继电保护基本原理

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继电保护基本原理范文第1篇

关键词：继电保护；模拟保护；微机化；课程改革

作者简介：王思华（1968-），男，江苏南通人，兰州交通大学自动化学院，副教授；赵峰（1966-），男，上海人，兰州交通大学自动化学院，教授。（甘肃 兰州 730070）

基金项目：本文系兰州交通大学教学改革项目资助的研究成果。

中图分类号：G423.07     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0058-02

由于电力电子技术、计算机技术、网络技术及保护算法的不断发展，微机保护已经得到了普遍采用，尤其是近年来测量、控制及保护技术的融和，新建的变电所和发电厂其二次系统一般都安装了综合自动化系统。在对老变电所和发电厂的改造过程中，遇到保护设备的更新，无一例外地都采用了微机保护装置。因此，随着模拟式机电型保护装置退出和二次设备的不断更新，电力系统继电保护装置的微机化已基本形成[1-2]。面对这样的技术现实，结合目前继电保护教学方面教材特点，如何让学生在几十学时里，既能对继电保护的基本原理掌握好，又能对微机保护装置有所掌握，这是摆在广大继电保护教师面前的一个比较大的现实问题。为了能解决和应对这个难题，对继电保护教材和教学内容的调整势在必行。

一、保护的微机化对传统继电保护的影响

目前，在现有电力系统继电保护教材中，大多数教材在讲述保护的基本原理的过程中，一般是结合模拟型继电器来分析保护原理，尤其是机电型继电器，这样就花费了大量的篇幅用于分析介绍继电保护装置和传统继电保护的二次电路[3]。当然通过传统的机电型保护的动作过程来让学生学习和掌握保护原理是行之有效的方法，学生也容易理解，问题是在理解完了保护基本理论后，如何让学生来认识微机保护，这在大多数教材中并没有体现。而是对具体模拟电路或机电型保护元件参数的选择、元件老化、频率变化、过渡过程、管压降（门槛值）、非线性问题等进行讨论，不同类型的继电器，其动作原理是不同的，结构也不同，特别是用机电型继电器来实现较为高级保护，其结构尤为复杂，学生要掌握它很不容易，同时调试应用都不便。而微机保护，无论其功能如何，其硬件构成基本相似，无非是CPU及其扩展电路有所不同[1]。因此上述那些要讨论的因素就相对涉及较少（或不存在）。由此可见，保护的微机化对继电保护的教学内容影响很大。下面就继电保护的课程内容进行讨论。

1.电流保护的影响

电流保护单元是继电保护课程的一个最基本、最重要的单元内容，也是在实践中应用最广的内容，通过这个单元学习让学生对电力系统继电保护有一个基本的认识。学好、理解、掌握和应用尤为重要。在目前大多数继电保护教程中，在讲述这一部分原理时，大多采用模拟型器件来讲解保护，比如电压、电流、时间等机电型继电器或晶体管型继电器组成的保护电路。对于机电型继电器，通过它们来认识继电保护是比较直观的，对于学生刚接触继电保护是有好处的，其本身原理、结构简单学生容易掌握，而对于由晶体管构成的继电保护，相对来说结构要复杂些，尤其是对电子电路没有学好的学生，让他们通过晶体管保护来理解继电保护的原理难以可行。而目前电流保护装置基本是微机电流保护，它与传统的电流保护的组成结构有本质的区别，学生在学好电流保护后对微机电流保护装置不会用，不会整定，不会调整。

2.功率方向和距离保护的影响

功率方向保护及距离保护是一种较高等级的保护，其基本原理比较容易掌握，但其模拟器件的原理比较麻烦，一般的教材中花费了比较大的篇幅去介绍，如模拟式方向元件一般在线路出口相间短路时有死区，为防止在死区内短路时保护装置拒动，一般都利用RLC回路的谐振对故障前的电压相位实现记忆，记忆时间一般为70ms左右。如记忆时间过长，由于RLC回路的振荡频率与系统频率的差异，会使得记忆电压与故障前的电压有相位差，这样可能导致反向出口短路时误动。在模拟式方向阻抗继电器中为克服出口两相短路的死区，还加入了第三相电压，其目的是在出口两相短路时保证极化电压能保持与故障前的电压同相。这些问题可以很方便在微机保护中利用算法加以解决，基本不需要什么硬件。再如阻抗继电器的接线，为了保护证接线的灵敏度和测量准确问题，提出了“阻抗继电器的接线方式”，微机式的距离保护是作为一个整体引入三相电流和三相电压，不再借用电抗变换器参数的调整来改变整定阻抗和整定阻抗角，故没有由于电抗变换器的特性（转移阻抗）变化而导致的动作阻抗下降的问题，也就是说不存在精确工作电流的概念（只有A/D变换的分辨率问题）。

