繼電保護裝置的基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇繼電保護裝置的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：繼電保護

1 繼電保護裝置的作用和任務

在供電系統發生故障時，必須有相應的保護裝置盡快地將故障切除，以防故障擴大。當發生用電設備有危害性的不正常工作狀態時，應及時發信號告知值班人員，消除不正常的工作狀態，以保證電氣設備正常、可靠地運行。

基本任務如下：

①當發生故障時能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統中切除，使故障元件免遭破壞。②當出現不正常工作狀態時，繼電保護裝置動作發出信號，以便告知運行人員及時處理，保證安全供電。③繼電保護裝置還可以和供電系統的自動裝置配合，大大縮短停電時間，從而提高供電系統運行的可靠性。

2 繼電保護裝置的基本原理和組成

供電系統發生故障之后，總是隨著電流的驟增、電壓的迅速降低、線路測量阻抗減小以及電流、電壓之間相位角的變化等。因此，利用這些基本參數的變化，可以構成不同原理的繼電保護。一般情況下，整套保護裝置由測量部分、邏輯部分和執行部分組成。

2.1 測量部分 測量從被保護對象輸入的有關電氣量，如電流、電壓等，并與給定的整定值進行比較，輸出比較結果，從而判斷保護裝置是否應該動作。

2.2 邏輯部分 根據測量部分輸出的檢測量和輸出的邏輯關系，進行邏輯判斷，以便確定是否應該使斷路跳閘或發出信號，并將有關命令輸入執行部分。

2.3 執行部分 根據邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務，如跳閘或發出信號等操作。

3 對繼電保護裝置的基本要求

3.1 選擇性

繼電保護動作的選擇性是指供電系統中發生故障時，距故障點最近的保護裝置首先動作，將故障元件切除，使故障范圍量減小，保證非故障部分繼續安全運行。

3.2 速動性

快速地切除故障，可以縮小故障設備或元件的損壞程度，減小因故障帶來的損失和在故障時大電流、低電壓等異常參數下的工作時間。

3.3 靈敏性

在系統中發生短路時，不論短路點的位置、短路的類型、最大運行方式還是最小運行方式，要求保護裝置都能正確、靈敏地動作。繼電保護越靈敏越能可靠地反映應該動作的故障。但也容易產生在不要求其動作情況下的誤動作。因此，靈敏性與選擇性也是互相矛盾的，應該綜合分析。通常用繼電保護運行規程中規定的靈敏系數來進行合理的配合。

3.4 可靠性

保護裝置在其保護范圍內發生故障或出現不正常工作狀態時，能可靠地動作而不拒動；而在其保護范圍外發生故障或者系統內設有故障時，保護裝置不能誤動，這種性能要求稱為可靠性。保護裝置的拒動和誤動都將給運行中的供電系統造成嚴重的后果。隨著供電系統的容量不斷擴大以及電網結構的日趨復雜，除滿足上述四點基本要求外，還要求節省投資，保護裝置便于調試及維護，并盡可能滿足系統運行的靈活性。

4 幾種常用電流保護的分析

4.1 反時限過電流保護繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。反時限過電流保護雖外部接線簡單，但內部結構十分復雜，調試比較困難；在靈敏度和動作的準確性、速動性等方面也遠不如電磁式繼電器構成的繼電保護裝置。

4.2 定時限過電流保護繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內是連續可調的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。繼電器的構成。定時限過電流保護是由電磁式時間繼電器(作為時限元件)、電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般采用直流操作，須設置直流屏。

定時限過電流保護的基本原理。在10kV中性點不接地系統中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構成。保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。

動作電流的整定計算。過流保護裝置中的電流繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護線路中可能出現的最大負荷電流來考慮的。也就是只有在被保護線路故障時才啟動，而在最大負荷電流出現時不應動作。提高不拒動和誤動作，是繼電保護可靠性的核心。為了確保供電系統的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置并準確整定各項相關定值，從而保證系統的正常運行。

5 繼電保護的現狀與發展趨勢

近20年來，微機型繼電保護裝置在我國電力系統中獲得了廣泛應用，常規的電磁型、電動型、整流型、晶體管型以及集成電路型繼電器已經逐漸被淘汰。以往，繼電保護裝置與繼電保護原理是一一對應的，不同的保護原理必須用不同的硬件電路實現。微機繼電保護的誕生與應用徹底改變了這一狀況。微機繼電保護硬件的通用性和軟件的可重構性，使得在通用的硬件平臺上可以實現多種性能更加完善、功能更加復雜的繼電保護原理。一套微機保護往往采用了多種保護原理，例如，高壓線路保護裝置具有高頻閉鎖距離、高頻閉鎖方向相間阻抗、接地阻抗、零序電流保護及自動重合閘功能。微機保護還可以方便地實現一些常規保護難以實現的功能，如工頻變化量阻抗測量和工頻變化量方向判別。

微機繼電保護裝置一般采用插件結構，通常包含交流變換插件、模數轉換和微處理器插件、人機管理開關量輸入插件、電源插件和繼電器插件等。隨著微處理器技術的發展，內部集成的資源越來越多，一個處理器芯片往往就是一個完整的微處理器系統，使得硬件設計變得非常簡單。較復雜的微機保護裝置通常采用CPU結構。多個保護CPU通過串行通信總線與人機管理CPU相連。通過裝置面板上的鍵盤和液晶顯示實現對保護CPU的調試與定值設置，人機管理CPU設計通過現場通信總線與調度直接連接，便于實現變電站無人值守和綜合自動化。

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關鍵詞：繼電保護；故障分析系統；應用

對于維持電力系統安全穩定運行而言，繼電保護裝置起著關鍵性的作用。電力系統是個整體，在其運行過程中，會受到天氣氣候，人為操作以及突發災難等的影響，從而給電力系統的穩定運行帶來一定的挑戰。繼電保護系統的正常運行，能夠在電力系統發生故障的時候及時切除故障，從而控制故障范圍的延伸，減小故障帶來的損失。所以，繼電保護裝置已經成為保障現代電力系統安全穩定不可缺少的設備。

1 繼電保護基本原理

繼電保護是一種電力系統自動保護裝置，它由三部分組成，分別是測量部分、邏輯部分和執行部分。其中測量部分是指將被保護對象的輸入信號和設定的整定值進行比較，從而使保護裝置能夠實現一定的邏輯功能，并確定相應的保護動作行為。再通過執行部位進行跳閘或者發出報警信號。基本原理如圖1。

