繼電保護基本原理及應用精選(九篇)
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第1篇：繼電保護基本原理及應用范文
關鍵詞：暫態量；保護；高頻；行波；差動；新式算法（prony）
中圖分類號：U665.12 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
現在國內電網的趨勢為全國形成一個大的互聯網絡，為此，關于大容量、遠距離、特高壓和超高壓輸電的研究越來越成為必須。對于特高壓以及超高壓輸電線路而言，它的兩端通常連接著大系統，具有較遠的輸送距離以及較大的傳輸功率，因而對其上的繼電保護提出了更高的要求，來提高系統的暫態穩定性。
現在繼電保護中發揮著極其重要作用的傳統型繼電保護考慮的量為工頻的相關電氣量，但是隨著對于電力系統的逐步增高的要求以及各項技術（通信、計算機及DSP等方面）的發展，對于故障過程中的基于暫態量的繼電保護越來越為人們所認識和重視，做更深層次的研究。本文中，介紹了基于暫態量的繼電保護的相關背景知識、相關原理以及分類等方面的內容，一種基于新算法的暫態量的保護在本文中得到探討研究。
1 應用于輸電線路基于暫態量的繼電保護相關背景知識
暫態，即瞬態，是由于電路中的儲能元件的存在，在電路分合瞬間產生的對應瞬時的狀態。輸電線路在發生故障瞬間，會產生持續時間很短暫的瞬態過程。
傳統型繼電保護考慮的量為工頻的相關電氣量，保護裝置的整定值都是根據工頻電氣量而設定的，但是當線路發生故障時，由于存在著暫態分量，使工頻下電壓及電流波形畸變，在這種情況下，極易發生保護誤動作[1]。為此，基于暫態量的繼電保護被提出。電力輸送線路發生故障時會產生含有很多表征故障信息的故障信號，例如位置、所屬類型等等。
應用于輸電線路的基于暫態量的繼電保護具有很多優良特性，例如保護的快速性，在系統振蕩時不會受到很明顯的影響等。在分析得到故障信息后，不僅可以實現保護，還可以實現測距以及自動重合閘等其他功能，具有很強的實用性。為此，對于超、特高壓輸電線路而言，基于暫態量的保護的研究成為必須，成為研究關注的焦點。
另外，在硬件方面，光纖作為傳輸媒介的傳輸方式、互感器的一個新應用——光電互感器、全球定位系統GPS及數字信號處理DSP及其例如小波、prony新算法等相關知識及技術的發展都是基于暫態量的輸電線路的根本保證[2]。
2 應用于輸電線路中的基于暫態量的繼電保護研究現狀
當今最通用的關于基于暫態量的繼電保護的分類為兩類，即基于行波的繼電保護以及基于高頻分量的繼電保護。
2.1 基于行波的繼電保護
最開始應用于輸電線路中的基于暫態量的繼電保護是基于行波的繼電保護，該保護的根本判別根據是故障瞬間行波的相關特征，例如幅值、極性以及反射特點等 [3]。基于行波的方法的優點是速度極快、很強的抗干擾能力以及檢測時間極短。
基于行波的繼電保護根據原理以及裝置分類，有極性比較式、差動、方向等保護。本文對一個具有代表性的基于行波的繼電保護——差動保護進行介紹。
2.1.1基于行波的繼電保護基本原理及特點（以差動保護為例）
如圖1所示，在線路M端輸出的行波經過一定的時延后到達N端，并不會發生改變。將MN兩端的正向行波差值與設定的整定門檻值進行比較，來判斷保護區域內，是否發生故障，這是差動保護的基本原理說明 [4-5]。
圖1 行波在電力輸送線上分布
此類差動保護具有簡單易懂、判別故障較為容易，根據行波信息容易判別出是否故障。但是采用此類差動保護，忽略了衰減特性，具有一定的理想性，對線路兩端行波的同時性要求較高，傳輸通道要求較為嚴格，這些限制了它的發展。
2.1.2 基于行波的繼電保護存在的局限性及研究重難點
首先，一方面由于在故障發生的瞬時，電壓的初相角并不能確定，另一方面，行波的反射與母線所連接故障線路數目有很大關聯，而母線結構對于我們是不確定的。以上兩個方面造成了行波信號的幅值等不確定，從而影響判別。
其次，由于某些特殊情況下例如諧波和雷擊等因素產生的諧波行波的特征類似于故障行波，很難把它們做明顯區分，這樣極易造成保護誤動作。
由于前面問題的存在，如果解決，仍是個嚴峻的考驗，如何避免這些情況并進行改正仍需要做進一步研究。
2.2 基于高頻信號的繼電保護
與基于行波的繼電保護方式類似，基于高頻分量的繼電保護方式也具有簡單、極易判斷故障等優點。在初始角較小的情況下，性能更優于基于行波的繼電保護方式。基于高頻分量的繼電保護按照數學處理方式不同分類，有小波算法、prony算法和形態學等保護。本部分對一個具有代表性的基于高頻分量的繼電保護方法新算法——prony算法保護進行介紹。
2.2.1基于行波的繼電保護基本原理及特點（以新算法prony為例）
最初為了分析氣體膨脹相關原理而提出的prony算法起源于1795年，它主要針對指數（復數）衰減，建立這樣一種數學模型，將對象進行線性組合，來模擬一類數據，該類數據采樣方法為等間隔采樣，后期對于此類方法進行改善，可以應用于信號相關特征值進行估計[6]。
與傳統的算法相比較而言，新算法（prony算法）的性能更優良，這是因為它更切實際，更符合實際故障運行情況。如圖2所示為基于高頻分量的新算法（prony）流程圖。
圖2 基于高頻分量的新算法（prony）流程圖
基于高頻分量的新算法（prony）具有很多優良特征，例如，在噪聲情況下并不會影響信號的提取，對于表征暫態過程具有全面性，具有極高的精度等等。
2.2.2基于高頻分量的繼電保護存在的局限性及研究重難點
同基于工頻分量的繼電保護比較而言，應用于高壓傳輸線上的基于高頻分量的保護有很多優良性能，但與此同時，仍存在著相關問題及局限性限制其發展，主要表現在以下幾個方面：
1）繼電保護在整定過程中，相關原則還需要完善和改進，如今的理論基礎還不夠行成共識；
2）在暫態過程中的提取信號分量仍是研究的重難點，來滿足繼保的相關要求；
3）在某些方面的研究仍處于基礎階段，并未形成一個系統性的工作，并且，為滿足可靠性要求仍是一個難點，例如，故障選相等方面都有待進一步深入研究。
3 應用于輸電線路的基于暫態量的繼電保護前景展望
對于高電壓輸電線路而言，利用某些新型的信號提取、處理方法，例如基于高頻的繼電保護新算法（prony）等，對于滿足繼保特性要求都具有優良特性。
隨著各項高新技術（通信、計算機及DSP等方面）的發展，繼電保護的集成化發展已經成為必然趨勢，將這些新技術的優點進行優化組合，綜合各技術的優勢，來分析暫態過程量以及處理相關問題是今后研究的一個方向。
由于仍需要解決某些存在問題，應用于輸電線路的暫態量保護的研究仍處于試驗階段。但是，目前基于暫態量的繼電保護研究越來越成熟以及相關知識水平的不斷提高，基于暫態量的保護一定能不斷取得突破性進展，并在實踐中得到廣泛應用。
4 總結
我國的電網的發展趨勢為利用特、超高壓傳輸線聯結電網，為此對于繼電保護的要求更高更嚴，傳輸線上的暫態量保護正在逐漸成為研究關注的焦點。暫態量保護應用于特、超高壓系統中具有很多獨特的優勢，同時，在應用中，仍有很多方面需要改進和完善。本文對于當今比較完善的兩種暫態量保護進行了介紹，它們分別為高頻暫態保護以及行波保護，然后闡述了關于行波保護中的差動保護以及基于一種新的算法（prony）的高頻保護的相關知識（原理、優缺點等），最后對暫態量保護的產生背景以及相關的需要改進和完善的方面及發展前景進行了闡述和介紹。
參考文獻