3.变压器保护及发电机保护的影响

在变压器及发电机保护的单元里，其保护的核心是差动保护问题，大多数教材中主要是以BCH2型继电器作为差动保护的元件来介绍的，这种模拟元件主要问题是结构复杂，另外接线和动作的整定调整十分不便，而微机差动保护一般是带制动的折线型保护，它对接线形式没有太多的要求，是一种整体接线方式，对于不同的方式它由软件来进行运算分析，消除角度误差等因素的影响，另外整定不需要算出相应的元件的动作匝数及制动匝数等，而且整定通过良好的界面来进行，方便易于实现。

二、课程教学的改革

电力系统教学改革的目的是让学生通过有限时间的学习，掌握保护的基本原理和方法，能够自主进一步深入学习或应用继电保护的原理去解决电网中的实际问题。

1.课程改革的思路

继电保护课程的改革以基本原理为主，包括保护的基本原理、保护装置和继电器的基本原理。以模拟保护具体电路为辅，对于复杂模拟电路不作介绍，减轻学生的学习负担。保护装置结构以逻辑关系为主。不同型号的保护装置只是实现方法不同，但逻辑关系不变，在模拟式保护中它体现为框图或逻辑图，在微机保护中它体现在程序的流程上。保护装置和继电器的应用举例以微机型为主，可适当兼顾尚未退役用得较多的模拟式装置和常用继电器。在教学的实践过程，应留出适当（不多）的时间，介绍当前继电保护最新的技术和原理，同时鼓励学生课后自主实验。

2.课程改革的具体方法

（1）教学手段的改革。在教学过程中，教学手段十分关键，教学手段的好坏直接关系到能否激发学生的学习积极性，也就是说能否抓住学生。目前常用的教学手段主要是板书式教学、多媒体教学及讨论式教学等。这些教学应该是经过长期实践，证明是可行的，但对于不同的教学内容如果采用一种方式效果不理想，在教学过程中不能激发学生的学习动力，因此需针对不同的教学内容，合理采用不同的手段进行。比如在讲解算法时，需要数学的推导，这时笔者主要采用板书式教学，让学生顺着老师的思路进行理解学习，在讲解保护设备时，采用多媒体比较好，让学生一下子了解设备及其一些应用，通过声光一下吸引学生学习保护设备的积极性，提高学生学习动力和对新设备的认知。再如对于故障的分析学习，笔者采用讨论法进行，充分调动学生积极性，发挥学生的思考及参与能力。因此，合理运用不同的教学手段是调动学生学习积极性的重要因素。

（2）教学内容的改革。

1）继电保护教学内容的改革。继电保护教学内容改革是核心，没有一个好的内容，无论怎么改都不会成功，问题是继电保护的内容很多，怎么从众多的内容中选取是关键所在。笔者认为内容的改革需遵循够用、发展、创新这样的层次展开。所谓够用就是继电保护内容要包含基本的保护理论原理，比如常规的电流保护、功率方向保护、距离保护及差动保护等，对于这些原理的学习要完全掌握。对于利用传统保护构成的装置的学习，要简单化学习，不必对具体的器件及复杂的模拟电路进行分析，如功率方向元件的幅值比较、电压相位的记忆、变压器差动继电器匝数的调整等电路，主要是理解整个保护的逻辑关系，这样学生容易掌握理论，又不至于陷入对模拟复杂电路的理解。所谓发展就是继电保护的理论学习要与时俱进，对于目前不用的一些陈旧理论要敢于删除，对于新的理论要补充。由于微机保护的大力发展，许多过去用模拟电路难以解决的问题，通过算法却很容易解决，如功率保护的接线形式，差动保护的接线等问题。这些问题在模拟保护中靠装置的反复移相变换进行解决，其理论比较复杂，学生在学习过程中掌握不好。现在只介绍一个过程和处理的方法，通过算法比较容易实现。当然由于微机保护引入，保护课程发生了大的变革，这要求学生需要更多的知识面，比如计算机、通信及较高的数学知识。这些知识虽然在基础课有所学习，但并没有相关的应用。因此，如何将上述相关知识应用到保护原理中，这对学生又是一个问题，所以笔者在教学过程中，主要强调保护的结构及逻辑关系，并对常用算法进行推导分析，引导学生进行数学理论的应用，注重微机保护模块的学习。