為了能夠使得繼電保護裝置更好的工作，確保電力系統安全運行。所以，繼電保護裝置需要明確區分電力系統中的故障情況和非故障情況。從而要求繼電保護的輸入信號一定是故障時和正常時明顯不同的電氣量和物理量。比如突然增大的電壓或者電流信號，負序和零序的電壓和電流以及功率等電氣量。再比如變壓器的油壓，溫度以及發電機軸溫等物理量。

根據不同的角度，可將繼電保護裝置分為以下幾類：（1）根據繼電器不同的制造工藝可分為機電型、整流型、晶體管型、集成電路型以及微機型。（2）根據繼電器的邏輯判斷原理不同可分為電流型、電壓型、阻抗型、功率型以及差動型。無論選擇哪種類型的繼電保護裝置，都應該滿足可靠性、選擇性以及快速性和靈敏性的要求。從而確保繼電保護裝置在電力系統發生故障的時候正常動作，進而保證正常的故障檢測以及切除，保障電力系統的安全穩定。

2 故障分析處理系統

隨著我國電子科技的發展，微機繼電保護裝置得到廣泛的應用，使得我國電力系統的保護更加智能化與高效化。目前，由于很多微機繼電保護裝置大多是對原先裝置進行簡單的替換，使其并沒有和電網很好的結合，導致采集的大量數據信息不能夠很好的被應用，沒有充分發揮微機繼電保護裝置的優點。

繼電保護故障分析處理系統是一種綜合自動化系統，它能夠利用智能設備采集到的電網信息進行計算分析，從而調整繼電保護裝置的工作狀態，確保電網的安全穩定運行。首先，故障分析系統能夠使繼電保護裝置對系統的運行實現自適應狀態，智能的根據電網運行的變化進行合理的調整。其次，能夠準確定位電網運行過程中發生的復雜故障，從而及時的完成事故的分析和運算，對繼電保護裝備起到決策作用。第三，能夠對繼電保護裝置的運行狀態進行監控，從而進行裝備運行可靠性的分析。第四，能夠自動根據電網的實際運行情況對線路參數進行修正，從而提高電網運行效率，減少電網運行故障的發生。

繼電保護故障分析處理系統的應用，使得繼電保護的相關部門能夠得到電力系統發生故障后的完整保護裝置動作報告和錄波報告，從而使相關的工作人員能夠對故障情況進行及時掌握，提高了故障分析和處理的效率以及水平。并且，能夠使工作人員對電網運行過程中的繼電保護裝置和錄波裝置的運行狀況進行實時監測，極大地提高繼電保護裝置的運行能力。故障分析處理系統能夠對電網中出現的復雜故障進行系統全面的分析，加強了工作人員對故障的處理能力與效率，在確保電力系統安全穩定的同時能夠極大的提高電力系統的運行效率。

3 繼電保護故障分析處理系統在電力系統中的應用分析

3.1 故障分析處理系統中繼電保護故障診斷的仿真模擬

繼電保護故障診斷的仿真模擬的目的是為了能夠使工作人員更加真實的了解繼電保護裝置的參數設置情況，從而更加科學合理的設置繼電保護設備參數，提高其工作性能。繼電保護故障診斷的仿真模擬首先應該保證仿真的真實性，也就是說，在仿真過程中要根據真實系統的設置來建立各種繼電保護裝置的仿真模型，使得模擬故障后的行為具有真實的效果。其次，保護動作跳閘后的各類信息要顯示出來，并保證仿真提示與現實結果的一致性。再次，仿真模擬要具有靈活性，即能夠隨時查看和改變保護模擬裝置的參數設置情況。最后，仿真模擬過程要多樣化，在各種運行方式的情況下設置多種故障，確保仿真的實用性。由于電力系統中故障種類繁多，發生故障的原因也相對復雜，繼電保護裝置的保護方式也就各種各樣，為了能夠使仿真過程更加逼真，仿真結果更加科學，在仿真過程中應該相應的進行合理的假設。比如利用典型的保護類型代表各種繼電保護裝置，從而更加適應繼電保護裝置不斷發展的趨勢。

3.2 繼電保護故障分析處理系統的軟件構成

繼電保護故障診斷的程序主要是利用計算機對電力系統中各種故障進行模擬，通過故障量的分析檢測進行保護動作行為，同時輸出系統內的保護動作情況。其組成部分主要分為兩部分，分別是程序和數據庫。其中數據庫有電網一次系統圖、原件參數和繼電保護定值庫。程序部分主要包括模擬故障計算程序、保護動作行為判斷以及報告輸出等。繼電保護故障分析處理系統的軟件構成中，模擬故障計算程序作為仿真系統的核心，主要擔任各種故障的模擬以及對系統內每條線的保護測量值進行計算。而模擬計算出的結果通過與繼電保護定值比較，進而判斷保護的動作行為。例如對阻抗、電壓和電流的判斷，系統需要進行分段判斷，從第一段開始，如果第一段出現保護動作，則終止下一段的判斷，反之則繼續下一段的判斷，并以此類推。最后的輸出報告需要在電網的一次結構圖上標明保護動作的具體情況，從而使工作人員對電網的故障點，故障類型以及保護動作的時間、類型能夠更加詳細的了解。

3.3 建立繼電保護故障分析處理系統的硬件平臺設計模型

電網硬件平臺結構知識是故障信息分析處理系統的基礎。專家系統的工作效率和通用性能直接受到硬件表示方法的影響，有效的設計電網硬件平臺結構，能夠促進繼電保護故障分析處理系統的開發和利用，開發人員根據多層次的框架結構，使得復雜的內容清晰化，從而更加有利于相關工作人員對電網運行過程中出現的復雜故障的處理。電力系統具有明顯的層次性，即發電系統、變配電系統、輸電系統以及用電系統共同組成了電力系統的網絡層拓撲關系。所以，在對電網故障點進行測量、分析、保護的過程中，必須遵守電力系統的層次性關系，結合網絡層拓撲關系知識、廠站層拓撲關系知識以及設備的屬性知識等進行有效的故障診斷和恢復處理，使繼電保護系統更加智能化與一體化。

4 結束語

繼電保護故障分析處理系統在電力系統中的應用，使得電力系統的故障分析和處理更加的智能化，確保了繼電保護的有效性。使得繼電保護能夠根據電網的實際運行情況進行實時的檢測，一旦發生故障，能夠迅速做出反應，進行故障切除，降低電網損失。目前，隨著科技的發展，應該加大繼電保護故障分析處理系統的研發，使之不斷升級，從而滿足電力系統發展的需求。

