方向元件保护却不能影响双侧电源的动作选择，就应该尽量不使用这种加装方向元件的方法，避免造成资源的浪费和加大检修的难度。

2.3横纵联差动继电保护

在双回线路中，使用横联继电保护能对发生故障的线路进行及时、快速地切断，保证输电线路的安全性，而且接线的工序也比较简洁，技术要求比较底，优势十分明显，但是缺点也十分突出，如在相继动作区，将横联差动保护运用在单回线路中的保护或双回线的后备保护，除了双回线原本配置的双段或者三段式继电保护外，还要在此基础上配置一套三段式的电流或距离，这样一来，就使劳动量加大，安全保护的成本也会增多，不利于企业的获得较好的效益。如果使用纵联电路，则对输电线路的保护更加具有选择性、灵敏性和快速性，因为纵联电路主要是对线路的两端的电流和相位进行检查，根据呈现出现的情况，就可以判定相继动作区的内部还是外部发生了故障，并进行相应的继电保护动作。对于电流保护和距离保护只能从装置保护的一个侧面观察故障的信息，而不能全面地进行故障的分析和判断，不能满足输电线路对于继电保护要求而且线路长度较长的情况下，纵联继电保护也能做到对输电线路及时、快速和灵敏的反应，比一般的电流激动保护、距离保护和横联继电保护有无法比拟的优越性，所以双回线路中一般都会使用纵联继电保护对输电线路进行安全保护。

结语

在电力体制改革不断深化，电力技术不断发展，是促进我国社会经济发展的一个重要的助力。对规模越来越大的输电网络和输电线路来说，如何保证其在输电的过程中保证电力运行的安全以及在个人和企业能够安全、放心地用电是值得我们重视的。在电力运行的过程中，要对输电线路进行实时的监视及时预警，灵敏、快速地做出相应的动作，隔离危险，将危害发生的概率降到最低点，保护人们的生命和财产的安全，为社会经济的发展提供向前的推动力。

参考文献

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关键词：电力系统；继电保护；微机保护；安全措施

前言：

现今电力系统，已经发展为跨区、跨国联网、高度自动化运行的现代化系统。目前，我国的全国性联网也已逐步实现。大电网互联将对电力系统运行带来一系列新问题。电力系统高速发展和新技术的应用，也给电力系统保护与控制带来了新的挑战。尽管现代电网的设计运行技术近些年取得了长足发展，但仍不能完全避免大电网瓦解事故的发生。因此，寻求电网更为有效的保护及控制措施，确保互联电力系统的安全稳定运行是我们面临的又一重要课题。当前分布式发电技术的发展和应用，使得电源结构和分布发生改变，电力系统将因电源原动机特性和电源分布的不同而影响其性能，要求我们进一步研究相应的系统控制策略，开发新的继电保护与控制装置，从而改善系统运行特性，避免电力系统事故的发生。

在电力系统中，继电保护的作用在于:当被保护的电力系统元件发生故障时，该元件的继电保护装置迅速准确地给距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元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全运行水平。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。

1继电保护的概念及类型

1.1 继电保护的基本概念

继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护的自动装置。它能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并使断路器跳闸或发出信号。其基本任务是自动、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，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。另外，它还能反映出电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，发出信号、减负荷或跳闸。

1.2 继电保护的类型

在电力系统中，一旦出现短路故障，就会产生电流急剧增大，电压急剧下降，电压与电流之间的相位角发生变化。以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置，如:反映电流变化的电流继电保护、定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等，反映电压变化的电压保护，有过电压保护和低电压保护，既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护，用于反应系统中频率变化的周波保护，专门反映变压器温度变化的温度保护等。

2配电系统继电保护的要求

配电系统继电保护在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。这几个特性之间紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力元件的继电保护。

2.1 可靠性

可靠性是对继电保护性能的最根本要求。可靠性主要取决于保护装置本身的制造质量、保护回路的连接和运行维护的水平。一般而言，保护装置的组成元件质量越高、回路接线越简单，保护的工作就越可靠。同时，正确地调试、整定，良好地运行维护以及丰富的运行经验，对于提高保护的可靠性具有重要的作用。继电保护的误动和举动都会给电力系统造成严重的危害。然而，提高不误动的安全性措施与提高不拒动的信赖性的措施是相矛盾的。由于不同的电力系统结构不同，电力元件在电力系统中的位置不同，误动和拒动的危害程度不同，因而提高保护安全性和信赖性的侧重点在不同情况下有所不同。因此，要在保证防止误动的同时，要充分防止拒动；反之亦然。

2.2 选择性

继电保护的选择性，是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。这种选择性的保证，除利用一定的延时使本线路的后备保护与主保护正确配合外，还必须注意相邻元件后备保护之间的正确配合。