2）继电保护相关课程内容的改革。与继电保护的相关教材有 《继电保护原理》、《微机保护原理》、《变电站综合自动化系统》、《自动装置》，这几门功课的内容重复和交叉，比如在《变电站综合自动化系统》这门课中，涉及到微机保护的数据采集单元，微机保护的相关算法单元，这些内容又与《微机保护原理》的数据采集单元及保护原理相重叠。这几门课程如果独立开设，既耗费了很多学时，又不利于学生理解这些课程的相互关系和相关课程整体意识的构建，所以应统筹考虑和选取教学内容，以适合工作岗位的需要，对继电保护密切相关的课程在教学内容上，课时上尝试进行大幅度地整合。

（3）实验的改革。本科“继电保护”教学必须与工程实践结合紧密。继电保护是比较难学的课程，其原因在于继电保护技术涉及到电力系统的运行、稳定、安全以及一、二次设备的技术细节，同时，其本身也是一门包含高深理论和最新科技的工程技术学科。作为一门实践性很强的学科，继电保护的实验教学尤其重要，它是“电力系统继电保护原理”课程教学工作的重要组成部分。通过实验教学，不仅可以让学生更好地理解理论教学的内容，而且可以让学生掌握必要的工程技术、测试方法、先进设备和学科的基本研究方法，同时还可以培养学生的科学素养、实验技能和创造性，所以必须要重视教学实验环节。

1）实验室的建设更新。目前传统继电保护以继电器为主的继电保护实验室一般都已具备，通过传统实验可以使学生通过实际的保护二次接线的训练，清晰直观地观察保护动作过程和现象。此外在保护实验中可灵活模拟各种二次接线错误，然后让学生根据错误结果分析原因，培养和锻炼学生的分析能力；还可让学生按实验要求自己设计实验方案、接线、调试实验，使他们的动手能力得到提高。对于初学者来说，通过对常规保护的电气接线、工作原理、动作过程的学习，也为理解微机保护和做好微机保护实验打下良好的基础。另一种就是加强微机保护实验室建设。由于微机保护的接线少，信号质量相对较高，操作过程也相对简单，可以设计内容不同、形式多样的实验内容对学生进行专门训练，使学生较好地掌握保护测试技能、对滤波及保护算法进行初步的设计，甚至对自己设计的保护方案调试等。

2）改革实验教学的要求和方法。作为工科院校的本科生，工程实践能力是其基本素质，也是社会的基本要求。完善实验环节，积极推进实验教学环节的改革[5]。对于本科继电保护的教学采用任务驱动法，在实践过程中，可以按照电网施工的流程，将一些简单实际的小型工程全程照搬入实验室，老师提供相关的图纸资料，学生们几人一组，按照任务要求，进行保护的施工安装，调试，对保护出现的故障进行分析查找，完成所调试设备的实验报告，进一步提高学生的分析解决实际问题的能力，这就要求学生具备较强的二次识图能力。另一方面，由于微机保护装置功能强大，它能满足众多实验内容的需要。

（4）考评的改革。考评是检验学生对知识学习和应用掌握一个重要环节，不同的考评制度可以检验出学生学习过程中的不同能力，因此，要促使学生学好知识，掌握原理，学会应用，需要老师设计好不同的考评方案。考核评价体系的改革要立足于正确引导学生在打好坚实理论基础的基础上，培养和提高分析问题与解决问题的能力，鼓励学生发挥创新思维和创新能力[6]。从基础理论知识的掌握、专业技能的运用、设计性实验及综合性实验的实施等多方面进行综合考核，加大实验环节的考评比例，从制度上鼓励学生进行发散思维、求异思维的培养。传统考评往往是采用闭卷考试方式，这种方式有它的优点和公证性，但不能很好检验学生动手能力和应用继电保护原理知识去解决实际问题的能力。对于原理性内容学习采用传统闭卷考试，解决问题和分析问题能力采用具体实作考评。对于新原理的学习认识采用小论文形式拓展，最后分别设计一个系数求和，完成对一个学生的综合评价。

三、课程改革的结果分析

任何一项改革，最终要经过实践检验，当然教育实践的检验有其特殊性，它是一个长期的复杂的过程。笔者在学校教改立项的支助下，对电气2008级的电气工程的4个班中的其中两个班的继电保护进行了课程内容教学改革，从上课的效果上看，学生上课活跃程度增加，学生对继电保护原理的理解增强，对微机保护设备的认识和实践能手动力大大提高，在课程结束后，请具有现场丰富经验的继电保护工件者根据目前现场对继电保护工作人员理论知识和基本技能进行出题测试，最后测试结果成绩分析为两组，见表1、表2。

通过表1及表2的对比，可以明显反映出改革前与改革后的成绩的变化，通过对比和对学生的问卷调查，学生相对更喜欢改革后的教学方式。这也说明了这次课程内容调整和教学方式改革是比较成功的。

四、结论

大学的教育是培养高素质人才的一个重要阶段。优化的教学内容，多样的教学方式，合理的实践是培养学生掌握基本原理，引导学生开拓创新及具有一定分析与解决问题能力重要环节。对继电保护教学内容和方法的改革，经过验证是可行的。

参考文献：

[1]许建安.电力系统微机继电保护(第2版)[M].北京:水利电力出版社,2008.