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關鍵詞：繼電保護；裝置；功能；發展

1 繼電保護的相關內容

1.1 繼電保護的定義

繼電保護的概念理解起來并不是很困難，因其與人們的生活息息相關，在生活中都能夠接觸到，所以理解起來也就很容易。從某種程度上來說，繼電保護的基本任務就是保證非故障設備繼續運行，盡量縮小停電范圍，因此換句話可以說繼電保護就是一種電力保護裝置，保護電網安全平衡運行的系統。

1.2 繼電保護的作用

研究電力系統故障和危及安全運行的異常工程況，以及探討其對策的反事故自動化措施，使之免遭損害，稱之為繼電保護。他的基本作用是：當電力系統發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。

1.3 繼電保護的類型

（1）電流保護；（2）電壓保護；（3）瓦斯保護；（4）差動保護；（5）高頻保護；（6）距離保護與主動保護。

1.4 對繼電保護裝置的要求

繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。

（1）選擇性；（2）速度性；（3）靈敏性；（4）萬能性。

2 繼電保護的基本任務

2.1 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。

2.2 反應電氣元件的不正常運行工況，并根據運行維護的條件（如有無經常值班人員）而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續運行就會引起損壞或發展成為事故的電氣設備予以切除。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。

2.3 繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。

3 繼電保護的基本原理與保護裝置的結構

反應系統正常運行與故障時電器元件（設備）一端所測基本參數的變化而構成的原理（單端測量原理，也稱階段式原理）

4 繼電保護的組成

一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件，邏輯環節和執行輸出三部分組成。

4.1 測量部分

測量比較部分是測量通過被保護的電氣元件的物理參量，并與給定的值進行比較，根據比較的結果，給出“是”“非”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護裝置是否應該啟動。

4.2 邏輯部分

邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是應該使斷路器跳閘、發出信號或是否動作及是否延時等，并將對應的指令傳給執行輸出部分。

4.3 執行輸出部分

執行輸出部分根據邏輯傳過來的指令，最后完成保護裝置所承擔的任務。如在故障時動作于跳閘，不正常運行時發出信號，而在正常過行時不動作等。

5 繼電保護的用途

5.1 當電網發生足以損壞設備或危及電網安全運行的故障時，使被保護設備快速脫離電源。

5.2 對電網的非正常運行及某些設備的非正常狀態能及時發出警報信號，以便迅速處理，使之恢復正常。

5.3 實現電力系統自動化和遠動化，以及工業生產的自動控制。

6 繼電保護的未來發展方向

隨著基礎科學技術的發展，繼電保護技術未來發展方向是向計算機化，網絡化、智能化和綜合自動化發展。

結束語

隨著電力系統的高速發展和計算機技術、網絡技術、通信技術和人員智能技術以及繼電保護理論的發展，繼電保護技術還存在著很大的發展空間。

參考文獻

[1]許建安.電力系統繼電保護[M].北京：中國水力水電出版社，2005.

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【關鍵詞】水電站；二次回路；繼電保護

在水電站現代化電力系統中，一次設備和二次設備對電力生產的安全有序都起著重要作用。而二次回路即二次設備的電路系統，主要是對一次回路進行信號及測量、監視、操作、繼電保護等，重要性尤顯突出。二次回路繼電保護在保證水電站的電力系統安全可靠運行、減少事故的發生、控制故障的影響方面發揮著重要作用。

1 二次回路在水電站運行中的作用

水電站二次回路較一次回路更為龐大，也更為復雜。二次回路主要由一次回路的信號及測量回路，監視系統，操作電源系統，繼電保護和自動設備等組成。二次回路出現故障會使整個電力系統受到影響甚至遭到破壞。

例如，測量回路出現問題，則影響電費的計量，同時影響輸電質量的判斷；再如，線路保護系統出現接線錯誤等問題時，若有設備發生故障，不能及時起到跳閘保護的作用，則會使相關設備遭到損壞，可能對電力系統造成重大影響。因此二次回路雖然不是電力系統的主體，卻對于水電站各個方面都起著不可忽視的監測、保護及保障作用。

2 繼電保護在二次回路中的作用

繼電保護是水電站二次回路中的重要組成部分，“保護”一詞已明確表示了其重要意義在于對二次回路、一次回路、甚至整個電力系統的保護作用。特別是在水電站電力設備日益現代化的今天，對繼電保護提出了更高的要求，可以說水電站時刻需要繼電保護來保證其順利、安全運行。

在二次回路中，繼電保護的重要作用體現在對一次系統運行狀態的監測和控制上。繼電保護系統作為低壓弱電系統，主要通過預防事故的發生，或者控制事故的影響范圍來保證一次系統的正常運行。是二次回路中相對獨立的弱電子系統。

3 水電站二次回路繼電保護的應用

3.1 繼電保護的基本原理

繼電保護系統運行的直接目的在于發出異常或故障警告、切斷故障設備或系統。其工作的基本原理是：電力系統在發生故障或運行異常時，系統的各物理量會不同于正常運行時的物理量，繼電保護系統在對各物理量進行對比后，判斷異常或故障，進而發出異常或故障警告，并通過切斷故障設備或故障系統與整個系統之間的聯系來限制影響范圍，將整個電力系統因此受到的影響或損害降至最低。

3.2 繼電保護系統的主要配置

水電站繼電保護系統在設計之初就應考慮與計量回路、控制系統、自動裝置等的相互配合和協調，根據水電站的電力系統的需要，進行合理配置。系統主要配置如圖1所示。

連接繼電保護裝置的回路主要有以下幾種：

（1）從電流互感器和電壓互感器的二次側端子開始，到有關繼電保護裝置的回路。

（2）從繼電保護直流分路熔絲開始，到有關保護裝置的回路。

（3）繼電保護裝置出口端子排到斷路器操作箱端子排的跳、合閘回路。

繼電保護在選擇配置時，應充分結合整個電力系統可能發生的異常或故障，盡量滿足整個系統的要求，并且使繼電保護裝置的效能得以充分發揮，保證二次回路的高水平運行。

3.3 繼電保護的整定

傳統的繼電保護整定計算，是假定電力系統在最大運行狀態下線路末端短路時確定整定值，整個速斷裝置則根據這個整定值來進行保護工作。

然而隨著電力系統的裝置設備不斷更新，系統結構也越來越復雜，并且處于不斷變化之中，電力系統出現的異常及故障也隨之復雜化、多樣化，而傳統的整定計算和傳統的速斷保護裝置，對于現代化的電力系統的起到的實際保護作用則較為有限。一方面，傳統整定值的計算雖然相對來說比較合理，但畢竟系統的實際運行與整定計算時的狀態有差別；另一方面，整定值是在假設系統最大運行狀態下計算得出的，而實際運行過程中，系統處于最大運行狀態的情況較少，其它運行狀態下的保護效果可能不大。