2.3 速动性

继电保护的速动性，是指尽可能快地切除故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装置速动保护、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。

2.4 灵敏性

继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部故障时，在系统任意的运行条件下，无论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，当发生断路时都能敏锐感觉、正确反应。以上四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础，在它们之间，既有矛盾的一面，又要根据被保护元件在电力系统中的作用，使以上四个基本要求在所配置的保护中得到统一。

3微机保护的特点

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。随着计算机技术和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。

微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势: 高速的运算能力和完备的存贮记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集,A/D 模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护，而显示了强大的生命力，与传统的继电保护相比，微机保护有许多优势，其主要特点如下:

（1）改善和提高继电保护的动作特征和性能，正确动作率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性；其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术，如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高，已在运行实践中得到证明。

（2）可以方便地扩充其它辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。

（3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，间隔内部和间隔间以及间隔同站级间的通信用少量的光纤总线实现，取消传统的硬线连接。总体来说，综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则，改变了常规保护装置不能与调度（控制）中心通信的缺陷，给变电所自动化赋予了更新的含义和内容，代表了变电所自动化技术发展的一种潮流。随着科学技术的发展，功能更全、智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统，必将在中国电网建设中不断涌现，把电网的安全、稳定和经济运行提高到一个新的水平。继电保护技术的未来发展趋势应是向微机化、网络化、智能化，保护、控制、测量、计量、数据通讯一体和人机智能化方向发展。

4确保继电保护安全运行的措施

（1）继电保护装置检验应注意的问题：在继电保护装置检验过程中必须注意: 将整组试验和电流回路升流试验放在本次检验最后进行，这两项工作完成后，严禁再拔插件、改定值、改定值区、改变二次回路接线等工作网。电流回路升流、电压回路升压试验，也必须在其它试验项目完成后最后进行。在定期检验中，经常在检验完成后或是设备进人热备状态，或是投入运行而暂时没负荷，在这种情况下是不能测负荷向量和打印负荷采样值的。

（2）定值区问题：微机保护的一个优点是可以有多个定值区，这极大方便了电网运行方式变化情况下的定值更改问题。但是还必须注意的是定值区的错误对继电工作来说是一大忌，必须采用严格的管理和相应的技术手段来确保定值区的正确性。采取的措施是，在修改完定值后，必须打印定值单及定值区号，注意日期、变电站、修改人员及设备名称，并重点在继电保护工作记录中注明定值编号，避免定值区出错。

（3）一般性检查：不论何种保护，一般性检查都是非常重要的，但是，在现场也是容易被忽略的项目，应该认真去做。一般性检查大致包括以下两个方面：①清点连接件是否紧固、焊接点是否虚焊、机械特性等。现在保护屏后的端子排端子螺丝非常多，特别是新安装的保护屏经过运输、搬运，大部分螺丝已经松动，在现场就位以后，必须认认真真、一个不漏地紧固一遍，否则就是保护拒动、误动的隐患。②是应该将装置所有的插件拔下来检查一遍，将所有的芯片按紧，螺丝拧紧并检查虚焊点。在检查中，还必须将各元件、保护屏、控制屏、端子箱的螺丝紧固作为一项重要工作来落实。

（4）接地问题：继电保护工作中接地问题是非常突出的，大致分以下两点：

①保护屏的各装置机箱、屏障等的接地问题，必须接在屏内的铜排上，一般生产厂家已做得较好，只需认真检查。最重要的是，保护屏内的铜排是否能可靠地接入地网，应该用较大截面的铜鞭或导线可靠紧固在接地网上，并且用绝缘表测电阻是否符合规程要求。

②电流、电压回路的接地也存在可靠性问题，如接地在端子箱，那么端子箱的接地是否可靠，也需要认真检验。

（5）工作记录和检查习惯：工作记录必须认真、详细，真实地反映工作的一些重要环节，这样的工作记录应该说是一份技术档案，在日后的工作中是非常有用的。继电保护工作记录应在规程限定的内容以外，认真记录每一个工作细节、处理方法。工作完成后认真检查一遍所接触过的设备是一个良好的习惯，它往往会发现工作中的疏漏，对于每一位继电保护工作人员来说都应该养成这一良好的工作习惯。

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【关键词】电力系统，继电保护，保护装置及技术

第一章继电保护的作用与意义

电力在现代社会各方面起着重大的作用，没有电力的支持，社会生活和生产根本就无法正常进行。基于电力在现代社会中的重要性，对电力的维护就显得格外重要。而对电力维护起重要作用的继电保护，则是电力系统能否正常工作的关键。继电设施的正常运转，技术运用与发展对电力系统的运行影响重大。如何确保继电保护设施和技术的可靠性和有效性，是电力系统应该着重关注的，也是社会各界所关注的问题。