[2]蒋先国.高速铁路四电系统集成[M].成都:西南交通大学出版社,2010.

[3]罗士萍,顾艳.从保护的微机化浅析继电保护课程内容的调整[J].南京工程学院学报(社会科学版),2004,(2).

[4]田有文,孙国凯,周启龙.突出继电保护教学中学生的创新能力培养[J].沈阳农业的大学学报,2005,(1).

继电保护基本原理范文第2篇

【关键词】发展史；基本概念；任务；作用；应用分析；未来前景

1 继电保护的发展史

电力系统发生短路是不可避免的，伴随着短路，则电流增大。为避免发电机被烧坏，最早采用熔断器串联于供电线路中，当发生短路时，短路电流首先熔断器，断开短路的设备，保护发电机。这种保护方式，由于简单，时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量增大，电网的接线日益复杂，熔断器已经不能满足选择性和快速性的要求，于1890年后出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，继电器才广泛用于电力系统保护，被认为是继电保护技术发展的开端。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，并出现了将电流与电压相比较的保护原理，导致了1920年后距离保护装置的出现。20世纪50年代，随着晶体管的发展，出现了晶体管式继电保护装置。60年代，有了用小型计算机实现继电保护的想法。90年代后半期，数字式继电保护被大量运用。

2 电力系统继电保护的基本内容

2.1 基本概念

系统中电气元件发生故障和不正常运行状态虽然无法避免，但是系统发生事故却可以预防。一方面加强电力设备的维护和检修；另一方面在电力系统中每个元件上装设一种有效的继电保护装置，当电气元件发生故障和不正常运行状态时，该装置能迅速作用于断路器，切断故障元件的供电，或向值班人员发出信号以及时进行处理，就可以大大减少发生事故的机率。这就是继电保护的基本概念。

2.2 任务和作用

1）有选择性地将故障元件从电子机械系统中快速.自动地切除，使其损坏程度减至最轻，并保证系统其他无端障部分继承运行。

2）反应系统的不正常工作状态，一般通过发出警报信号，提醒值班人员处理。在无人值班情况下，继电保护装置可视设备承受能力作用于减负荷或延时跳闸。

3）继电保护装置还可以和电力系统其他自动装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电的时间，尽快恢复供电。

综上所述，继电保护在电力系统的主要作用是通过预防事故或者缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。

2.3 基本要求：

1）可靠性：指保护该动作时动作，不该动作时不动作。确保切除的是故障设备或线路。

2）选择性：指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。避免大面积停电。

3）灵敏性：指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。保证有故障就切除。

4）速动性：指保护装置应能尽快地切除短路故障。其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，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。

2.4 基本原理

继电保护的基本原理是利用被保护线路或者设备故障前后的某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。

3 电力系统继电保护技术的应用

3.1 电力系统继电保护功能应用的分析

在电力系统继电保护的应用中广泛用到了继电保护装置的电容器保护、主变保护、母联保护以及线路保护等功能。这些功能的应用，能够有效的对电力系统输变电过程中的设备进行保护从而避免了故障的发生，节省了资金。

3.2 网络背景下继电保护技术应用的分析

现代自动化技术的快速发展，在电力系统继电保护技术中广泛使用了网络、计算机科学以及综合自动化等技术。这些现代化自动化技术的结合和运用，使得现代电力系统继电保护装置更加智能化和网络化。首先，单片机技术在电力系统继电保护中的运用，使继电保护达到了微机化，为继电保护装置提供了更为精确和灵活的操作。其次，计算机技术和网络技术在继电保护装置的广泛应用使得继电保护工作更为网络化、信息化。在加快了数据处理的速度的同时有效的达到了远程故障调节在线监控与报警信号等目的。此外，网络技术、计算机技术、通信技术的综合运用。在电力系统继电保护装置和中心监控系统之间建立起紧密的关系，节省了相关工作人员监控调节的步骤，使得工作更加智能化。

继电保护基本原理范文第3篇

关键词：继电保护；配置；可靠性；措施

电力系统组成结构十分复杂，而且元件数量众多，运行环境及运行情况具有复杂性。再加之设备自身及各种外界因素的影响，这就导致电力系统极易发生故障，从而对整个系统的正常运行带来较大的影响。继电保护装置能够及时发现电力系统运行过程中运行异常情况并发出报警，一旦故障发生时，继电保护系统能够第一时间动作，及时切除故障，避免故障范围的扩大，有效的保证电力系统无故障部位的安全运行。

