继电保护在电力系统的应用

1继电保护的概念和作用

继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。它是一种反事故的自动化措施。继电保护以电力系统中采集的各种故障情况以及运行工况为对象，以事故的预防和控制为目的。继电保护的正确运行，保障了电力系统中出现故障情况或者异常运行工况情况时，快速准确地自动切除故障元件，并且及时向运行监控人员发送报警声光等信号，以保护非故障元件的正常运行以及避免故障元件引起的事故扩大。电能是种特殊商品，不能大量、长期的存储，其生产、传输、使用过程同时进行。如果电力系统出现故障，势必会引发停电事故等严重问题。继电保护装置在电力系统中的作用主要分为以下几个方面：1)当电力系统中发生足以危害电网安全运行的故障时，继电保护通过采集到的电网数据进行准确判断故障区间、严重程度，并且根据具体情况快速准确地切除故障元件，保护非故障元件的正常运行;2)当电力设备甚至电网出现非正常运行状况时，继电保护系统通过对设备检测信号的采集能准确判断系统故障情况，并且以声光等形式的给当值运行人员发送告警信号，进而帮助运行检修人员在短时间内了解故障情况以及时处理，避免事故的发生;3)实现电力系统的自动化运行、远动监控以及各级操作点的自动控制。

2继电保护的四大要素

继电保护最大的特性应归纳为：可靠性、选择性、速动性和灵敏性。应该依据系统的具体运行方式以及可能发生的故障类型来选择和设计合理的继电保护或者安全自动装置。继电保护的四要素归纳如下：1)可靠性：简单的说就是继电保护不误动、不拒动。具体又可以分为安全性和信赖性。要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动;同时，在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。保护可靠性是继电保护最基本的要求，在实际运用过程中，应当选择简单有效的保护方式，采用足够可靠的元器件以及尽可能简单有效的电压电流以及信号回路来组成继电保护系统。2)选择性：指当电力系统出现故障情况时，由继电保护系统通过采集到的数据判断发生故障的区间，并且选择性地将发生故障的元件切除。当继电保护系统失效或者故障元件对应的断路器拒动时，相邻设备或者线路的后备保护应能正确动作将故障元件切除。3)速动性：电力系统故障持续时间越长，所造成的危害就越大。所以继电保护的另一个最基本要素是要能尽快的切除故障元件，以减少电力系统在大电流、低电压工况下的运行时间，降低设备的损坏程度，提高备用电源或重合闸等自动装置的投入效果等。4)灵敏性：在电力系统中元件在区内发生各种故障或者不正常运行状况时，保护装置做出正确响应的灵敏程度。继电保护灵敏性的衡量标准为灵敏系数。灵敏系数的整定计算应当以系统正常运行方式下最不利的故障类型的情况计算，但可能性很小的故障情况可以不加考虑。

3继电保护在电力系统中的应用

在电力系统的运行过程中，继电保护系统的作用举足轻重。目前世界经济全面发展，城市化进程也进一步加快。而各地对于电力的需求也逐步增大，这一点从客观的层面进一步推动了继电保护系统的发展。电力系统是一个涵盖范围很广的复杂网络。同时，由于天气、地理位置、环境等多项复杂情况的影响，很容易出现各种形式的故障，其中发生最频繁的就是各种类型的短路故障。为了保障电力系统安全可靠地运行，电力系统的设计必须包含应对不同故障情况的有效措施，减小故障情况发生的概率并且设置故障检测的技术方法以及快速自动切除故障的应对手段。继电保护系统的意义，正是为了快速准确地检测到电力系统运行中发生的元件故障或者其他异常情况，在检测到具体故障情况后，按照自有的逻辑判断故障所在的位置及故障类型，然后有选择性地切除故障元件，减少故障元件遭受进一步损坏的风险并且隔离其他非故障元件，尽最大可能地缩小停电范围，保障供电可靠性。在实际的运行及维护工作中，工作人员应当重视继电保护系统的运行情况，确保继电保护系统工作在正常有效的工作状态。

一般来说，电力系统发生短路等故障时，都会伴随着产生电压、电流值的规律性变化，继电保护装置实时监测这些电气量，通过对故障情况电气量对比正常运行情况下的差异性的分析，进而针对不同故障情况根据对应的保护原理构建保护，比如最常见的过电流保护、过电压保护、距离保护、差动保护等。在实际应用中，一旦继电保护装置检测的电气量发生突变，继电保护装置会通过内置的逻辑确定故障类型和范围，再确定应当出口的断路器及动作时间，最后由操作箱及跳合闸回路发出相应的脉冲信号，实现对故障的切除。在此，我们简要分析常用的定时限过流保护的工作原理。它依靠整定给时间继电器的固定延迟，以实现继电保护动作时间恒定的目的。相比于其他保护逻辑，定时限过流的构成回路以及判断逻辑容易实现并且可靠性很高。也可以通过动作电流以及动作时间的整定来保证保护的选择性。根据线路运行情况选择合理的动作电流则可以实现保护的灵敏性。定时限过流保护也能很方便的进行调试。定时限过流保护的动作过程为：当保护区内的线路出现故障情况，比如AB两相短路时，线路中AB两相的电流会急剧增加。保护装置通过CT变换后采集到的二次AB两相电流也会急剧增加，二次电流超过保护整定的过流电流定值后，保护内电流比较继电器就会动作，闭合动合触电，接通时间继电器线圈，再经时间继电器设置的固定延时后，时间继电器动合触点闭合，接通相应的信号继电器回路，由此发送短路信号。而接通信号继电器的同时，出口元件内部的中间继电器线圈将被接通，并由中间继电器内的触点接通跳闸回路，使对应的断路器跳闸线圈带电，跳开断路器。经此过程，断路器跳开并切除故障线路后，故障电流即会消失，继电保护装置内部无二次故障电流后，过流比较元件将返回到正常的状态。

4结论

综上所述，本文主要阐述了继电保护的主要性质以及它在电力系统中的应用情况。现今城市化发现迅速，对电力系统稳定运行的要求越来越高。而继电保护的是为电力系统的稳定运行的必要保证。电力行业应当充分重视继电保护的选择调试运行与维护工作，确保继电保护系统运行在正常工作状态，保障电能平稳可靠供应，为电力事业甚至国民经济提供优良的保障。

作者：马军    单位：广东茂名信宜供电局