3.4 繼電保護系統的運行

繼電保護裝置的運行應具有良好的靈敏性、選擇性、速動性及穩定性。這就要求設備運行前，首先，應進行一般檢查，包括對各裝置的焊接點檢查，對螺絲是否緊固的檢查等等，這些一般性細節檢查應全面認真完成，否則細節失誤會成為發生保護拒動或者保護誤動的隱患；然后，要進行常規的保護整組傳動試驗；最后，要完成對設備的遙控、遙測、遙調等操作的驗收工作。

3.5 繼電保護裝置設備的檢修

檢修工作對于繼電保護裝置設備的正常運行非常重要，常規的檢修有利于及時發現問題，提前采取措施，預防保護拒動及保護誤動情況的發生。在常規檢修工作中應注意以下幾個方面：首先，應合理安排檢修程序，使檢修工作不影響繼電保護系統的正常運行；其次，著重對保護裝置的整定動作進行認真檢查；再次，在檢修工作進行時應做好相應的安全隔離措施。

3.6 繼電保護系統的接地保護

在繼電保護系統中進行接地保護主要包括對輸配電線路進行接地保護和對裝置設備進行接地保護。首先，對輸配電線路進行接地保護時又可分為中性點不接地系統和中性點直接接地系統。中性點不接地系統也稱小電流接地系統，這種系統中，當系統發生接地故障時會發出故障信號，一段時間內故障設備仍可繼續運行。中性點直接接地系統也稱大電流接地系統，在這種系統中，當發生接地故障時，會發生跳閘動作，用以切斷故障設備；其次，對于繼電保護裝置進行單體接地保護，或者對裝置設備集中的區域采用接地銅排網進行接地保護，同時與主接地網進行可靠連接。

3.7 繼電保護的抗干擾措施

二次回路繼電保護設備多為弱電設備，容易因受到電力系統中其它設備的干擾而影響其性能。為提高保護的有效性，應采取積極的抗干擾措施。

主要的抗干擾措施如下：第一，將各種繼電保護設備集中在同一等電位面，與接地主網實行一點連接，可以有效屏蔽電位差竄入引起的干擾。第二，在開關場和控制室沿高頻電纜連接接地銅線實現接地。第三，保護裝置的信號、電壓等回路的開關場采用屏蔽電纜，利用銅做屏蔽層。第四，在微機保護越來越廣泛應用的情況下，應使電壓互感器的二次回路和三次回路相互獨立，用以防止由傳統接線方法引起的拒動與誤動。

4 總結

在水電站電力系統中，二次回路繼電保護的重要作用毋庸置疑，通過對應用情況的分析，指導繼電保護的應用實踐，有助于應用過程中資源得到更科學合理地配置，有助于繼電保護所承載的監測作用、控制作用、保護作用得到更有效地發揮。

參考文獻：

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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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篇6

關鍵詞：繼電保護；可靠性；維護管理

現今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，就全局而論，在電力系統的安全問題上有兩種必須避免的災害性事故：一種是重大電力設備損壞，另一種是電網的長期大面積停電。在這些方面，電力系統繼電保護作為維護電網運行過程中安全穩定性的重要裝置，一直發揮著特殊重要作用。

一、繼電保護概述

（一）繼電保護組成與基本原理

繼電保護是一種對電力系統中發生的故障或異常情況進行檢測，并動作于斷路器跳閘或發出報警信號，直接將故障部分隔離、切除的一種反事故自動裝置。繼電保護一般由測量部分、邏輯部分和執行部分組成。

（二）繼電保護的作用

一旦電力系統出現故障，繼電保護能夠在最短時間內將最小區域中的故障設備進行切除，或通過警報系統進行信息的發送，以便提醒相關維護人員進行故障的及時排除。

對于電力系統在運行時由于天氣原因如雷擊、大風、地震造成的倒桿，大雪冰凍造成冰閃，絕緣子污穢造成污閃，或者設備絕緣老化、損壞，檢修人員誤操作等原因造成的電力故障，繼電保護會第一時間有效地由斷路器將故障元件切除；對于電力設備過負荷、電力系統過電壓、電力系統波動等不正常工作狀態，繼電保護會快速自動發出信號以便及時處理問題點。

（三）電網對繼電保護的基本性能要求

1、選擇性：當供電系統發生事故時，繼電保護裝置應能斷開距離事故點最近的開關設備，有選擇地將事故段切除。2、快速性：繼電保護裝置應快速切除故障，以盡量減少事故的影晌。3、靈敏性：繼電保護裝置對其保護范圍內發生事故和不正常運行狀態的反應能力稱為靈敏性，用靈敏系數來衡量。4、可靠性：繼電保護裝置必須運行可靠。

二、繼電保護的可靠運行

（一）科學驗收巡檢及時發現故障隱患

做好驗收工作，進行調試和自檢，將安全隱患消滅在萌芽狀態。加強對工作人員的技術培養，定期進行技能考核，讓他們了解繼電保護原理，在例行檢查前，檢修人員要預先對二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板等進行熟悉和了解，以便使操作能夠按設備調度范圍的劃分進行，防止人為誤操作。在早晚班中間安排一到兩次全面、系統的檢查，交接班時要對裝置的運行情況進行檢查。檢查的內容主要包括：開關、壓板位置是否正確；各個回路接線處是否正常；繼電器接點是否完好，線圈及附加電阻的溫度是否適宜，是否被高溫損壞；指示燈、運行監視燈指示是否準確；光字牌、警鈴、事故音響是否出現故障等。

（二）繼電保護故障的處理方法

直接觀察，對一些有明顯可視的故障點，比如直流系統供電正常，開關柜斷路器拒絕分合故障處理。在操作命令下發后，可觀察到合閘接觸器或跳閘線圈能動作，此時電氣回路正常，到現場檢查繼電器后發現有燒糊氣味，或操作機構存在故障等便可快速確認故障所在，更換損壞的元件即可。

更換原件或調換，對不可直接觀察到的故障原因，根據二次回路原理接線圖，先對故障產生原因進行分析，在懷疑故障點處用相同型號新元件或附近備用或暫時處于檢修的插件、繼電器代替認為有故障的元件，判斷是否由該元件損壞引起，可快速地縮小查找故障范圍。這是處理綜合自動化保護裝置內部故障最常用方法。