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第2篇：繼電保護基本原理及應用范文
（東莞市泰洋電力設備維護有限公司，廣東 東莞 523000）
摘 要：隨著經濟的不斷發展和科學技術的明顯進步，我國的電力設施越來越完善。10kV 線路是電力系統的重要組成部分，因此，10kV 線路的安全與穩定，不僅決定著電力能否正常輸送，而且還關系到整個電力系統的安全運行。
通過對10kV 線路繼電保護概述，提出了10kV 線路對繼電保護裝置的要求，分析和探討了加強10kV 線路繼電保護的措施。
關鍵詞 ：10kV 線路；繼電保護；日常檢修
中圖分類號：TM77
文獻標志碼：A
文章編號：1000-8772（2015）08-0176-02
收稿日期：2015-02-09
作者簡介：肖偉光（1979-），男，廣東河源人，技術員。研究方向：高壓電力設備試驗工作。
隨著國家經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，我國的用電量呈現逐漸上升的趨勢，因此，電網的安全與穩定成為一個社會普遍關注的熱點問題。配電線路是整個電網中最重要的組成部分，因此它的質量關系到整個電網的安全運行。一般情況下，配電線路受氣候條件和地形狀況的影響比較大，而且配電線路自身也比較長，涉及的面積非常廣，因此，常常出現線路故障，使得配電線路的安裝運行受到嚴重挑戰，給人們的生產生活造成了不利影響。為了加強配電線路的繼電保護，我們應當明確配電線路的基本結構和繼電保護的基本原理，然后采取積極的措施，不斷提高配電線路的運行質量，保證配電線路的安全與穩定。
一、10kV 線路繼電保護概述
1.10kV 線路的基本結構
10kV 線路是電力系統中常用的配電線路，它由隔離開關、斷路器、架空或電纜線路、測量電路和變壓器等組成[1]。
2. 繼電保護的基本原理
繼電保護主要是利用電力系統中出現故障和異常情況時的電氣量變化，來進行繼電保護[2]。一般情況下，如果安裝了繼電保護裝置，當電力系統中出現了故障時，繼電保護裝置能夠自動發出警報，讓工作人員及時發現故障。另外，更加先進一點是，繼電保護裝置能夠直接發出命令，使斷路器自動跳閘，終止系統故障的擴散和蔓延。
3. 繼電保護的主要作用
通過繼電保護的基本原理不難得出，繼電保護的主要作用是反映電氣設備的異常狀況，并在最大程度上減少故障的設備的損壞。具體來說，當電力系統的設備發生了故障時，該設備的繼電保護裝置會及時發出命令或警告，使得出現故障的設備以較快的速度脫離電力系統，能降低出現故障的設備的損壞程度。另外，繼電保護還可以通過警報的形式及時反映出電力設備的異常和故障，使工作人員在第一時間發現電力設備的故障并及時調整和修理，有利于保證整個電力系統的安全與穩定。
二、10kV 線路對繼電保護裝置的要求
1. 安全性
安全性主要是指繼電保護裝置的設計原理以及安裝調試等科學合理、安全無誤。同時，要保證保護裝置的各個組成元件有可靠的質量，各個元件之間的運行與配合要得當。安全性是10kV 線路對繼電保護裝置的最根本要求。
2. 靈敏性
靈敏性是指繼電保護裝置必須具備一定的靈敏系數，這樣在電力設備或者配電線路在被保護的范圍內發生金屬性的短路時，可以對其進行有效的保護，因此應當在規程中對各類保護的最小靈敏系數進行科學的設定[3]。
3. 快速性
快速性是指繼電保護裝置應當能夠對出現的短路故障進行及時地切除，以較快的速度減輕故障設備和配電線路的損害程度，將故障的危害控制在最小范圍之內。因此為了滿足快速性的要求，必須提高自動重合閘和備用電源等的自動投入效果。
三、加強10kV 線路繼電保護的措施
1. 提高防范意識注意預控管理
為加強10kV 線路繼電保護，我們要著重提高防范意識，注意預控管理。相關的單位應當對10kV 線路繼電保護過程中出現的安全風險予以充分的重視，從而樹立風險防范意識，對可能出現的安全風險進行提前的預測和分析研究，加強對電網結構的全面了解，及時掌握10kV 線路繼電保護過程中的重點環節和薄弱環節，只有這樣，才能提前做好安全風險的預控管理，保障電網在任何意外條件下都能夠安全穩定地運行。為此，我們要根據電網的運行方式和實際的負荷情況，對10kV 線路繼電保護過程中可能出現的風險進行有效評估，再結合著相關的檢修作業計劃制定詳細的預控管理措施。此外，還要注意根據可能發生的風險，做好反事故演練，以此來不斷檢驗和修正已制定的預控管理措施。
2. 提高工作人員的綜合素質
加強10kV 線路繼電保護必須要提高相關工作人員的素質。首先，要完善相關的規章制度，制定規范的安全管理措施，使每一個工作人員都能按照規章制度去檢修和維護設備以及線路，同時保證每一個工作人員的人身安全。其次，要著重提高相關工作人員的業務能力，使其真正適應信息化時代下對加強10kV 線路繼電保護的要求。為此，我們要不斷加強對工作人員的相關教育和培訓，并督促他們養成良好的學習習慣，在工作崗位上邊實踐邊學習，不斷提高自己。然后，要加強道德品質的教育與宣傳，提高相關工作人員的道德素質，使他們樹立良好的道德品質，自覺維護好電網的相關設備以及配電線路，主動加強10kV 線路的繼電保護。最后，要注意對績效考核制度進行構建和完善，對相關工作人員實行浮動的吸籌待遇，這樣能夠提高他們的工作積極性。只有在著重提高相關工作人員業務能力的同時，加強道德品質的教育與宣傳，并注意對績效考核的制度進行構建和完善，才能真正提高工作人員的綜合素質，促進他們加強10kV 線路繼電保護。
3. 著重做好日常的巡查和檢修工作
為了加強10kV 線路繼電保護，需要我們著重做好日常的巡查和檢修工作。首先，要對電力設備進行定期檢查，查看電力設備的箱體和外殼的溫度是否在正常的范圍之內，防止溫度異常給電力設備的正常運行帶來壓力。同時，要注意仔細檢查各種溫度信號是否正確，各種保護裝置是否能夠正常工作，還要確定電力設備的循環冷卻系統能否實現自動的切換。其次，在日常的檢查中要注意檢查內容的全面，除了對變壓器等重要的電力設備進行檢查之外，還要注意充油套管有沒有破損和斷裂，并保證其清潔，對于配電線路和相關的引線接頭也要注意查看，檢查其是否有發熱的現象。第三，要著重做好一些特殊的檢查工作。特殊檢查工作主要包括配電線路以及繼電保護裝置在進行大規模檢修以后設備能否正常運轉，高溫環境下配電線路繼電保護裝置的運行狀況，還有在暴風雨過后配電線路能否安全穩定地運行。最后，一定要注意確保檢查的質量。我們一定要把10kV 線路繼電裝置的日常檢查工作落到實處，對于一些容易出現故障的地方要特別留心，一定要嚴格按照相關的規章制度來對10kV 線路繼電裝置進行日常檢查，當發現問題以后要及時進行研究和分析，找出相應的解決對策，對有故障的部件進行及時更換，只有這樣才能真正保證配電線路能夠安全穩定運行。
四、結語
綜上所述，10kV 線路是電力系統的重要組成部分，它不僅決定著電力能否正常輸送，而且還關系到整個電力系統的安全運行。因此，我們應當對10kV 線路的基本結構以及繼電保護的基本原理和主要作用進行深入分析，并積極掌10kV線路對繼電保護裝置的要求，提高防范意識，注意預控管理，提高工作人員的綜合素質，著重做好日常的巡查和檢修工作，只有這樣才能真正加強10kV 線路繼電保護，不斷提高配電線路的運行質量，保證配電線路的安全與穩定。
參考文獻：
[1] 鐘偉. 繼電保護在10kV 線路中的應用探討[J]. 中小企業管理與科技,2014(5):200.