1 继电保护的基本原理及保护装置组成

电力系统要想确保正常运行，则其各个组成元件都需要保持在额定的安全参数内，一旦超出额定参数，则极易导致系统故障发生，威胁运行的安全。继电保护装置主要是针对电力系统的运行故障而采取的反故障及应急处理保护，因此在继电保护装置设计时，需要对设备和系统的正常和非正常运行状态能够正确区分，从而确保继电保护功能的实现。

电力系统运行过程中一旦出现电路故障，则会呈现出电流剧增或是电压锐减等特征，因此继电保护设计的最初原则也是基于这个特征来实现对电力系统故障进行有效保护。如过电流保护、低电压保护及母线保护等。将能够反映这一特征的电路参数确定为阻抗，针对阻抗数值的变化来确定故障发生点的距离。

继电保护装置主要由参数测量、逻辑、额定值调整、命令执行等部分共同组成，通过对给定的整定值与额定参数值进行对比，以此来对设备是否处于正常的运行状态进行判定，对参数测量部分输出的数据进行逻辑判断，并进行下一步逻辑关系动作。在执行部分中主要以参数测量和逻辑部分为依据来对执行结果进行判定，从而做出断路器跳闸或是发出警报信号的动作。

2 继电保护的配置

2.1 继电保护配置的主要目标

当电力系统保持正常运行状态时，继电保护装置能够完整的将设备运行的情况显现出来，并为工作人员提供精确的运行数据。当电力系统出现故障时，继电保护装置则能够及r将问题报告给工作人员，从而使问题得到及时解决。而且在继电保护作用下，系统一旦出现运行异常情况，则能够及时发出信号或是警报，工作人员能够及时对故障进行处理，有效的确保了电力系统运行的稳定性。

2.2 继电保护配置的选择要求

2.2.1 有选择性。继电保护在电力系统出现故障时，能够及时将故障线路切除，并绕过故障部位确保其他部分的正常运行，这种选择性有效的保证了电力系统运行的可靠性。

2.2.2 灵敏度。继电保护装置在电力系统运行异常情况出现时，能够及时发现并发出警示信号，而且在故障发生时，有效的绕过故障，使故障部位与无故障部位独立，相互不产生影响。

2.2.3 快速性。继电保护装置在故障发生时，能够第一时间动作及时对故障进行处理，为电力系统正常、稳定的运行提供了良好的条件。

2.2.4 可靠性。继电保护装置利用自身的可靠性来有效的发挥对电力系统正常运行的保护作用，因此可靠性也是继电保护配置需要坚持的最基本要求。

2.3 配置方法

当前继电保护配置的主要方式包括三部分，即广域电网保护、站域电网保护和就地化间隔保护。在广域电网保护中能够实现对中站心在内的多家变电站进行有效保护，不仅具有较强的区域保护可靠性，而且故障检测角度也十分全面。站域电网保护作为后备保护，通过站域中心机来对变电站各个元件的信息进行收集，从而对故障进行判断完成保护任务。而就地化间隔保护主要是针对相应的具体一次设备采取的保护，保护方式十分灵活，不依赖于单一决策。

3 加强继电保护装置可靠性的措施

3.1 持续完善继电保护设备的合理配置方案

限于技术和经济上的制约，我国110kV的继电保护配置方案较为常见，但这个方案在双重保护配合和智能化配置方面还存在一些不足之处，要想提高继电保护配置方案的完备性，则需要资金和技术的支持。因此需要对继电保护的重要性有一个深入的认识，全面提升继电保护意识，加大资金和技术上的投入力度，在符合110kV继电保护配置要求基础上，还需要制定后期的故障处理方案和维护方案。近年来我国变压器受到不同程度的损毁，这在电力系统中非常常见，追究其原因主要是由于缺乏持续性保护措施，继电保护设备配置上过于简单，这种方案的简单化处理给日后维护工作带来了较大的难度，会导致维修和保护成本增加。因此需要通过合理投入，制定科学的保护措施，进一步对继电保护设备的配置进行完善。

3.2 调度人员对继电保护按照独立装置类型进行检查和统计

在当前电力系统运行过程中，需要针对各种保护装置常见故障进行统计，并建立数据库系统，因此调度人员可以将继电保护按独立装置类型进行检查和统计，对其一些常见故障进行分类检查，并对其发生规律进行分析，采取有效的预防控制措施，在故障发生时能够及时进行处理，同时还能够做某为继电保护方案的优化和升级提供必要的依据。