逐項排除，針對并聯的二次回路，在不能確定故障點存在于哪條支路上時，可將回路依次脫開，再順次接回，一旦故障出現，就表明故障存在于該回路。依次同理檢查下一級各支路，直至找到故障點。此方法主要適用于排查直流接地，交流電源熔絲等故障。

利用相關數據，可利用故障錄波、 時間記錄、微機事件記錄、裝置燈光顯示信號等信息來還原故障發生時設備的有關情況，則能有效地找到事故發生的原因，有效排除故障。

三、日常繼電保護的維護管理工作

（一）對繼電保護運行維護管理要求

運行人員必須按繼電保護運行規程，對保護裝置及其二次回路進行定期巡視、檢測或按規程規定更改定值，如發現可能使保護裝置誤動的異常情況時，應及時匯報，緊急情況下，可先行將保護裝置停用，事后立即匯報。發現保護裝置及二次回路所存在的缺陷及不正常情況，應作出記錄，對繼電保護動作時的掉牌信號、燈光信號，運行人員必須準確記錄清楚，以方便排除故障點。

（二）繼電保護日常維護主要內容

對繼電保護裝置的日常維護要做到細致、全面、徹底，建立崗位責任制，做到人人有崗，每崗有人；當班運行人員定時對繼電保護裝置進行巡視和檢查，對運行情況做好運行記錄；做好繼電保護裝置的清掃工作；對微機保護的電流、電壓采樣值每周記錄一次，對差動保護要記錄差動電流值，并檢查打印情況；定期對保護裝置端子排進行紅外測溫，盡早發現接觸不良導致的發熱；定期核對繼電器進行校驗。

（三）繼電保護的定期校驗

應定期校驗繼電保護裝置及其回路接線，確定裝置的元件是否良好，回路接線、定值及特性等是否正確。繼電保護校驗分為新安裝裝置的驗收檢驗、運行中裝置的定期檢驗、運行中裝置的補充檢驗，其中定期檢驗分為全部檢驗、部分檢驗、用裝置進行斷路器跳合閘試驗；補充檢驗又分為裝置改造后的檢驗、檢修或更換一次設備后的檢驗、運行中發現異常情況后的檢驗和事故后檢驗。利用裝置進行斷路器跳閘合閘試驗，一般每年不宜少于一次。

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各種新技術新設備的廣泛應用，在為電力系統的運行提供了動力的同時也帶來了麻煩。因為設備的先進性，對其進行的管理和維護也增加了難度，同時成本也有所上升。一旦電力系統中的某一元件發生故障時，嚴重時將會造成大面積的停電，不僅對人們的生活帶來了不便，同時還影響到工業生產，造成極大的經濟損失。如果因為短路等現象，還有可能導致火災的發生，所造成的損害將是無法想象的。在系統運行中，安裝繼電保護裝置，對于線路和設備的運行狀況可以實時監測，發現某一元件有異常，就會采取相應的措施進行保護，盡量的減小故障的發生，將損失控制在最小范圍內。經濟的發展需要穩定的電力供應，所以繼電保護裝置的安全可靠運行是電力系統穩定發展的基礎保障，在供電系統中具有非常重要的意義。

二、繼電保護在電廠中的應用分析

（一）在電網的距離保護中的應用分析

電網的距離保護又稱作抗阻保護，這是由于電網距離保護實際上就是測量繼電保護裝置的安裝點距離發生故障的電氣設備之間的抗阻的大小。當電氣設備正常運行的時候，所測得的線路抗阻為負荷抗阻[2]。

（二）在電廠變壓器保護中的應用分析

電廠變壓器經常發生的故障有溫度升高和過勵磁故障等。溫度升高主要是由過負荷、油箱漏油或者是外部短路引起的。當大容量變壓器在過電壓低頻率情況下運行的時候容易引起過勵磁故障。繼電保護的作用就是為了避免和消除這些變壓器的非正常運行狀態。當被保護的變壓器出現異常工作狀態時，相應的繼電保護裝置就會通過斷路器切除出現故障的變壓器，或者是發出警告聲，以便變壓器運行人員及時采取保護措施。

（三）輸電線路的縱聯差動保護和高頻保護

1、輸電線路的縱聯差動保護縱差保護的基本原理是基于比較被保護線路始端和末端電流的大小和相位原理構成的。

2、光纖縱聯差動保。光纖縱差保護是通過光纖通道將測量信號從一側傳送到另一側的。首先把電信號轉換成光信號再傳輸；接到的光信號再轉換成電信號進行相位或方向比較，決定保護是否動作。

3、高頻保護。所謂高頻保護，即應用載波技術，以輸電線路本身作為通道，將線路兩側工頻電氣量（或兩側階段式保護中測量元件的判別結果）調制在頻率為40V～500kHz的高頻電波上，沿通道互相傳送。

三、電力系統中繼電保護安全運行的對策

（一）加強人們的用電安全觀念

現在電力行業主要由政府來進行經營和管理，無論是基礎設施建設還是檢查維修，都有著很強的官方性，但是用電量比較大的仍舊是生活和生產用電。只有真正調動廣泛的企業和居民，使其加強用電安全的觀念，一旦發現問題要及時上報有關的部門，協助有關部門解決，這樣就可以實現更加完善的電力系統的保護功能，更好地降低電力系統的故障率，保證正常的生產生活。

（二）增加財政預算

隨著我國社會經濟的快速發展，無論是經濟的發展，還是人們的生活都需要大量的電力資源，且現在的用電設施和網絡已經逐步完善，在這樣的情況下，用電量持續走高。為了保證繼電保護裝置的有效性和穩定性，對相應零件、設備等要求比較嚴格，這就需要大量的財政預算來保證繼電保護裝置的正常新陳代謝，這樣才能更好地保證電力系統的質量。只有政府對繼電保護方面的財政預算支出增加，才能更好地保證繼電保護裝置的科學性、穩定性以及有效性，這樣才能保證繼電保護的安全運行。為了達到這個目的，政府部門要做好資金的預算工作，把資金用到實處。除了用于維護管理之外，加強繼電保護裝置的科研也是非常重要的，只有加強對科研的資金支持，才能取得我國自主的知識產權，才能更好地儲備高新技術人才，從而更好地提升我國繼電保護工程建設的現代化、科學化水平。