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第3篇：繼電保護基本原理及應用范文
關鍵詞：繼電保護；配置；可靠性；措施
電力系統組成結構十分復雜，而且元件數量眾多，運行環境及運行情況具有復雜性。再加之設備自身及各種外界因素的影響，這就導致電力系統極易發生故障，從而對整個系統的正常運行帶來較大的影響。繼電保護裝置能夠及時發現電力系統運行過程中運行異常情況并發出報警，一旦故障發生時，繼電保護系統能夠第一時間動作，及時切除故障，避免故障范圍的擴大，有效的保證電力系統無故障部位的安全運行。
1 繼電保護的基本原理及保護裝置組成
電力系統要想確保正常運行，則其各個組成元件都需要保持在額定的安全參數內，一旦超出額定參數，則極易導致系統故障發生，威脅運行的安全。繼電保護裝置主要是針對電力系統的運行故障而采取的反故障及應急處理保護，因此在繼電保護裝置設計時，需要對設備和系統的正常和非正常運行狀態能夠正確區分，從而確保繼電保護功能的實現。
電力系統運行過程中一旦出現電路故障，則會呈現出電流劇增或是電壓銳減等特征，因此繼電保護設計的最初原則也是基于這個特征來實現對電力系統故障進行有效保護。如過電流保護、低電壓保護及母線保護等。將能夠反映這一特征的電路參數確定為阻抗，針對阻抗數值的變化來確定故障發生點的距離。
繼電保護裝置主要由參數測量、邏輯、額定值調整、命令執行等部分共同組成，通過對給定的整定值與額定參數值進行對比，以此來對設備是否處于正常的運行狀態進行判定，對參數測量部分輸出的數據進行邏輯判斷，并進行下一步邏輯關系動作。在執行部分中主要以參數測量和邏輯部分為依據來對執行結果進行判定，從而做出斷路器跳閘或是發出警報信號的動作。
2 繼電保護的配置
2.1 繼電保護配置的主要目標
當電力系統保持正常運行狀態時，繼電保護裝置能夠完整的將設備運行的情況顯現出來，并為工作人員提供精確的運行數據。當電力系統出現故障時，繼電保護裝置則能夠及r將問題報告給工作人員，從而使問題得到及時解決。而且在繼電保護作用下，系統一旦出現運行異常情況，則能夠及時發出信號或是警報，工作人員能夠及時對故障進行處理，有效的確保了電力系統運行的穩定性。
2.2 繼電保護配置的選擇要求
2.2.1 有選擇性。繼電保護在電力系統出現故障時，能夠及時將故障線路切除，并繞過故障部位確保其他部分的正常運行，這種選擇性有效的保證了電力系統運行的可靠性。
2.2.2 靈敏度。繼電保護裝置在電力系統運行異常情況出現時，能夠及時發現并發出警示信號，而且在故障發生時，有效的繞過故障，使故障部位與無故障部位獨立，相互不產生影響。
2.2.3 快速性。繼電保護裝置在故障發生時，能夠第一時間動作及時對故障進行處理，為電力系統正常、穩定的運行提供了良好的條件。
2.2.4 可靠性。繼電保護裝置利用自身的可靠性來有效的發揮對電力系統正常運行的保護作用，因此可靠性也是繼電保護配置需要堅持的最基本要求。
2.3 配置方法
當前繼電保護配置的主要方式包括三部分，即廣域電網保護、站域電網保護和就地化間隔保護。在廣域電網保護中能夠實現對中站心在內的多家變電站進行有效保護，不僅具有較強的區域保護可靠性，而且故障檢測角度也十分全面。站域電網保護作為后備保護，通過站域中心機來對變電站各個元件的信息進行收集，從而對故障進行判斷完成保護任務。而就地化間隔保護主要是針對相應的具體一次設備采取的保護，保護方式十分靈活，不依賴于單一決策。
3 加強繼電保護裝置可靠性的措施
3.1 持續完善繼電保護設備的合理配置方案
限于技術和經濟上的制約，我國110kV的繼電保護配置方案較為常見，但這個方案在雙重保護配合和智能化配置方面還存在一些不足之處，要想提高繼電保護配置方案的完備性，則需要資金和技術的支持。因此需要對繼電保護的重要性有一個深入的認識，全面提升繼電保護意識，加大資金和技術上的投入力度，在符合110kV繼電保護配置要求基礎上，還需要制定后期的故障處理方案和維護方案。近年來我國變壓器受到不同程度的損毀，這在電力系統中非常常見，追究其原因主要是由于缺乏持續性保護措施，繼電保護設備配置上過于簡單，這種方案的簡單化處理給日后維護工作帶來了較大的難度，會導致維修和保護成本增加。因此需要通過合理投入，制定科學的保護措施，進一步對繼電保護設備的配置進行完善。
3.2 調度人員對繼電保護按照獨立裝置類型進行檢查和統計
在當前電力系統運行過程中，需要針對各種保護裝置常見故障進行統計，并建立數據庫系統，因此調度人員可以將繼電保護按獨立裝置類型進行檢查和統計，對其一些常見故障進行分類檢查，并對其發生規律進行分析，采取有效的預防控制措施，在故障發生時能夠及時進行處理，同時還能夠做某為繼電保護方案的優化和升級提供必要的依據。
3.3 了解繼電保護存在的缺陷，提前預防
作為工作人員，需要對繼電保護裝置自身存在的缺陷進行有效了解和掌握，并熟悉設備運行的規律，深入了解系統可能存在的故障點，對設備運行是容易發生的常發生性故障和非常發性故障進行掌握，從而針對繼電保護易發故障點提前做好預防措施，并對故障數據進行掌握，針對存在的問題采取有效的應急處理措施，確保及時消除故障。
3.4 合理配置繼電保護高素質專業人才
電力系統調度人員需要以繼電保護方案作為依據，合理來配置繼電保護技術人員。同時日常工作中加強對繼電保護技術人員的培訓，努力提高其專業技能，使其能夠與繼電保護技術的發展水平保持一致。根據地域需求和電力系統分配情況合理配置技術人員，而且在繼電保護配置方案實施后，人員不能頻繁變動，以避免由此而對繼電保護工作帶來不利影響。
4 結束語
繼電保護裝置是電力系統安全穩定運行的重要保障，繼電保護配置的合理能夠有效的提高電網的技術水平，因此在實際工作中，需要根據各地區電力系統結構情況來制定合理的繼電保護配置方案，確保繼電保護配置技術水平的全面提升，有效的減少故障的發生率，確保電力系統安全、穩定的運行。
參考文獻
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第4篇：繼電保護基本原理及應用范文
配電自動化技術是服務于城鄉配電網改造建設的重要技術，配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統，通信技術是配電自動化的關鍵。目前，我國配電自動化進行了較多試點，由配電主站、子站和饋線終端構成的三層結構已得到普遍認可，光纖通信作為主干網的通信方式也得到共識。饋線自動化的實現也完全能夠建立在光纖通信的基礎上，這使得饋線終端能夠快速地彼此通信，共同實現具有更高性能的饋線自動化功能。
二。配電網饋線保護的技術現狀
電力系統由發電、輸電和配電三部分組成。發電環節的保護集中在元件保護，其主要目的是確保發電廠發生電氣故障時將設備的損失降為最小。輸電網的保護集中在輸電線路的保護，其首要目的是維護電網的穩定。配電環節的保護集中在饋線保護上，配電網不存在穩定問題，一般認為饋線故障的切除并不嚴格要求是快速的。不同的配電網對負荷供電可靠性和供電質量要求不同。許多配電網僅是考慮線路故障對售電量的影響及配電設備壽命的影響，尚未將配電網故障對電力負荷（用戶）的負面影響作為配電網保護的目的。
隨著我國經濟的發展，電力用戶用電的依賴性越來越強，供電可靠性和供電電能質量成為配電網的工作重點，而配電網饋線保護的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質量，具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復供電。具體實現方式有以下幾種：
2.1傳統的電流保護
過電流保護是最基本的繼電保護之一。考慮到經濟原因，配電網饋線保護廣泛采用電流保護。配電線路一般很短，由于配電網不存在穩定問題，為了確保電流保護動作的選擇性，采用時間配合的方式實現全線路的保護。常用的方式有反時限電流保護和三段電流保護，其中反時限電流保護的時間配合特性又分為標準反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限，參見式（1）、（2）、（3）和（4）。這類保護整定方便、配合靈活、價格便宜，同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖，以提高可靠性；增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。
電流保護實現配電網保護的前提是將整條饋線視為一個單元。當饋線故障時，將整條線路切掉，并不考慮對非故障區域的恢復供電，這些不利于提高供電可靠性。另一方面，由于依賴時間延時實現保護的選擇性，導致某些故障的切除時間偏長，影響設備壽命。
2.2重合器方式的饋線保護