3.3 了解继电保护存在的缺陷，提前预防

作为工作人员，需要对继电保护装置自身存在的缺陷进行有效了解和掌握，并熟悉设备运行的规律，深入了解系统可能存在的故障点，对设备运行是容易发生的常发生性故障和非常发性故障进行掌握，从而针对继电保护易发故障点提前做好预防措施，并对故障数据进行掌握，针对存在的问题采取有效的应急处理措施，确保及时消除故障。

3.4 合理配置继电保护高素质专业人才

电力系统调度人员需要以继电保护方案作为依据，合理来配置继电保护技术人员。同时日常工作中加强对继电保护技术人员的培训，努力提高其专业技能，使其能够与继电保护技术的发展水平保持一致。根据地域需求和电力系统分配情况合理配置技术人员，而且在继电保护配置方案实施后，人员不能频繁变动，以避免由此而对继电保护工作带来不利影响。

4 结束语

继电保护装置是电力系统安全稳定运行的重要保障，继电保护配置的合理能够有效的提高电网的技术水平，因此在实际工作中，需要根据各地区电力系统结构情况来制定合理的继电保护配置方案，确保继电保护配置技术水平的全面提升，有效的减少故障的发生率，确保电力系统安全、稳定的运行。

参考文献

[1]王贤立，刘桂莲，江新峰.分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究[J].电气应用，2014.

继电保护基本原理范文第4篇

关键词：输电线路；新型距离保护；研究

Abstract: in recent years, with the development of people's income level and the national economy, people's demand for power stability is more and more high, particularly in large capacity, modern EHV power system for relay protection action speed, selectivity, reliability and sensitivity is also more stringent requirements, in the power grid structure, need to use protection device, more perfect, computer distance protection is a kind of protection device for common, this paper mainly discusses the basic principle of distance protection, model characteristics and the actual application.

Keywords: transmission line distance protection; model; research

中图分类号：TM773 文献标识码：A文章编号：

随着国民经济的不断发展和人民收入水平的提升，对于电力的需求越来越大，在电网的扩大下，用户对于供电可靠性和供电质量的要求也越来越高，对于继电保护也提出比以往更高的要求，特别是现代的大容量、超高压电网对于继电保护的速动性、选择性、可靠性和灵敏性也有了更加严格的要求，用户也要求电力部门提供一种更加经济、安全、高质量和可靠的电能。因此，在中高压电网结构中，必须使用性能完善的保护装置，在这些保护装置中，微机型距离保护就是其中的代表，下面就针对输电线路新型距离保护的研究和应用进行详细的探讨。

1、距离保护的基本原理与实现特征

在运行方式多变、结构复杂的电力系统之中，一般需要使用性能完善的继电保护装置，这样才能对电力系统进行实时控制和检测，距离保护就是其中最为常用的形式。

距离保护反应着保护安装点与故障点之间的阻抗，距离保护能够根据阻抗大小确定动作的时间，其核心元件是阻抗继电器，阻抗继电器能够根据端子上的电压以及电流测量保护到短路点间的阻抗值来确定出故障点的实际方向，同时也可以根据阻抗值的实际大小计算出保护安装处和故障点间的实际距离。距离保护原理图详见表1.

图1距离保护原理图

假设继电保护装置装在线路MN的M侧，安装母线电压为Um，母线到被保护线路的电流是Im，在电流互感器和电压互感器变比是1的情况下，Um和Im就分别是接入继电器的电压和电流，如果线路中出现了短路故障，那么阻抗继电器的阻抗为Zm，

为了保证阻抗继电器的阻抗Zm是母线M侧到故障点之间的线路阻抗，那么，，在接地短路出现故障的情况下，，，就是带有零序电路补偿同名相电流，电流补偿系数K的计算方式为，其中分别是被保护线路的零序阻抗和正序阻抗。

假设阻抗继电器补偿电压的表达方式为：

其中，是整定电阻，整定电阻的整定阻抗角与被保护线路的阻抗角相等，

从图1中可以得知，是点的电压，如果线路的点出现短路故障，当，那么就是线路的正序阻抗。此时为整定阻抗末端电压，在整定阻抗的值确定之后，即可在保护安装处测量出整定阻抗末端电压值。

由于正向短路故障和反向短路故障时，目前的电压相位不会发生变化，因此，当反向短路故障发生短路障碍的情况下，工作电压与正向保护区的相位相同，这时，只要可以检测出工作电压相位的变化情况，就能够检测出线路短路故障的实际方向和阻抗值的大小。