改革开放30年来，中国的市场经济得到快速的发展，我国的经济建设取得了举世瞩目的成就。随着经济的发展，对电力的需求越来越大，电力供应开始出现紧张，在很多地方都出现了供电危机，使其不得不采取限电、停电等措施，以缓解电力供应的紧张。在如此严峻的形式下，加强对电力系统的安全维护至关重要，而继电保护正是其中主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有重大的意义。

一.继电保护可以保障电力系统的安全、正常运转。因为当电力系统发生故障或异常时，继电保护可以实现在最短时间和最小区域内，自动从系统中切除故障设备，也可以向电力监控警报系统发出信息，提醒电力维护人员及时解决故障，这样继电保护不仅能有效的防止设备的损坏，还能降低相邻地区供电受连带故障的机率。同时还可以有效的防止电力系统因种种原因，而产生时间长、面积广的停电事故，是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。

二继电保护的顺利开展在消除电力故障的同时，对社会生活秩序的正常化，经济生产的正常化做出了贡献。不仅确保社会生活和经济的正常运转，还从一定程度上保证了社会的稳定，人们生命财产的安全。前些年北美大规模停电断电事故，就造成了巨大的经济损失，引发了社会的动荡，严重的威胁到了人们生命财产的安全。可见，电力系统的安全与否，不仅仅是照明失效的问题，更是社会安定、人们生命安全的问题。所以，继电保护的有效性，就给社会各方面带来了重大的影响。

第二章继电保护装置使用条件和维护

继电保护装置是实现继电保护的基本条件，要实现继电保护的作用，就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置，所谓“工欲善其事，必先利其器”，有了设备的支持，才真正具备了维护电力系统的能力。因此，要做好继电保护的工作，就必须要重视保护的设备。而设备的质量问题，直接决定了继电保护的效果，因而必须对继电保护的装置提出较高的要求。

1.继电保护装置的灵敏性。即要求继电器保护装置，可以及时的把继电保护设备，因为种种问题而出现的故障和运行异常的情况，灵敏的反映到保护装置上去，及时有效的反映其保护范围内发生的故障。以便相关部门和人员采取及时有效的防治措施。

2.可靠性。即要求继电器保护装置的正常，不能发生误动或拒动等不正常的现象，在继电器接线和回路接点上要保证其简练有效。

3.快速性。即要求继电设备能在最短时间内，消除故障和异常问题，以此保证系统运行的稳定，同时可以把故障设备的损坏降到最低限度，以最快的速度启动正常设备的正常运转，避免出现由局部故障而造成全面故障的情况出现。

4.选择性。即在要求继电器在系统发生故障后，可能选择性的断开离故障点最近的开关或断路器，有目标的，有选择性的切除故障部分，在实现最小区间故障切除的同时，保证系统其它正常部分最大限度地继续运行。

5.重要性。不仅要在选用上考虑其是否达到基本运行条件的要求，还要在日常的检测和维护上做好工作。

第三章电力系统继电保护技术发展的前景

我国继电保护技术的发展是随着电力系统的发展而发展的，电力系统对运行可靠性和安全性的要求不断提高，也就要求继电保护技术做出革新，以应对电力系统新的要求。熔断器是我国最初使用的保护装置，随着电力事业的发展，这种装置已经不再适用，而继电保护装置的使用，是继电保护技术发展的开始。我国的继电保护装置技术经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式的发展历程。随着科技时代的来临，我国的继电保护技术，也开始走向了科技时代。在未来的一段时间内，我国继电保护的技术主要是朝微机继电保护技术方向发展。

与传统的继电保护相比，微机保护有其新的特点。一是全面提高了继电保护的性能和有效性。主要表现在其有很强的记忆力，可以更有效的采取故障分量保护，同时在自动控制等技术，如自适应、状态预测上的使用，使其运行的正确率得到进一步提高。二是结构更合理，耗能低。三是其可靠性和灵活性得到提高，比如其数字元件不易受温度变化影响，具有自检和巡检的能力，而且操作人性化，适宜人为操作。而且可以实现远距离的实效监控。

微机继电保护技术的这些特点，使得这项技术在未来有着广阔的发展前途，特别是在计算机高度发达的21世纪，微机继电保护技术将会有更大的拓展空间。在未来继电保护技术将向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展的趋向发展。

我国应当在继电保护技术上增加投入，以便建立一套适应现代电力系统安全运行保障要求的继电保护技术，在继电保护装置的使用上要注意及时的更新，适应我国各方面对电力安全使用的要求，为在未来切实的做好继电保护工作提供最基本的设备支持。同时还应该掌握世界继电保护技术的发展，在微机继电保护技术上进一步的增强研究引进的力度，使我国的电力系统的安全系数达到世界先进水平，为我国强势的经济增长速度提供更完善的电力支持。