實現饋線分段、增加電源點是提高供電可靠性的基礎。重合器保護是將饋線故障自動限制在一個區段內的有效方式「參考文獻。參見圖1，重合器R位于線路首端，該饋線由A、B、C三個分段器分為四段。當AB區段內發生故障F1，重合器R動作切除故障，此后，A、B、C分段器失壓后自動斷開，重合器R經延時后重合，分段器A電壓恢復后延時合閘。同樣，分段器B電壓恢復后延時合閘。當B合閘于故障后，重合器R再次跳開，當重合器第二次重合后，分段器A將再次合閘，此后B將自動閉鎖在分閘位置，從而實現故障切除、故障隔離及對非故障段的恢復供電。
目前在我國城鄉電網改造中仍有大量重合器得到應用，這種簡單而有效的方式能夠提高供電可靠性，相對于傳統的電流保護有較大的優勢。該方案的缺點是故障隔離的時間較長，多次重合對相關的負荷有一定影響。
2.3基于饋線自動化的饋線保護
配電自動化包括饋線自動化和配電管理系統，其中饋線自動化實現對饋線信息的采集和控制，同時也實現了饋線保護。饋線自動化的核心是通信，以通信為基礎可以實現配電網全局性的數據采集與控制，從而實現配電SCADA、配電高級應用（PAS）。同時以地理信息系統（GIS）為平臺實現了配電網的設備管理、圖資管理，而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網保護與監控、配電網管理的全方位自動化運行管理系統。參見圖2所示系統，這種饋線自動化的基本原理如下：當在開關S1和開關S2之間發生故障（非單相接地），線路出口保護使斷路器B1動作，將故障線路切除，裝設在S1處的FTU檢測到故障電流而裝設在開關S2處的FTU沒有故障電流流過，此時自動化系統將確認該故障發生在S1與S2之間，遙控跳開S1和S2實現故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器，最后合上聯絡開關S3完成向非故障區域的恢復供電。
這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護、RTU遙控及重合閘的多種方式，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時間內實現故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內實現恢復供電。該方案是目前配網自動化的主流方案，能夠將饋線保護集成于一體化的配電網監控系統中，從故障切除、故障隔離、恢復供電方面都有效地提高了供電可靠性。同時，在整個配電自動化中，可以加裝電能質量監測和補償裝置，從而在全局上實現改善電能質量的控制。
三。饋線保護的發展趨勢
目前，配電自動化中的饋線自動化較好地實現了饋線保護功能。但是隨著配電自動化技術的發展及實踐，對配電網保護的目的也要悄然發生變化。最初的配電網保護是以低成本的電流保護切除饋線故障，隨著對供電可靠性要求的提高，又出現以低成本的重合器方式實現故障隔離、恢復供電，隨著配電自動化的實施，饋線保護體現為基于遠方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎上，配電網通信得到充分重視，成本自動化的核心。目前國內的主流通信方式是光纖通信，具體分為光纖環網和光纖以太網。建立在光纖通信基礎上的饋線保護的實現由以下三部分組成：
1）電流保護切除故障；
2）集中式的配電主站或子站遙控FTU實現故障隔離；
3）集中式的配電主站或子站遙控FTU實現向非故障區域的恢復供電。
這種實現方式實質上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復供電。如果能夠解決饋線故障時保護動作的選擇性，就可以大大提高饋線保護的性能，從而一次性地實現故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護裝置利用快速通信協同動作，共同實現有選擇性的故障隔離，這就是饋線系統保護的基本思想。
四。饋線系統保護基本原理
4.1基本原理
饋線系統保護實現的前提條件如下：
1）快速通信；
2）控制對象是斷路器；
3）終端是保護裝置，而非TTU.
在高壓線路保護中，高頻保護、電流差動保護都是依靠快速通信實現的主保護，饋線系統保護是在多于兩個裝置之間通信的基礎上實現的區域性保護。基本原理如下：
參見圖3所示典型系統，該系統采用斷路器作為分段開關，如圖A、B、C、D、E、F.對于變電站M，手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應于C至F之間的部分。N側的饋線系統保護則控制開關A、B、C、D的保護單元UR1至UR7組成。
當線路故障F1發生在BC區段，開關A、B處將流過故障電流，開關C處無故障電流。但出現低電壓。此時系統保護將執行步驟：
Step1：保護起動，UR1、UR2、UR3分別起動；
Step2：保護計算故障區段信息；
Step3：相鄰保護之間通信；
Step4：UR2、UR3動作切除故障；
Step5：UR2重合。如重合成功，轉至Step9；
Step6：UR2重合于故障，再跳開；
Step7：UR3在T內未測得電壓恢復，通知UR4合閘；
Step8：UR4合閘，恢復CD段供電，轉至Step10；
Step9：UR3在T時間內測得電壓恢復，UR3重合；
Step10：故障隔離，恢復供電結束。
4.2故障區段信息
定義故障區段信息如下：
邏輯1：表示保護單元測量到故障電流，
邏輯0：表示保護單元未測量到故障電流，但測量到低電壓。
當故障發生后，系統保護各單元向相鄰保護單元交換故障區段，對于一個保護單元，當本身的故障區段信息與收到的故障區段信息的異或為1時，出口跳閘。
為了確保故障區段信息識別的正確性，在進行邏輯1的判斷時，可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。
4.3系統保護動作速度及其后備保護
為了確保饋線保護的可靠性，在饋線的首端UR1處設限時電流保護，建議整定時間內0.2秒，即要求饋線系統保護在200ms內完成故障隔離。
在保護動作時間上，系統保護能夠在20ms內識別出故障區段信息，并起動通信。光纖通信速度很快，考慮到重發多幀信息，相鄰保護單元之間的通信應在30ms內完成。斷路器動作時間為40ms~100ms.這樣，只要通信環節理想即可實現快速保護。
4.4饋線系統保護的應用前景
饋線系統保護在很大程度上沿續了高壓線路縱聯保護的基本原則。由于配電網的通信條件很可能十分理想。在此基礎之上實現的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統保護利用通信實現了保護的選擇性，將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復故障一次性完成，具有以下優點：
（1）快速處理故障，不需多次重合；
（2）快速切除故障，提高了電動機類負荷的電能質量；
（3）直接將故障隔離在故障區段，不影響非故障區段；
（4）功能完成下放到饋線保護裝置，無需配電主站、子站配合。
四。系統保護展望
繼電保護的發展經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機型。微機保護在擁有很強的計算能力的同時，也具有很強的通信能力。通信技術，尤其是快速通信技術的發展和普及，也推動了繼電保護的發展。系統保護就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護裝置共同構成的區域行廣義保護。
電流保護、距離保護及主設備保護都是采集就地信息，利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯保護則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換，進行處于異地的兩個裝置協同動作。近年來出現的分布式母差保護則是利用快速的通信網絡實現多個裝置之間的快速協同動作如果由位于廣域電網的不同變電站的保護裝置共同構成協同保護則很可能將繼電保護的應用范圍提高到一個新的層次。這種協同保護不僅可以改進保護間的配合，共同實現性能更理想的保護，而且可以演生于基于繼電保護相角測量的穩定監控協系統，基于繼電保護的高精度多端故障測距以及基于繼電保護的電力系統動態模型及動態過程分析等應用領域。目前，在輸電網中已經出現了基于GPS的動態穩定系統和分散式行波測距系統。在配電網，伴隨賊配電自動化的開展。配電網饋線系統保護有可能率先得到應用。
第5篇：繼電保護基本原理及應用范文
關鍵詞：距離保護 重合閘 零序電流保護
220kv電網線路中的距離保護方式是以距離測量元件為基礎構成的保護裝置。該套保護方式所涉及的內容比較廣闊，主要包括以下幾個要素：故障啟動、故障距離測量、相應的邏輯時間回路與電壓回路斷線閉鎖。在220kV 電網線路中，采取距離保護策略首先要做好設計工作，配合零序電流保護和重合閘的設計進行線路保護。本文對此進行詳細的分析。
