关于电力系统变电站继电保护

【摘 要】随着我国经济的不断发展,工业化进程的加快,以及人们电力需求的不断增加,我国电力系统供电规模越来越大,此背景下,对电力系统供电的可靠性和稳定性要求越来越高,电力系统是一个复杂的系统设置,其发展过程中,必须借助先进的科技保证其功能的发挥,因此,变电站继电保护技术急需要提升,重视继电保护基本要求具有十分重要的现实意义.

【关 键 词】电力系统；变电站；继电保护；供电可靠性和稳定性

1.电力系统变电站继电保护发展历程

电力系统继电保护主要包含两部分,一是继电保护技术,另一部分是继电保护装置.继电保护技术是一个完整的技术体系,它主要包括电力系统故障分析、各种继电保护原理及实现方法、继电保护的设计、继电保护运行及维护等各种技术.电力系统的一次设备是对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备.电力系统的一次设备包含发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备等.

继电保护技术经历了一个长久的发展过程,首先出现了反应电流超过一预定值的过电流保护.熔断器就是最早的、最简单的过电流保护.后由于电力系统的发展,熔断器已不能满足选择性和快速性的要求,于是出现了作用于专门的断流装置（断路器）的过电流继电器.1890年出现了装于断路器上直接反应一次短路电流的电磁型过电流继电器.20世纪初随着电力系统的发展,继电器才开始广泛应用于电力系统的保护.这个时期可认为是继电保护技术发展的开端.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得到应用,在此时期也出现了将电流与电压相比较的保护原理.在1927年前后,出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置.20世纪50年代,微波中继通讯开始应用于电力系统,从而出现了利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护.在1975年前后诞生了行波保护装置.现代继电保护技术已经发展相当优越.继电保护的结构型式也发生了多次变化,从机电式发展到整流式,到晶体管式到集成电路式到微机式.

根据不同的运行条件,电力系统的运行状态可以分为正常状态、不正常状态和故障状态,其中,不正常运行状态主要表现为：过负荷；系统中出现有功功率缺额而引起的额定频率减低；发电机突然甩负荷引起的发电机频率升高；中性点不接地系统和非有效接地系统中的单相接地引起的非接地相对地电压升高；系统振荡.故障状态主要表现为：各种形式的短路；断线故障或者几种故障同时发生的复合故障.继电保护装置是电力系统自动化的基础,是保证电网安全和自动运行的重要设备,他的工作原理是,是用来反应电力系统中,电气元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.因此,继电保护装置是完成继电保护功能的核心部分.

2.继电保护基本任务和要求

2.1继电保护基本任务

电力系统发生故障时,可能会导致一下后果.通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏；短路电流通过系统中非故障元件时,由于发热和电动力作用引起它们的损坏或缩短使用寿命；部分电力系统的电压大幅度下降,使大量电力用户的正常工作和生活遭到破坏或产生废品；破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使整个系统瓦解.因此,电力系统继电保护装置的基本任务在于：第一,发生故障时,自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭受破坏,保证非故障部分迅速恢复正常运行；第二,对不正常运行状态,根据运行维护条件,而动作于发出信号、减负荷或跳闸,且能与自动重合闸相配合.

2.2继电保护基本要求

（1）保护的选择性

保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行.

k1点短路时,应先由保护3动作跳闸,将故障线路CD切除,而变电所A、B、C继续供电,而不是由保护1或2首先动作跳闸,中断变电所B、C、D的供电,造成大面积停电.

（2）保护的速动性

短路时快速切除故障,可以缩小故障范围,减轻短路引起的破坏程度,减小对用户工作的影响,提高电力系统的稳定性.因此,在发生故障时,应力气保护装置能迅速动作切除故障.故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和.一般的快速保护的动作时间为0.06~0.12s,最快的可达0.01~0.04s,一般的断路器的动作时间为0.06~0.15s,最快的可达0.02-0.06s.

（3）保护的灵敏性

指对于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事先规定的保护范围内部故障时,不论短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否存在过渡电阻,都能敏锐感觉,正确反应.保护装置的灵敏性,通常用灵敏系数来衡量,灵敏系数越大,则保护的灵敏度就越高,反之就越低.

（4）保护的可靠性

指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时,它不应该拒绝动作,而在其他不属于它应该动作的情况下,则不应该误动作.

3.继电保护配置保护

利用基本电气参数的区别.过电流保护,低电压保护,距离保护；利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别,规定电流的正方向：从母线流向线路,线路AB两侧电流相位（或功率方向）；序分量是否出现?电气元件在正常运行（或发生对称短路）时,负序分量和零序分量为零；在发生不对称短路时,一般负序和零序都较大.根据这些分量的是否存在可以构成零序保护和负序保护.此种保护装置都具有良好的选择性和灵敏性.反应非电气量的保护.反应变压器油箱内部故障时所发生的气体而构成瓦斯保护；反应于电动机绕组的温度升高而构成过负荷保护等.

4.电力系统继电保护运行的问题

继电保护是一种维护配置运行稳定性的重要自动装置,可能够随之监控元件运行状况,一旦系统出现问题,能及时发现异常,通过有选择的保护行为切断路由器,以起到排除故障,保护系统继续运行的目的,同时发生系统运行异常的信号能及时传达给系统维护人员,对排除故障,对系统进行及时安全稳定的运行具有十分重要的保障作用.在继电保护运行可靠性保障上,以及指标体系构建上,仍然需要注意以下问题.

第一,由于继电保护运行装置是一个多元化元件组成的整体,结构比较复杂,元件的使用寿命受到元件质量和工作时间影响,另外影响元件使用寿命的因素也很多,因此在可靠性指标构建上,尽量采用多元化的综合指标来衡量是一个不错的选择,采用概率分析,相对更加具有针对性.

第二,对于系统的安全运行,继电保护装置起到的保证作用十分巨大,因此,在实践中,要重视对继电保护装置保护和检查,特别是对二次回路的巡视工作.有必要对系统进行状况进行定期检测,检查存在的设备隐患吗,保证设备的正常运行,和系统的稳定性.

第三,为提高系统运行的稳定性,要加强对可靠性保证的冗余措施的构建.继电保护装置之所以重要,这是因为在系统的安全性和稳定性运行中,他起到了十分重要的决定性作用,为了增强稳定性,应该建立系统保护的多重冗余保护装置建设.

一旦继电保护运行装置出现问题,能够利用短暂的时间,迅速处理好突发事故.

总之,随着我国市场经济步伐的不断加快,我国工业化进程也在不断进行,工业用电以及居民生活用电形成的电力需求不断增加,我国电力系统供电规模越来越大.电力系统变电站继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线,担负着保卫电网和设备安全运行的重要职责,随着电网的快速发展和微机保护的大范围应用,我国继电保护的技术水平取得了长足进展,为保障电网安全稳定运行发挥了重要作用.但是,由于大功率、远距离和特高压交、直流输电网的发展,对继电保护技术方面提出了更高的要求.此背景下,对电力系统供电的可靠性和稳定性要求越来越高,电力系统是一个复杂的系统设置,其发展过程中,必须借助先进的科技保证其功能的发挥,因此,变电站继电保护技术急需要提升,重视继电保护基本要求具有十分重要的现实意义.电力系统变电站继电保护运行可靠性是一个值得研究的话题,当前对可靠性的衡量都是通过可靠性指标构建来确定继电保护运行状况的,因此构建一个科学和完善的继电保护运行指标和方案十分有必要.