（三）做好維護檢查

繼電保護的工作不但涉及到人們的切身利益，還關系到國家財產的損壞與否，為此一定要做好必要的維護檢查。一般來說，應該定期檢查與不定期抽查相結合，相應的電力系統的工作人員應該明確各自的職責，完善責任追究制度，并將日常的維護檢查和績效考核聯系在一起，這樣才能更好地對電力系統的工作人員起到相應的激勵作用，使其更加積極、認真地完成相應的繼電保護裝置的維護和檢查工作。此外，還需要建立相應的維護檔案，將每次的維護檢查的結果要記錄在內，對相應故障的發生時間、原因、解決辦法、解決時間等都要記錄在內，以便日后的分析、整理和利用。

（四）確保零件的質量

由于繼電保護裝置的作用很大，且對于零件的要求十分嚴格，故而在進行繼電保護裝置選購的時候，應該確保相關零件的質量，應該以國家的質量安全標準來進行相應的檢驗，以確保其正常的功用。選購繼電保護裝置的微機的時候，應該從品牌、信譽、價值等多方面進行綜合考慮，嚴格對相應的出廠日期、質量認證信息等相關的內容進行檢查，并需要進行相應的功能測驗，這樣才能投入使用。

（五）確保繼電保護安全展開標準化作業

由于繼電保護工作非常復雜而且技術性非常強，如果工作人員在繼電保護中，那么造成的后果將不堪設想。在作業過程中，工作人員的安全保護措施布置不夠嚴謹，或者是工作結束后沒有及時做好善后工作而引起的電氣設備故障非常常見。因此，在繼電保護中工作人員要嚴格按照相關的規定開展工作，在作業過程中要嚴格要求自己，堅持標準化開展工作。

（六）提高人員的專業素質

由于科學技術知識在不斷的進步更新，為此，相關的單位應該加強對電力系統工作人員的再教育和培訓，使其能夠對新技術、新問題、新方法等方面進行掌握，這樣當期遇到相應的電力故障的時候，就能夠就快排除，保證正常的生產生活用電。這樣當其對繼電保護裝置進行維護的話，才能盡快發現其中存在的問題，并給予有效地解決，提高問題解決的效率。

四、總結

隨著社會經濟的發展，用電規模越來越大，在這樣的情況下，就需要加強電力系統中繼電保護的安全運行，這樣才能更好地保證用電的持續性、穩定性和安全性。本文分析了我國電力系統繼電保護的客觀要求，在此基礎上提出了電力系統中繼電保護安全運行的對策，希望能夠提高人們的用電安全意識，加強對繼電保護裝置的理解，使相關的部門能夠采取相應的對策更好地保證電力系統中繼電保護的安全運行，更好地保證生產生活的用電，促進社會經濟的快速穩定發展。

參考文獻

[1]包旭東.論對繼電保護安全管理的運行分析[J].科技與企業，2013，（2）.

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論文摘要：城市電網配電系統由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發生是不能完全避免的。在電力系統中的任何一處發生事故，都有可能對電力系統的運行產生重大影響，為了確保城市電網配電系統的正常運行。必須正確地設置繼電保護裝置。

1　繼電保護的基本概念

可靠性是指一個元件、設備或系統在預定時間內，在規定的條件下完成規定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效數據的統計和處理，系統可靠性的定量評定，運行維護，可靠性和經濟性的協調等各方面。具體到繼電保護裝置，其可靠性是指在該裝置規定的范圍內發生了它應該動作的故障時，它不應該拒動作，而在任何其它該保護不應動作的情況下，它不應誤動作。

繼電保護裝置的拒動和誤動都會給電力系統造成嚴重危害。但提高其不拒動和提高其不誤動作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于電力系統的結構和負荷性質的不同，拒動和誤動所造成的危害往往不同。例如當系統中有充足的旋轉備用容量，輸電線路很多，各系統之間和電源與負荷之間聯系很緊密時由于繼電保護裝置的誤動作，使發電機變壓器或輸電線路切除而給電力系統造成的影響可能很小；但如果發電機變壓器或輸電線路故障時繼電保護裝置拒動作，將會造成設備的損壞或系統穩定的破壞，損失是巨大的。在此情況下提高繼電保護裝置不拒動的可靠性比提高其不誤動的可靠性更為重要。但在系統中旋轉備用容量很少及各系統之間和負荷和電源之間聯系比較薄弱的情況下，繼電保護裝置的誤動作使發電機變壓器或輸電線切除時，將會引起對負荷供電的中斷甚至造成系統穩定的破壞，損失是巨大的。而當某一保護裝置拒動時，其后備保護仍可以動作而切除故障，因此在這種情況下提高繼電保護裝置不誤動的可靠性比提高其不拒動的可靠性更為重要。

2　保護裝置評價指標

2.1繼電保護裝置屬于可修復元件，在分析其可靠性時，應該先正確劃分其狀態，常見的狀態有：①正常運行狀態。這是保護裝置的正常狀態。②檢修狀態。為使保護裝置能夠長期穩定運行，應定期對其進行檢修，檢修時保護裝置退出運行。③正常動作狀態。這是指被保護元件發生故障時，保護裝置正確動作于跳閘的狀態。④誤動作狀態。是指保護裝置不應動作時，它錯誤動作的狀態。例如，由于整定錯誤，發生區外故障時，保護裝置錯誤動作于跳閘。⑤拒動作狀態。是指保護裝置應該動作時，它拒絕動作的狀態。例如，由于整定錯誤或內部機械故障而導致保護裝置拒動。⑥故障維修狀態。保護裝置發生故障后對其進行維修時所處的狀態。

2.2目前常用的評價統計指標有

2.2.1正確動作率即一定期限內(例如一年)被統計的繼電保護裝置的正確動作次數與總動作次數之比。用公式表示為：

正確動作率=(正確動作次數，總動作次數)×100

用正確動作率可以觀測該繼電保護系統每年的變化趨勢，也可以反映不同的繼電保護系統(如220kv與500kv)之間的對比情況，從中找出薄弱環節。

2.2.2可靠度r(t)是指元件在起始時刻正常的條件下，在時間區間(0，t)不發生故障的概率。對于繼電保護裝置，注意力主要集中在從起始時刻到首次故障的時間。

2.2.3可用率a(t)是指元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻t正常工作的概率。可靠度與可用率的不同在于，可靠度中的定義要求元件在時間區間(0，t)連續的處于正常狀態，而可用率則無此要求。