一、220kV 線路保護的基本原理
1、220kV電網線路中距離保護的相關原理
所謂的距離保護方式其實是通過對短路時電壓電流會同時發生轉變這一現象的利用，計算出電壓與電流的比值，反映故障點到保護安裝處的距離的工作保護。距離保護的具體實現方法是通過測量短路點至保護安裝處的阻抗實現的，因為線路的阻抗成正比于線路長度。距離保護的構成。距離保護一般由啟動、測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成。阻抗繼電器及其動作特性。在距離保護中，阻抗繼電器的作用就是在系統發生短路故障時，通過測量故障環路上的測量阻抗 Zm，并將它與整定阻抗 Zset相比較，以確定出故障所處的區段，在保護范圍內部發生故障時，給出動作信號。阻抗繼電器動作區域的形狀稱為動作特性。動作區域為圓形時，稱為圓特性，動作區域為四邊形時，稱為四邊形特性。
2、自動重合閘的基本原理
一般情況下，該種問題會經常出現在電線路上，而且是往往是在一瞬間發生的，在線路被繼電保護迅速斷開以后，電弧即行熄滅，此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能夠恢復正常供電。在電力系統中，當斷路器跳閘后自動重合閘能夠自動地將斷路器重新合閘。這樣，在線路被斷開后再進行一次合閘，大大提高了供電的可靠性。由于重合閘裝置本身投資很低，工作可靠，因此，在電力系統中得到了廣泛的應用。
二、220kV 線路距離保護方案設計
不管是什么樣的電網系統，短路是最常見到的一種線路問題，在本文中配置的保護系統其實主要針對的問題也是短路。要相應地配備其三段式相間距離，三段式接地距離，而高壓電網線路采用的是中性點接地，當中性點接地系統出現單相接地故障時，會產生很大的零序電流，所以也要配備四段式零序方向電流保護。對于高壓線路，一般采用單相自動重合閘的方式。
1、保護總體功能設計
220kV的電網線路是本設計方案主要的應用對象，220kV 高壓線路為了快速切除全線故障以保證系統穩定都采用了縱聯保護，但縱聯保護不能對相鄰線路故障起后備保護作用。雖然現在220kV 高壓線路都采用雙套縱聯保護和斷路器失靈保護以加強近后備保護，但并未完全擯棄遠后備保護，遠后備保護都由距離保護或零序電流保護來完成。本保護方案沒有設計縱聯保護功能，僅設計了后備保護方案。其保護功能配置如下：
（ 1） 三段式相間距離保護；
（ 2） 三段式接地距離保護；
（ 3） 四段式零序電流保護；
（ 4） 過負荷保護；
（ 5） 過電流保護；
（ 6） 單相自動重合閘。
在電網系統的總控保護元件的數量最好是兩個，主啟動元件為反映任何一相相電流突變量的啟動元件，然后設置零序輔助啟動元件，輔助啟動元件主要為了防止經大電阻接地時突變量啟動元件靈敏度不夠。判據條件如下：
2、零序方向電流保護的設計
3、重合閘的設計
設計一個單相自動重合閘，并將該設計和繼電保護進行加速配合。手合重合閘時，零序保護的各段加速均帶 100ms 的延時，以防保護誤動作。零序 I 段可經控制字整定為帶150ms 固定延時出口或瞬時出口，以滿足特殊情況要求。如下圖表所示：
結語：
在經濟飛速發展的當下，我們對電力的需求量也在不斷地增多，在這種情況下高壓電網的大量出現是一種必須，為了保障電網系統的安全運行，我們必須要提高繼電保護裝置的研究。本文對主要應用于高壓電網保護的距離保護原理、構成、動作方式進行了簡單的闡述，希望能夠為同行提供一定的參考價值，共同致力于電網綜合服務能力的提高。
參考文獻：
[1]蔣忠江. 勝利油田220kV線路保護改造問題研究[D].山東大學，2012.
第6篇：繼電保護基本原理及應用范文
關鍵詞：電力系統；繼電保護技術
中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A
電力作為當今社會的主要能源，對國民經濟的發展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。現代電力系統是-個由電能產生、輸送、分配和用電環節組成的大系統。電力系統的飛速發展對電力系統的繼電保護不斷提出新的要求，近年來，電子技術及計算機通信技術的飛速發展為繼電保護技術的發展注入了新的活力。如何正確應用繼電保護技術來遏制電氣故障，提高電力系統的運行效率及運行質量已成為迫切需要解決的技術問題。
1 繼電保護發展現狀
電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。
建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有。在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。上世紀50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍。對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國己建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術 的發展奠定了堅實基礎。
2 電力系統中繼電保護的配置與應用
2.1 繼電保護裝置的任務
繼電保護主要利用電力系統中原件發生短路或異常情況時電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來構成繼電保護動作。繼電保護裝置的任務在于：在供電系統運行正常時，安全地。完整地監視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據；供電系統發生故障時，自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行；當供電系統中出現異常運行工作狀況時，它應能及時準確地發出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。
2.2 繼電保護裝置的基本要求
2.2.1 選擇性：當供電系統中發生故障時，應斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。
2.2.2 靈敏性：保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內，不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣，保護裝置均不應產生拒絕動作；但在保護區外發生故障時，又不應該產生錯誤動作。
2.2.3 速動性：是指保護裝置應盡可能快地切除短路故障。縮短切除故障的時間以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件，同時還提高了發電機并列運行的穩定眭。
2.2.4 可靠性：保護裝置不能滿足可靠性的要求，反而會成為擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性，必須確保保護裝置的設計原理、整定訓算、安裝調試正確無誤；同時要求組成保護裝置的各元件的質量可靠、運行維護得當、系統簡化有效，以提高保護的可靠性。
2.3 保護裝置的應用
繼電保護裝置廣泛應用于工廠企業高壓供電系統、變電站等，用于高壓供電系統線路保護、主變保護、電容器保護等。高壓供電系統分母線繼電保護裝置的應用，對于不并列運行的分段母線裝設電流速斷保護，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動解除。另外，還應裝設過電流保護，對于負荷等級較低的配電所則可不裝設保護。變電站繼電保護裝置的應用包括：①線路保護：一般采用二段式或三段式電流保護，其中一段為電流速斷保護，二段為限時電流速斷保護，三段為過電流保護。②母聯保護：需同時裝設限時電流速斷保護和過電流保護。③主變保護：主變保護包括主保護和后備保護，主保護一般為重瓦斯保護、差動保護，后備保護為復合電壓過流保護、過負荷保護。④電容器保護：對電容器的保護包括過流保護、零序電壓保護、過壓保護及失壓保護。
隨著繼電保護技術的飛速發展，微機保護的裝置逐漸投入使用，由于生產廠家的不同、開發時間的先后，微機保護呈現豐富多彩、各顯神通的局面，但基本原理及要達到的目的基本一致。
3 繼電保護裝置的維護
值班人員定時對繼電保護裝置巡視和檢查，并做好各儀表的運行記錄。在繼電保護運行過程中，發現異常現象時，應加強監視并向主管部門報告。建立崗位責任制，做到每個盤柜有值班人員負責。做到人人有崗、每崗有人。值班人員對保護裝置的操作，一般只允許接通或斷開壓板，切換開關及卸裝熔絲等工作，工作過程中應嚴格遵守電業安全工作規定。