其中，保护安装点与短路故障点距离的关系呈现出一种线性关系，具有时限特性，即距离保护，这种距离保护的应用范围十分广泛。

2、继电保护和微机型距离保护的发展和应用

继电保护技术是在材料科学、电力系统以及制造工艺发展基础上发展而来，最早发展于上世纪50年代，后来，相关专家学者对继电保护算法进行了深入的研究，这就为微机型距离保护的发展奠定了良好的基础。在上世纪80年代，微机型距离保护开始逐渐得到了发展，该种距离保护具有良好的分析、计算以及逻辑判断的能力，有着储存和记忆的功能，能够实现性能复杂的保护。该种保护方式还能够对自身的工作进行全面的自检，具有很高的可靠性。与此同时，微机型距离保护能够对同一硬件进行不同的保护，保护装置的制作也十分简便，除了基本的保护功能以外，微机型距离保护还能够实现时间顺序记录、故障录波、调度计算机通信、故障测距等一系列的功能，这对于事故分析、保护调试以及事故处理均有一定的意义。最近几年，我国的电力系统得到了飞速的发展，与此同时，微机保护也得到了十分广泛的使用，也成为了继电保护的主要使用形式之一。该种保护方式集齐网络通信技术和现代计算机技术于一体，能够对电网中各种设备进行控制和监测，实现了自动管理电网的目的。各类实践也证实，该种保护方式能够在一定程度上提高电网运行的可靠性、经济性和高效性，继而保护电网的供电质量，将现有的设备充分的利用起来，这就能够在一定程度上降低电网企业中人力、物力和财力的浪费，因此，微机型距离保护装置具有广泛的应用市场。目前，微机型距离保护装置也成为国内各个电力设备厂商研制的产品之一。加上人工神经网络的发展，进化规划、神经网络、遗传算法、模糊逻辑等技术已经在电力系统中得到了广泛的应用，相关的研究工作已经转为人工智能研究方式，人工神经网络、专家系统以及模糊控制理论也开始在继电保护装置中应用，这也为继电保护的发展提供了坚实的基础。

3、结语

目前，关于输电线路新型距离保护的研究已经十分的深入，各类技术也已经得到了迅速的发展，但是在实际应用的过程中还存在一些不足之处，相信通过电力部门的努力，新型距离保护将会在下一阶段得到进一步的完善。

参考文献：

[1]黄智勇.输电线路新型距离保护的研究与应用[期刊论文].沈阳工业大学学报,2005,03(12)

[2]焦在滨; 杨黎明; 宋国兵; 姚旭; 索南加乐.考虑频变参数补偿算法的长线距离保护[期刊论文].电力系统自动化,2013,01(25)

继电保护基本原理范文第5篇

【关键词】变电运行；继电保护；作用；问题分析；选型

作为输配电系统的重要组成部分，变电运行的安全性以及可靠性关系到整个的电力系统能否正常的运转。而作为变电运行的关键因素，继电保护则是变电稳定运行的一个很重要的因素。要用什么办法可以让继电保护的保护功能发挥其重要的作用，是这几年电力行业所密切关注的对象，在我国，有很多的电力事故的发生都是由于继电保护的工作没有做好而导致的。

1 在电力系统中，变继电保护的概述

1.1 继电保护的含义

在对继电保护的含义进行了解之前，我们先来了解一下继电保护系统的组成。继电保护系统的结构组成包括：电力电压的互感器、自动重合闸、断路器，以及继电保护装置等等。然后，我们再来了解一下继电保护系统各组成部分之间的连接关系。用串联的发誓把整个继电保护系统连接起来，虽然可以很好地控制整个系统的运行，但是这样的连接方式还带来了很多的不便，比如说，如果继电保护系统中的任何一个部分发生了故障，将会导致整个继电保护系统发生瘫痪；一旦继电保护系统发生瘫痪，则整个系统也就失去了保护电力运行的功能，使继电保护系统的安全性降低。在对变电运行中的继电保护进行描述的时候，可以涵盖以下两方面的内容：一方面，是继电保护的装置。另一方面，是继电的保护技术。什么事继电保护装置呢？所谓的继电保护装置指的就是，在断路器的跳闸一旦接收了来自，由于变电系统中不正常运行的电器元件，或者电器元件发生故障时发出的信号，则会自动发生跳转。而对于另一方面的内容，也就是继电保护技术，它又涵盖了其它一部分的内容，比如说，继电保护配置设计技术、变电系统故障分析技术、继电保护运行技术，以及继电保护维护技术等等。为了是变电运行的安全性，作为技术人员就要学会如何合理的使用继电保护技术。