2.2.4故障率是指元件從起始時刻直到時刻t完好條件下，在時刻t以后單位時間里發生故障的概率。

2.2.5平均無故障工作時間建設從修復到首次故障之間的時間間隔為無故障工作時間，則其數學期望值為平均無故障工作時間。

2.2.6修復率m(t)是指元件自起始時刻直到時刻t故障的條件下，自時刻t以后每單位時間里修復的概率

2.2.7平均修復時間mttr平均修復時間是修復時間的數學期望值。

3　10kv供電系統繼電保護

10KV供電系統是電力系統的一部分。它能否安全、穩定、可靠地運行，不但直接關系到企業用電的暢通，而且涉及到電力系統能否正常的運行。

3.1 10KV供電系統的幾種運行狀況

3.1.1供電系統的正常運行這種狀況系指系統中各種設備或線路均在其額定狀態下進行工作；各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內的運行狀況；

3.1.2供電系統的故障這種狀況系指某些設備或線路出現了危及其本身或系統的安全運行，并有可能使事態進一步擴大的運行狀況：

3.1.3供電系統的異常運行這種狀況系指系統的正常運行遭到了破壞，但尚未構成故障時的運行狀況。

3.2 10KV供電系統繼電保護裝置的任務

3.2.1在供電系統中運行正常時，它應能完整地、安全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：

3.2.2如供電系統中發生故障時，它應能自動地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行：

3.2.3當供電系統中出現異常運行工作狀況時，它應能及時地、準確地發出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。

3.3幾種常用電流保護的分析

3.3.1反時限過電流保護繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。反時限過電流保護雖外部接線簡單，但內部結構十分復雜，調試比較困難；在靈敏度和動作的準確性、速動性等方面也遠不如電磁式繼電器構成的繼電保護裝置。

3.3.2定時限過電流保護繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內是連續可調的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。

繼電器的構成。定時限過電流保護是由電磁式時間繼電器(作為時限元件)、電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般采用直流操作，須設置直流屏。

定時限過電流保護的基本原理。在10kV中性點不接地系統中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構成。保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。

動作電流的整定計算。過流保護裝置中的電流繼電器動作電流的整定原則，是按照躲過被保護線路中可能出現的最大負荷電流來考慮的。也就是只有在被保護線路故障時才啟動，而在最大負荷電流出現時不應動作。

篇9

關鍵詞：輸電線路；新型距離保護；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

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A文章編號：

隨著國民經濟的不斷發展和人民收入水平的提升，對于電力的需求越來越大，在電網的擴大下，用戶對于供電可靠性和供電質量的要求也越來越高，對于繼電保護也提出比以往更高的要求，特別是現代的大容量、超高壓電網對于繼電保護的速動性、選擇性、可靠性和靈敏性也有了更加嚴格的要求，用戶也要求電力部門提供一種更加經濟、安全、高質量和可靠的電能。因此，在中高壓電網結構中，必須使用性能完善的保護裝置，在這些保護裝置中，微機型距離保護就是其中的代表，下面就針對輸電線路新型距離保護的研究和應用進行詳細的探討。

1、距離保護的基本原理與實現特征

在運行方式多變、結構復雜的電力系統之中，一般需要使用性能完善的繼電保護裝置，這樣才能對電力系統進行實時控制和檢測，距離保護就是其中最為常用的形式。

距離保護反應著保護安裝點與故障點之間的阻抗，距離保護能夠根據阻抗大小確定動作的時間，其核心元件是阻抗繼電器，阻抗繼電器能夠根據端子上的電壓以及電流測量保護到短路點間的阻抗值來確定出故障點的實際方向，同時也可以根據阻抗值的實際大小計算出保護安裝處和故障點間的實際距離。距離保護原理圖詳見表1.

圖1距離保護原理圖

假設繼電保護裝置裝在線路MN的M側，安裝母線電壓為Um，母線到被保護線路的電流是Im，在電流互感器和電壓互感器變比是1的情況下，Um和Im就分別是接入繼電器的電壓和電流，如果線路中出現了短路故障，那么阻抗繼電器的阻抗為Zm，

為了保證阻抗繼電器的阻抗Zm是母線M側到故障點之間的線路阻抗，那么，，在接地短路出現故障的情況下，，，就是帶有零序電路補償同名相電流，電流補償系數K的計算方式為，其中分別是被保護線路的零序阻抗和正序阻抗。

假設阻抗繼電器補償電壓的表達方式為：

其中，是整定電阻，整定電阻的整定阻抗角與被保護線路的阻抗角相等，

從圖1中可以得知，是點的電壓，如果線路的點出現短路故障，當，那么就是線路的正序阻抗。此時為整定阻抗末端電壓，在整定阻抗的值確定之后，即可在保護安裝處測量出整定阻抗末端電壓值。

由于正向短路故障和反向短路故障時，目前的電壓相位不會發生變化，因此，當反向短路故障發生短路障礙的情況下，工作電壓與正向保護區的相位相同，這時，只要可以檢測出工作電壓相位的變化情況，就能夠檢測出線路短路故障的實際方向和阻抗值的大小。

其中，保護安裝點與短路故障點距離的關系呈現出一種線性關系，具有時限特性，即距離保護，這種距離保護的應用范圍十分廣泛。

2、繼電保護和微機型距離保護的發展和應用

繼電保護技術是在材料科學、電力系統以及制造工藝發展基礎上發展而來，最早發展于上世紀50年代，后來，相關專家學者對繼電保護算法進行了深入的研究，這就為微機型距離保護的發展奠定了良好的基礎。在上世紀80年代，微機型距離保護開始逐漸得到了發展，該種距離保護具有良好的分析、計算以及邏輯判斷的能力，有著儲存和記憶的功能，能夠實現性能復雜的保護。該種保護方式還能夠對自身的工作進行全面的自檢，具有很高的可靠性。與此同時，微機型距離保護能夠對同一硬件進行不同的保護，保護裝置的制作也十分簡便，除了基本的保護功能以外，微機型距離保護還能夠實現時間順序記錄、故障錄波、調度計算機通信、故障測距等一系列的功能，這對于事故分析、保護調試以及事故處理均有一定的意義。最近幾年，我國的電力系統得到了飛速的發展，與此同時，微機保護也得到了十分廣泛的使用，也成為了繼電保護的主要使用形式之一。該種保護方式集齊網絡通信技術和現代計算機技術于一體，能夠對電網中各種設備進行控制和監測，實現了自動管理電網的目的。各類實踐也證實，該種保護方式能夠在一定程度上提高電網運行的可靠性、經濟性和高效性，繼而保護電網的供電質量，將現有的設備充分的利用起來，這就能夠在一定程度上降低電網企業中人力、物力和財力的浪費，因此，微機型距離保護裝置具有廣泛的應用市場。目前，微機型距離保護裝置也成為國內各個電力設備廠商研制的產品之一。加上人工神經網絡的發展，進化規劃、神經網絡、遺傳算法、模糊邏輯等技術已經在電力系統中得到了廣泛的應用，相關的研究工作已經轉為人工智能研究方式，人工神經網絡、專家系統以及模糊控制理論也開始在繼電保護裝置中應用，這也為繼電保護的發展提供了堅實的基礎。