做好繼電保護裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進行，防止誤碰運行設備，注意與帶電設備保持安全距離，避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。對微機保護的電流、電壓采樣值每周記錄一次，每月對微機保護的打印機進行定期檢查并打印。定期對繼電保護裝置檢修及沒備查評：
①檢查二次設備各元件標志、名稱是否齊全；②檢查轉換開關、各種按鈕、動作是否靈活無卡涉，動作靈活。接點接觸有無足夠壓力和燒傷；③檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好；④檢查各盤柜上表計、繼電器及接線端子螺釘有無松動；⑤檢查電壓互感器、電流互感器二次引線端子是否完好；⑥配線是否整齊，固定卡子有無脫落；⑦檢查斷路器的操作機構動作是否正常。
根據每年對繼電保護裝置的定期查評，按情節將設備分為三類：經過運行檢驗，技術狀況良好無缺陷，能保證安全、經濟運行的設備為一類設備；設備基本完好、個別零件雖有一般缺陷，但尚能安全運行，不危及人身、設備安全為二類設備。有重大缺陷的設備，危及安全運行，出力降低，“三漏”情況嚴重的設備為三類。如發現繼電保護有缺陷必須及時處理，嚴禁其存在隱患運行。對有缺陷經處理好的繼電保護裝置建立設備缺陷臺帳，有利于今后對其檢修工作。
隨著電力系統的高速發展和計算機通信技術的進步，繼電保護技術的發展向計算機化、網絡化、-體化、智能化方向發展，這對繼電保護工作者提出了新的挑戰。只有對繼電保護裝置進行定期檢查和維護，按時巡檢其運行狀況，及時發現故障并做好處理，保證系統無故障設備正常運行，提高供電可靠性。
參考文獻
第7篇：繼電保護基本原理及應用范文
【關鍵詞】配電；保護；技術
【中圖分類號】F407.67 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0008-01
1、饋線保護的技術
隨著我國經濟的發展，電力用戶用電的依靠性越來越強，供電可靠性和供電電能質量成為配電網的工作重點，而配電網饋線保護的主要作用也成為提高供電可靠性和提高電能質量，具體包括饋線故障切除、故障隔離和恢復供電。具體實現方式有以下幾種：
1.1 傳統的電流保護過電流保護是最基本的繼電保護之一。考慮到經濟原因，配電網饋線保護廣泛采用電流保護。常用的方式有反時限電流保護和三段電流保護，其中反時限電流保護的時間配合特性又分為標準反時限、非常反時限、極端反時限和超反時限。這類保護整定方便、配合靈活、價格便宜，同時可以包含低電壓閉鎖或方向閉鎖，以提高可靠性；增加重合閘功能、低周減載功能和小電流接地選線功能。
1.2 基于饋線自動化保護配電自動化包括饋線自動化和配電治理系統，其中饋線自動化實現對饋線信息的采集和控制，同時也實現了饋線保護。饋線自動化的核心是通信，以通信為基礎可以實現配電網全局性的數據采集與控制，從而實現配電SCADA、配電高級應用（PAS）。同時以地理信息系統（GIS）為平臺實現了配電網的設備治理、圖資治理，而SCADA、GIS和PAS的一體化則促使配電自動化成為提供配電網保護與監控、配電網治理的全方位自動化運行治理系統。這種饋線自動化的基本原理如下：當在開關s1和開關S2之間發生故障（非單相接地），線路出口保護使斷路器B1動作，將故障線路切除，裝設在S1處的FTU檢測到故障電流而裝設在開關s2處的FTU沒有故障電流流過，此時自動化系統將確認該故障發生在S1與S2之間，遙控跳開S1和S2實現故障隔離并遙控合上線路出口的斷路器，最后合上聯絡開關s3完成向非故障區域的恢復供電。
這種基于通信的饋線自動化方案以集中控制為核心，綜合了電流保護、RTU遙控及重合閘的多種方式，能夠快速切除故障，在幾秒到幾十秒的時間內實現故障隔離，在幾十秒到幾分鐘內實現恢復供電。該方案是目前配網自動化的主流方案，能夠將饋線保護集成于一體化的配電網監控系統中，從故障切除、故障隔離、恢復供電方面都有效地提高了供電可靠性。
2、現代饋線保護
配電自動化中的饋線自動化較好地實現了饋線保護功能。但是隨著配電自動化技術的發展及實踐，對配電網保護的目的也要悄然發生變化。最初的配電網保護是以低成本的電流保護切除饋線故障，隨著對供電可靠性要求的提高，又出現以低成本的重合器方式實現故障隔離、恢復供電，隨著配電自動化的實施，饋線保護體現為基于遠方通信的集中控制式的饋線自動化方式。在配電自動化的基礎上，配電網通信得到充分重視，成本自動化的核心。目前國內的主流通信方式是光纖通信，具體分為光纖環網和光纖以太網。建立在光纖通信基礎上的饋線保護的實現由以下三部分組成：①電流保護切除故障；②集中式的配電主站或子站遙控FTU實現故障隔離；③集中式的配電主站或子站遙控FTU實現向非故障區域的恢復供電。
這種實現方式實質上是在自動裝置無選擇性動作后的恢復供電。假如能夠解決饋線故障時保護動作的選擇性，就可以大大提高饋線保護的性能，從而一次性地實現故障切除與故障隔離。這需要饋線上的多個保護裝置利用快速通信協同動作，共同實現有選擇性的故障隔離，這就是饋線系統保護的基本思想。
3、饋線系統保護技術
3.1 基本原理饋線系統保護實現的前提條件如下：①快速通信；②控制對象是斷路器；③終端是保護裝置，而非TTU。
在高壓線路保護中，高頻保護、電流差動保護都是依靠快速通信實現的主保護，饋線系統保護是在多于兩個裝置之間通信的基礎上實現的區域性保護。基本原理如下：該系統采用斷路器作為分段開關，A、B、c、D、E、F對于變電站M，手拉手的線路為A至D之間的部分。變電站N則對應于c至F之間的部分。N側的饋線系統保護則控制開關A、B、C、D的保護單元URl至UR7組成。
當線路故障F1發生在BC區段，開關A、B處將流過故障電流，開關c處無故障電流。但出現低電壓。
3.2 故障區段信息定義故障區段信息如下：
邏輯1：表示保護單元測量到故障電流，
邏輯o：表示保護單元未測量到故障電流，但測量到低電壓。
當故障發生后，系統保護各單元向相鄰保護單元交換故障區段，對于一個保護單元，當本身的故障區段信息與收到的故障區段信息的異或為1時，出口跳閘。
為了確保故障區段信息識別的正確性，在進行邏輯1的判定時，可以增加低壓閉鎖及功率方向閉鎖。
3.3 系統保護動作速度及其后備保護為了確保饋線保護的可靠性，在饋線的首端URl處設限時電流保護，建議整定時間內0.2秒，即要求饋線系統保護在200ms內完成故障隔離。
在保護動作時間上，系統保護能夠在20ms內識別出故障區段信息，并起動通信。光纖通信速度很快，考慮到重發多幀信息，相鄰保護單元之間的通信應在30ms內完成。斷路器動作時間為40ms～100ms，這樣，只要通信環節理想即可實現快速保護。
3.4 饋線系統保護的應用前景饋線系統保護在很大程度上沿續了高壓線路縱聯保護的基本原則。由于配電網的通信條件很可能十分理想。在此基礎之上實現的饋線保護功能的性能大大提高。饋線系統保護利用通信實現了保護的選擇性，將故障識別、故障隔離、重合閘、恢復故障一次性完成，具有以下優點：①快速處理故障，不需多次重合；②快速切除故障，提高了電動機類負荷的電能質量；③直接將故障隔離在故障區段，不影響非故障區段；④功能完成下放到饋線保護裝置，無需配電主站、子站配合。
4、未來保護技術
繼電保護的發展經歷了電磁型、晶體管型、集成電路型和微機型。微機保護在擁有很強的計算能力的同時，也具有很強的通信能力。通信技術，尤其是快速通信技術的發展和普及，也推動了繼電保護的發展。系統保護就是基于快速通信的由多個位于不同位置的保護裝置共同構成的區域行廣義保護。
電流保護、距離保護及主設備保護都是采集就地信息，利用局部電氣量完成故障的就地切除。線路縱聯保護則是利用通信完成兩點之間的故障信息交換，進行處于異地的兩個裝置協同動作。近年來出現的分布式母差保護則是利用快速的通信網絡實現多個裝置之間的快速協同動作假如由位于廣域電網的不同變電站的保護裝置共同構成協同保護則很可能將繼電保護的應用范圍提高到一個新的層次。這種協同保護不僅可以改進保護問的配合，共同實現性能更理想的保護，而且可以演生于基于繼電保護相角測量的穩定監控協系統，基于繼電保護的高精度多端故障測距以及基于繼電保護的電力系統動態模型及動態過程分析等應用領域。目前，在輸電網中已經出現了基于GPS的動態穩定系統和分散式行波測距系統。在配電網，伴隨賊配電自動化的開展。配電網饋線系統保護有可能率先得到應用。
第8篇：繼電保護基本原理及應用范文
關鍵詞:虛擬儀器;微機保護;實驗系統
中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)19-5381-02
繼電保護裝置是一種利用電磁感應原理而發展起來的電力系統保護裝置,隨著電子技術和網絡通信技術的飛速發展,目前已經發展到微機型階段,并且利用軟件技術可以實現由軟件技術驅動硬件而實現微機繼電保護,這就是目前研究很熱的技術――基于虛擬儀器技術的繼電保護系統。利用虛擬儀器技術實現的微機繼電保護裝置,具有傳統微機繼電保護裝置所不具備的優勢,例如控制更加安全可靠等。