1.2 继电保护的作用

从上面的叙述中，我们也可以了解到继电保护对电力系统具有重要的作用。在电力系统中，若果变电运行系统的运行状况是正常的话，继电保护可以时刻观察电力运行系统的各个设备的工作状况，并且可以保护现有的安全状态，是电力系统的运行有一个比较可靠的依据。当继电保护系统发出了报警信号的时候，则说明继电保护系统现在是处于一种非正常的运行状态，而技术人员可以根据继电保护系统发出的信号，对变电运行系统进行及时的、有效的，以及相应的处理。当然，要是变电系统只是发生了故障，则继电保护系统能够自动地把有故障的部分排除在外，以保证整个变电保护系统的持续运行。对发生的事故进行预报，以及把事故的范围固定在较小的范围内是继电保护装置在整个的变电运行系统中发挥的最为主要的作用，对变电运行的的持续进行，以及变电运行系统的安全性也有很大的贡献。

1.3 变电运行系统中继电保护的基本原理

尽管在变电系统运行的过程中时常会发生一些各式各样的故障，但是，这其中的短路事故则是所有的故障中危险系数最高的故障。一旦变电运行系统发生了短路，会形成电流急剧增大、电压急剧下降，以及电压和电流之间的相位角发生变化这些系统变化，这个时候，作为技术人员则要及时对其进行维修和保护。正常运行的变电运行系统与非正常的变电运行系统，根据物理量的不同，可以认为的被划分为种类不同和原理不同的继电保护装置。这些继电装置则包含了如下的几个方面：第一类，进行温度保护的继电保护装置，可以用来反映变压器的温度变化；第二类，进行周波保护的继电保护装置，可以用来反映变电运行频率的变化；第三类，进行距离保护的继电保护装置，可以看出电压和电流的比值，以及短路点到达保护安装处阻抗；第四类，根据电流变化的情况来保护电流。对电流的保护则包括了以下几个方面的内容：电流的过负荷保护、定时限过电流的保护，以及反时限过电流的保护等等；第五类，对电压进行保护的继电保护装置，可以用以说明电压的变化情况，对电压的保护也存在以下的几个方面的内容：低电压保护、过电压保护、电流和电压之间相位的变化，以及在电流的变化过程中对过电流的保护等等；第六类，对输入或者输出的电流进行保护的继电保护装置，它包含了横联差动保护，以及纵联差动保护。第七类，对发生故障时产生的气体进行保护的继电保护装置它的具体工作则是对轻度，或者重度瓦斯的保护。

1.4 变电运行系统中继电保护装置的基本要求

可靠性、选择性、灵敏性，以及速动性是继电保护装置在变电运行系统进行工作的最基本的要求。由于故障发生的随机性，所以要求继电保护的装置要能够及时的对相应的故障进行处理，或者发出警报信号。继电保护装置的功能要是可以满足可靠性这一原则，则可以在变电运行系统中发挥重要的作用。然而，如果继电保护装置无法满足要求，则会是运行系统发生故障，有时还会使整个电力系统的运行工作无法正常的进行。继电保护装置的调试和计算的精确性，可以保障继电保护装置的可靠程度。除此之外，在进行继电保护装置的组成元件的挑选时，要保证所挑选的各个元件的质量是靠得住的。然后，是继电保护装置的速动性。在电力系统发生故障的时候，由于继电保护装置可以较快的排除短路的故障，使得电气设备的受损程度得到了大幅度的下降，故障排除的时间缩短，有助于系统的恢复到以往的工作状态。其次，是继电保护装置的灵敏性。继电保护装置的灵敏性可以反映出变电运行中出现的故障等问题。只要是继电保护装置的保护工作，无论短路的位置和性质如何，继电保护装置都会产生动作。对于继电保护装置的灵敏度可以用灵敏系数来表达。

2 对变电运行中继电保护的可靠性进行分析

在变电运行的过程中，继电保护的系统、设备，以及元件在一定的时间及条件下，可以顺利完成规定的功能的能力。继电保护是保证变电运行系统正常运行的首要屏障。由于继电保护的存在，使得发生故障的变电运行系统可以继续正常的运转，保障了系统的安全性。根据有关部门的统计，在我国大多数的电力事故的发生都是有与继电保护的动作不准确产生的。用来判定继电保护可靠性的内容主要有：平均无误动作时间、无误动工作概念，以及正确动作率等等。

3 继电保护装置的选型

根据变电运行的不同情况，来选择继电保护装置的类型。继电保护的重要地位，就更是要求了技术人员在选择继电保护装置的类型时，更要严谨。在现实生活中，继电保护的设置是没有和整个的变电系统相联系的，所以得独立设置。继电保护装置的各个指标都要使其与整个的变电系统相互协调一致，并且要符合一定的继电保护和安全自动的技术条件。

4 小结

从以上的论述，我们可以了解到，变电系统的稳定运行是离不开继电保护的可靠性的。在现实生活中，从对继电保护的选型开始，再到安装调试，以及最后的维护工作，继电保护装置都发挥了重大的作用。

参考文献：