3、結語

目前，關于輸電線路新型距離保護的研究已經十分的深入，各類技術也已經得到了迅速的發展，但是在實際應用的過程中還存在一些不足之處，相信通過電力部門的努力，新型距離保護將會在下一階段得到進一步的完善。

參考文獻：

[1]黃智勇.輸電線路新型距離保護的研究與應用[期刊論文].沈陽工業大學學報,2005,03(12)

[2]焦在濱; 楊黎明; 宋國兵; 姚旭; 索南加樂.考慮頻變參數補償算法的長線距離保護[期刊論文].電力系統自動化,2013,01(25)

篇10

關鍵詞：工程；應用；保護；課程

作者簡介：宋麗群（1967-），男，黑龍江哈爾濱人，南京工程學院電力工程學院，副教授；韓笑（1969-），男，江蘇揚州人，南京工程學院電力工程學院，副教授。（江蘇?南京?211167）

基金項目：本文系2010年南京工程學院教學改革項目“電力系統繼電保護課程的教學改革”（項目編號：JG201020）的研究成果。

中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）24-0044-02一、“電力系統繼電保護”課程存在的問題分析

在以智能電網及新能源技術為代表的電力相關產業升級和發展新興戰略產業背景下，“電力系統繼電保護”課程的教學內容、教學模式與教學方法有必要繼續改革、創新和實踐。從而為創建《電力系統繼電保護》精品課程，促進專業及學科的發展，提高電氣工程品牌特色專業的建設水平做出積極貢獻。目前，“電力系統繼電保護”課程存在的普遍問題如下。

理論分析偏多，與實際裝置脫節。“電力系統繼電保護”課程本身的專業性很強，也涉及到許多實際的裝置，要求學生先期了解掌握電力系統的整體特征、電氣設備的特點。對于初學者而言，對實際的電力系統及相關設備的認知不足是較普遍的現象，教學內容中對于實際的保護裝置介紹較少。而目前電力系統已廣泛采用數字式繼電保護裝置，其數字化程度高、功能綜合性強，數字式繼電保護裝置中本身就蘊藏著豐富的繼電保護原理知識及相關專業知識。在實際的教學過程中，學生一方面因為不了解電力系統繼電保護理論的具體用法，而感到教學內容枯燥，另一方面又因為不了解工作中將要面對的新型繼電保護裝置，而感到自信心不足。

學生自學能力較弱，教學模式有待改進。在前期的改革中，進行了基于CDIO教育思想的教學模式的改革嘗試，對于部分教學內容實施了教育教學方法改革試點。但在試點過程中，仍存在學生過分依賴《電力系統繼電保護》教材，自學課時偏少，在課堂上與老師互動偏少等現象。以上現象使得在“電力系統繼電保護”課程中推廣基于CDIO教育思想的教學模式存在一定難度。

因此，必須圍繞加強學生的“知識、能力、素質”中心要旨，從工程技術應用、技術創新更深層次找準“電力系統繼電保護”課程的目標定位，及時更新教學內容、建設相關教材、改變教學手段、加強理論與實踐的緊密結合、積極與現場緊密接軌，從而進一步提高“電力系統繼電保護”課程教學效果。

二、“電力系統繼電保護”課程的目標定位與改革方案

改革的目標是：改變傳統的教學模式，針對應用型本科人才培養需求，面向普通應用型本科電氣工程及其自動化專業，堅持“基本理論適度、注重工程應用”的基本原則，將理論知識與實踐知識有機融合。力求解決繼電保護教學難點多、教學枯燥等問題，在編寫出具有鮮明特色的繼電保護工程應用教學能力的，具有高度“互動性”的規劃教材的基礎上，制定新的課堂教學方案及實踐教學方案，為培養“綜合素質高、實踐能力強”的繼電保護工程技術人才服務。

改革的方案是：確立主動適應行業發展，以人才需求為導向，以工程應用能力為核心，以企業全程參與為方法的電氣工程及其自動化繼電保護專業方向人才培養新理念。規劃建設了適用教材，突出理論與實踐相結合。轉變傳統的理論教學、實踐教學相脫節的思想觀念，將理論教學與實踐教學進行融合，貫徹回歸工程教學的理念，創建基于CDIO教育思想的“引導、訓練、評價”的三段式教學模式，實施了教育教學方法改革試點。

三、教材建設

教材建設是此項改革的主要內容之一，教材內容的充分論證、合理組織，本身就是教育理念的體現。根據學科建設與專業建設的目標任務，規劃建設了繼電保護專業適用教材，該教材由南京工程學院（我院）教師為編寫主體，邀請企業工程技術人員共同參與編寫，反映了電力系統自動化新技術、新方法、新標準、新工藝，突出了理論與實踐相結合。其主要特點如下。

（1）易理解。語言闡述簡潔易懂。以實用繼電保護為出發點，不搞理論研究，避免復雜的整定計算，多講最基本原理及用法，多講實用時所遇到的問題。本書的主要專業基礎知識來源于電力系統故障分析的內容。因此，在進行理論講解時要簡單，對于專業術語加以注釋說明，注重講解理論的來源以及用處，以簡潔、通俗的語言讓學生明白該理論在繼電保護中的應用，避免繁瑣的推導過程。

（2）有靈魂。緊緊圍繞“二次系統”、“繼電保護系統”進行組織，杜絕介紹某一種保護或繼電器原理而不介紹保護的具體用法，保護原理和實用保護裝置相對應。同時始終以電力系統對于繼電保護的“四性”要求為“魂”，在介紹保護原理、整定、接線、案例分析的同時，強化學生對于繼電保護的“四性”矛盾及統一關系的理解，從而使學生在學習過程中體會到蘊含于繼電保護知識中的嚴謹而富有創新的科學哲理，將專業課教學與人文教育有機結合，提高其對待事物的綜合分析判斷能力，從而提高其綜合素質。