本論文主要將虛擬技術應用于微機保護實驗系統,擬對基于虛擬儀器技術的微機保護系統進行開發,并從中找到可靠有效的微機保護實驗方法與建議,并和廣大同行分享。
1 微機繼電保護概述
1.1 微機繼電保護的基本構成
微機繼電保護裝置,其基本結構構成與普通的電力保護裝置一樣,也是有硬件和軟件兩大部分構成。硬件部分主要由數據采集系統、數據處理系統及邏輯判斷控制模塊等幾個部分構成,主要由數據采集模塊負責對電力系統的相關電參數實現檢測與采集,并將數據傳送至數據處理系統,數據經過運算之后,由邏輯判斷控制模塊調用軟件控制程序,并發出相應的控制信號,驅動保護裝置執行保護動作,從而實現電力繼電保護的功能。
隨著集成電子電路技術的發展,目前發展的微機型繼電保護裝置,其硬件系統主要由CPU(微處理器)主機系統、模擬量數據采集系統和開關量輸入/輸出系統三大部分組成,盡管結構構成已經發生一定變化,但其實實現繼電保護的基本原理仍是一樣的,由模擬量數據采集系統負責相關保護參數的采集,微機繼電保護裝置是以微處理器為核心,根據數據采集系統所采集到的電力系統的實時狀態數據,按照給定算法來檢測電力系統是否發生故障以及故障性質、范圍等,并由此做出是否需要跳閘或報警等判斷。
1.2 微機繼電保護裝置的特點
微機保護與常規保護相比具有以下優點:
1) 微機繼電保護裝置主要由微處理器為核心而構成的硬件系統,因此借助于現代功能強大的微處理器,微機型繼電保護裝置可以實現一定程度的智能化。
2) 相比于傳統的機械式硬件實現的硬件保護裝置,微機型繼電保護裝置能夠依靠數據采集模塊實現對相關參數的檢測與采集,整個過程實現數字化流程,這就為繼電保護裝置的控制功能的穩定性、可靠性提供了技術條件;另一方面,依靠微處理器內部的軟件程序,微機繼電保護裝置能夠進行周期性自檢,一旦發現自身硬件或者軟件發生故障,能夠立即實施報警,從而保障了繼電保護裝置功能的可靠性。
3) 傳統的機械式硬件實現的硬件保護裝置,其保護功能較為單一,僅僅是實現基本的保護功能,動作依靠一次性機械元件完成,一旦該部件發生故障,則整個繼電保護裝置無法工作;而微機型繼電保護裝置除了能夠利用弱電驅動控制實現繼電保護的功能外,還能夠依靠數據采集系統對整個電力系統的相關電力參數都實施監測與采集,通過程序的分析,實現對電力系統整體性能的檢測,保護功能大大豐富。
4) 傳統的機械式硬件實現的硬件保護裝置,其功能調試復雜,工作量大,而且極容易造成內部晶體管集成電路的失效,而現代微機繼電保護裝置,依靠內部的核心微處理器,能夠開發專用的人機交互系統,利用人機交互系統實現繼電保護裝置的調試,簡單易行,還可以自動對保護的功能進行快速檢查。
5) 利用微機的智能特點,可以采用一些新原理,解決一些常規保護難以解決的問題。例如,采用模糊識別原理或波形對稱原理識別判斷勵磁涌流,利用模糊識別原理判斷振蕩過程中的短路故障,采用自適應原理改善保護的性能等。
2 基于虛擬儀器的微機保護實驗系統開發設計
2.1 總體結構設計
本論文探討的是基于虛擬儀器技術的微機繼電保護系統,因此首先面臨選擇合適的虛擬儀器開發平臺的問題,這里選擇基于G語言的LabView開發平臺是目前國際最先進的虛擬儀器控制軟件,集中了對數據的采集、分析、處理、表達,各種總線接口、VXI儀器、GPIB及串口儀器驅動程序的編制。基于虛擬儀器的微機繼電保護裝置系統,是利用虛擬儀器開發平臺,構建虛擬的微機繼電保護裝置,實現完整的微機繼電保護裝置的全部功能,并對設計的虛擬繼電保護裝置進行評估和改進,從而完成微機繼電保護系統設計的一種設計手段。
利用虛擬儀器技術進行微機繼電保護系統的開發設計,從具體設計流程來說,主要從以下幾個環節入手進行總體結構的設計:
根據微機繼電保護系統的設計目標、設計功能,列出所需要的相關硬件,構建整體微機繼電保護系統結構框架;另一方面,盡量采用模塊化的開發設計模式,將微機繼電保護系統按照不同的功能環節,設計各功能模塊之間的結構關系。
如下圖所示,是本論文所探討的利用虛擬儀器平臺所開發的微機繼電保護系統結構原理圖。這種方式既便于模塊的單獨調試,節省系統開發周期,又便于系統功能的改變,使系統具有更強的移植與升級功能。
如圖1所示,基于虛擬儀器技術的微機保護系統結構主要由一次系統、轉換模塊、數據采集模塊、保護測量模塊及保護決策軟件系統等幾部分構成,一次系統主要負責面向電網系統模擬設置合適的傳感器,將相關擬生成電網的二次側電壓、電流信號,信號經過轉換、調理電路變換成符合要求的-5V～+5V模擬信號送數據采集模塊,數據采集模塊主要由DAQ數據采集卡構成,能夠自動將模擬產生的模擬電壓信號進行A/D轉換,并進行初步的數據處理轉換再傳送給以虛擬微處理器為核心的保護決策模塊,最終將生成的繼電保護控制決策信號輸出到保護策略模塊,最終實現微機繼電保護系統的功能。
2.2 數據采集模塊的設計與實現
本文中微機實現的繼電保護實驗系統輸入信號來源于繼電保護測試儀,根據保護系統測試輸入信號的特點,本論文采用數據采集卡來負責數據的采集與高速傳輸。
2.2.1 數據采集卡的選擇
要實現基于虛擬儀器技術平臺的微機繼電保護系統,一次系統在完成相應電力系統電參數的傳感檢測之后,數據采集模塊要能夠按照微機繼電保護系統的功能于設計要求實現相應數據的轉換與采集,因此,數據采集卡的選擇成為整個微機繼電保護系統保護功能實現的關鍵。目前的數據采集卡,主要有12位或16位的DAQ數據采集卡,在具體決定選用12位還是16位的DAQ設備時,主要從采集精度和分辨率這兩個指標考慮,可以由給定的系統精度指標衡量出DAQ卡需要的整體精度。
在本論文中,這里選取PCI-1716數據采集卡。PCI-1716是研華公司的一款功能強大的高分辨率多功能PCI數據采集卡,它帶有一個250KS/s16位A/D轉換器,1K用于A/D的采樣FIFO緩沖器。PCI-1716可以提供16路單端模擬量輸入或8路差分模擬量輸入,也可以組合輸入。它帶有2個16位D/A輸出通道,16路數字量輸入/輸出通道和1個10MHz16位計數器通道。PCI-1716系列能夠為不同用戶提供專門的功能。
2.2.2 虛擬數據采集程序的實現
在選擇了數據采集卡硬件設備之后,需要借助于虛擬儀器平臺為整個系統設計虛擬護具采集程序。在具體進行設計時,由系統內部虛擬程序產生數據采集卡鎖需要的相應信號,具體來說就是CT、PT信號,因此,在具體編程時,首先將CT、PT信號傳輸至相應的濾波器,LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,根據需要可以設置成低通、高通、帶通、帶阻等類型的濾波器;其次,將經過數據濾波處理之后的數據進行輸出。數據采集模塊的程序如圖2所示。
2.3 微機保護模塊的設計與實現
既然在數據采集模塊之后需要進行數據的濾波,盡管LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,但是仍然需要借助于虛擬濾波模塊設計專用的濾波算法,而且在微機繼電保護系統中,對電力系統的繼電保護功能的實現,主要是由相應的濾波保護算法實現的,因此有必要為虛擬微機電力保護系統設計濾波保護算法程序。
本論文采用如下的設計方法對濾波保護算法進行設計:
1) 利用LabVIEW自帶的濾波器進行數據的排序濾波。
2) 按照系統保護功能所需要的數據頻帶,設置相應的低通、高通、帶通、帶阻等燈濾波保護功能。按照上述方法,基于虛擬儀器平臺的微機繼電保護系統,其濾波器輸入得到的數據序列,多數是傳感器采集到的電參數,如電壓和電流,而電壓和電流數據是離散的數字量序列,其中包含了大量的諧波干擾信號,因此有必要進行濾波。在本論文中,采用了二級濾波保護算法,即分別進行前置濾波和后置濾波,實現對數據的二級濾波保護,從而提高整個微機繼電保護系統的穩定性和可靠性。前置濾波模塊如圖3所示,后置濾波模塊如圖4所示。其中前置濾波模塊提供了差分濾波器、積分濾波器、級聯濾波器、半波和1/4周波傅立葉濾波器、半波和1/4周波沃爾氏濾波器,可以根據需要自行選擇;后置濾波模塊提供了平均值濾波器、中間值濾波器,也可以自由選擇。
3 結束語
利用虛擬儀器技術進行微機繼電保護裝置系統的設計開發,能夠很好的避免了實物硬件開發設計所帶來的周期較長、調試較復雜以及成本較高等劣勢,所有的開發設計任務全部在虛擬儀器平臺上完成。本論文將虛擬儀器技術應用到了微機保護裝置的設計,對于進一步提高微機繼電保護裝置的可靠性與穩定性具有優勢,同時借助于虛擬儀器技術的開發,能夠更好的實現電氣繼電保護功能的完善與提升。
參考文獻:
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[3] 張振華,許振宇,張月品.第三代微機保護的設計思想[J].電力自動化設備,1997,17(3):24-25.
第9篇：繼電保護基本原理及應用范文
關鍵詞：電流互感器；繼電保護；電流；影響；措施
中圖分類號：TM451 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-01
一、前言
在電力系統中，電流互感器的飽和與否對繼電保護裝置的影響非常大，會直接影響到繼電保護裝置的安全穩定運行，隨著社會工業的不斷發展，電力系統的供電容量也不斷地增大，但是系統短路電流也在急劇增加，電力系統中的電流互感器飽和問題也日益突出，對繼電保護產生重要影響，本文對其進行了簡單的論述，并提出了一些具體的解決措施，希望對電力系統的安全、穩定運行提供一定的幫助。
二、電流互感器原理
電流互感器簡稱CT，其原理是依據電磁感應原理，將一次回路中的大電流變化成二次回路中的小電流，然后供給測量儀器繼電保護裝置或者其他的類似裝置，電流互感器的主要用途是對被測電流進行變換，其優點就是比普通的變壓器輸出的容量小，按照其性能和用途可以分為兩大類，一類是用來測量用電流互感器，另一類是用來保護用電互感器。
三、電流互感器飽和對繼電保護影響的基本原理
電流互感器的飽和對繼電保護裝置影響非常大，想要繼電保護裝置能夠安全穩定運行，電流互感器就必須要真實的反應一次電流的波形，尤其是當出現故障的時候，電流互感器不僅要反映出故障電流的大小，還要反映出電流的波形和相位，以及電流的變化率。電流互感器的飽和分兩種，一種是穩態飽和，另一種是暫態飽和，而使電流互感器飽和的原因有很多，如電流非周期分量的大小、二次側負荷大小及鐵芯剩磁、一次系統的時間常數的大小等。
（1）穩態飽和主要是由于一次電流的值過大，致使二次電流不能正確傳變一次電流。
（2）暫態飽和主要是由于大量的非周期分量進入電流互感器飽和區造成的。
電流互感器的飽和，嚴重影響了繼電保護裝置的穩定運行，使其不能安全、快速的進行工作，使其保護拒動、延遲動作等，極大的降低了繼電保護裝置的測量故障的準確性。
四、電流互感器對繼電保護裝置的影響
（一）電流互感器對電流保護的影響
等效動作判斷依據為：I J>I p；
I J：是繼電器短路的電流二次值；
I p：是電流繼電器的定值；
根據以上式子可知，當電流互感器處于飽和狀態時，二次側的等效動作變小，使得保護產生拒動。
（二）電流互感器飽和對速斷保護的影響
電流速斷保護是指當電流增大時的瞬時保護動作，當被繼電保護的區域出現短路時，短路電流中的非周期分量變大，電流互感器處于飽和狀態，使得繼電保護裝置的電流小于實際電流，達不到速斷保護的動作值，這樣就極大的影響到了速斷保護的工作，只有當電流互感器恢復正常時速斷保護才能正常工作。
（三）電流互感器飽和對母線的影響
電流互感器的飽和使得母線保護在設計和整定時面臨許多困難，電流互感器的母線多數都采用電流差動式保護，利用對CT二次測電流瞬時值差動的原理，可以實現對母線的快速保護，當電流互感器出現飽和狀態時，使得二次測電流差動原理遭到破壞，導致保護誤動作，由此可見，電流互感器的飽和對母線的影響非常嚴重，我們必須認真研究保護閉鎖和開放時刻，盡量避開CT飽和對保護的不良影響。
（四）電流互感器對方向縱聯保護的影響
當電流互感器處于飽和狀態時，只要電流方向不發生故障，方向縱聯保護一般不會出現故障，除非出現區外故障，此刻的測保護檢測到的故障電流超過了方向縱聯保護啟動電流，而線路負荷端的保護卻因為電流互感器處于飽和狀態而未持續發出區外故障閉鎖信號，使得方向縱聯保護出現誤動。
五、防治電流互感器飽和對策
電流互感器對繼電保護裝置影響非常大，繼電保護裝置能否正常、安全工作取決于電流互感器的飽和與否，避免電流互感器的飽和，具體措施如下：
（1）避免CT飽和：CT飽和也受電流互感器二次負載阻抗的大小影響，所以，要選用額定阻抗和額定容量較大的電流互感器，減少電流互感器的二次阻抗，因為電流互感器的額定二次電流是5A和1A，相同容量下的二次電流5A要比1A的允許二次阻抗差25倍，所以要盡量提高CT的允許二次阻抗值。
（2）采用TP類電流互感器：這類的電流互感器適用于短路電流中非周期分量暫態影響的情況，TP類電流互感器一般在最嚴重的暫態條件下不飽和，二次電流的誤差在規定范圍內。
（3）采用抗飽和的繼電保護裝置：應該采用對電流飽和不敏感的保護原理和對電流互感器飽和不敏感的數字保護裝置。
（4）盡量將繼電保護裝置就地安裝：繼電保護裝置就地安裝可以縮短二次電纜的長度，減少互感器負擔，避免飽和。
此外，目前國內外的主要抗飽和方法有很多，比如：波形判據法、局部測算法、使用飽和發生器、增大保護級CT變比、限制短路電流、減少CT的二次額定電流等等。
六、結束語
綜上所述，電流互感器的選擇與配置不當，會直接引起繼電保護裝置的不正確動作，造成電力故障，在繼電保護裝置中，電流互感器對繼電保護的正確、快速動作起著決定性作用，所以，電流互感器的飽和也直接影響著繼電裝置的可靠運行，本文對電流互感器的原理進行介紹，分析了電流互感器對繼電保護裝置的影響，也提出了一些解決措施，希望對電力系統的安全穩定運行提供借鑒。
參考文獻：
[1]李升健，黃燦英，諶爭鳴.保護用電流互感器的性能驗算方法及實例分析[J].電工技術，2013（10）：59-60.
