繼電保護的基本原理

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繼電保護的基本原理范文第1篇

關鍵詞：《繼電保護》；課程體系；教學方法

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A文章編號：1009—0118（2012）11—0162—02

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繼電保護是在保障電力系統的安全穩定運行方面發揮了重要作用，《繼電保護》課程是電力系統自動化、供用電專業的核心課程，具有理論與實踐并重的特點。繼電保護是一門理論性與實際結合很強的課程，但長期以來，高職院校的繼電保護課程只注重理論教學，不注重實踐技能的提高；并且，絕大多數院校的繼電保護課程所講授的內容與實際相脫節，我校所講授的都是繼電保護的原理。針對這種情況，我們共同構建新的課程體系，探索繼電保護課程改革研究。

一、電力系統繼電保護課程現狀及背景

《繼電保護》是我院的供用電技術專業的一門核心課程，現有的繼電保護教材中，分析的都是電磁型、磁電型或集成電路型結構的繼電器，而現代電力系統繼電保護裝置結構已經發生了相當大的變化，微機型保護裝置應用的相當廣泛。我院只開設了繼電保護課程，沒有開設電力系統穩態分析和暫態分析這兩門課程，學生學習繼電保護課程相當費勁；再有，目前的繼電保護教材主要講解的是繼電保護的理論知識，實際的電力系統運行案例、電氣設備短路電流的計算實例都未講解，不利于學生理論學習與以后實際工作的認識統一。高職院校是培養高端技能型人才，要求學生具有一定的理論基礎的同時，更要具備扎實的操作基本功和自主學習能力和自學創新意識。

二、繼電保護課程體系的整合

《繼電保護》課程重點分析了繼電保護的基本要求、電流保護、距離保護、變壓器保護、母線保護、發電機保護等。我校是?？圃盒?，注重學生的技能培養，理論水平以夠用為主。而現在電力系統的網絡結構越來越復雜和多樣，繼電保護的原理和形式也在不斷的發展和完善，過多學習理論知識是沒有必要的，要加強學生的實踐能力，要做中學，學中做。在目標定位上，充分考慮學生能先就業再擇業的需要，堅持“寬基礎、強技能”的原則。既掌握職業崗位需求的專業理論，又能在這些專業理論基礎上把已形成的能力在相應職業崗位范圍可以轉崗。因此，在我們的課程體系改革中，改變了傳統的“學科”體系，向“多元型”方向發展。《繼電保護》課程的構建應遵循以下原則。

（一）講解繼電保護的基本原理。講授電力系統暫態和穩態分析的部分知識；講授各種保護的基本原理、保護裝置和繼電器的基本原理；微機型繼電保護基礎知識。在教材編寫時要闡明模擬型保護的基本原理，微機型繼電保護技術是全新的內容，思維方法與模擬型保護相比完全不一樣，應重點講解如何推倒出算法的數學模型和微機實現原理。

（二）突出課程的職業性，以職業能力作為構建課程的基礎，使學生所學知識、技能滿足職業崗位的需求?；A理論知識以夠用為度，以掌握概念，強化應用為重點；專業知識強調針對性和實用性，培養學生綜合運用知識和技能的能力。突出職業能力培養，強化學生創新能力的培養.提高學生就業上崗和職業變化的適應能力，實現“雙證書”融通，即畢業證書和高級技能等級證書。

（三）圍繞崗位所確定的職業能力要求設置項目，并結合職業技能鑒定考核大綱，對課程內容進行整合，開發校本課程。在課程的難度和廣度方面，遵循“實用為先、夠用為度”的原則，如表1為五個項目。

三、《繼電保護》課程的教學方法與手段

（一）案例教學法

由于電力系統繼電保護技術發展很快，在講授課程相關知識是可以聯系電力系統的實際案例，例如某某地區電廠發生斷路器跳閘事故，原因是某相電接地導致的等等實際案例。使學生在校期間能了解相關領域的現狀。通過典型事故的分析可以培養學生分析和解決實際問題的能力。

（二）任務驅動教學法

任務驅動教學法是任務驅動教學法中的任務是有特定含義的，它不是通常說的“教學任務”，而是指“需要通過某種活動完成的某些事”。課堂討論、自學答疑教學形式采用任務驅動法。例如讓學生設計某條線路的三段式保護。

（三）項目教學法

項目教學法是通過進行一個完整的“項目”工作而進行的實踐教學活動的培訓方法。教師的主要任務是確定項目內容、任務要求、工作計劃，設想在教學過程可能發生的情況以及學生對項目的承受能力，時刻準備幫助學生解決困難問題。

（四）六步教學法

六步教學法是以工作過程為導向的課程實施方法，完成一個完整的實際工作需按照六個工作步驟來進行。例如設計6～10KV線路的過電流保護這個完整工作過程的六個步驟分別為：資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估。資訊階段，教師布置工作任務，學生首先了解項目要求；計劃階段，學生一般以小組方式工作，尋找與任務相關的信息（如：電壓繼電器、電流繼電器的原理接線圖），制定工作計劃；決策階段：教師考察學生做的過電流保護原理接線圖，學生可聽取教師的建議，對計劃做出修改；實施階段，學生根據計劃完成本項目工作過程，完成項目實施工作；檢查階段，學生進行展示工作成果的工作；評估階段，學生對完成項目任務中的表現做出自我評價、相互評價，最終由教師做出教師評估。

（五）模擬故障法

在實訓室上課時，可以通過人為設置故障，測量故障時的電壓和電流來分析故障特點，如何迅速、有選擇的切出故障。提高了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

（六）利用常規的電流、電壓保護的原理及實現的方法簡單、直觀的特點，通過多媒體課件演示熟悉電力系統各主要元件繼電保護裝置的動作原理、結構及其用途。在初步掌握電流、電壓保護的基本原理后，再安排學習微機保護的基礎知識的內容，由易至難，有利于學生對所學知識的理解和掌握。充分利用多媒體課件、動畫演示等對保護裝置元件進行直觀教學，使教學過程形象生動，幫組學生記憶和理解，提高教學效果；加強課堂微機保護演示；采用在實訓室邊進行理論教學邊進行實驗的教學方法。

《繼電保護》課程以以崗位能力為出發點，突出職業素質的培養，教、學、做結合，教學方法多樣化。課程內容以崗位分析和具體工作過程為基礎，將職業技能資格證書所需的應知應會內容貫穿于整個教學的理論和實踐過程中，為學生獲得“雙證書”，提高就業率打下了堅實的基礎。本課程基本理論以電力系統繼電保護和電力系統暫態和穩態分析應知的理論為基礎，理論與實際相結合，以能力培養為重點的高職高專教育特色。

參考文獻：

[1]姜大源.職業教育學研究新論[M].北京：教育科學出版社，2007.

[2]陳延楓.高職高專電力系統繼電保護課程教學改革探討[J].中國校外教育，2009.

繼電保護的基本原理范文第2篇

關鍵詞：變電站；繼電保護；基本原理；瑕疵；完善

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0103-02

在變電站的電力供應過程中，電力系統的檢修和維護尤為重要，同時也是為電力系統提供持之以恒供電能力的一個重要渠道，在檢修和維護中，繼電保護則為重中之重，所謂的繼電保護就是指在研究電力系統發生故障或者電力運行出現問題的情況下，在發展的過程中主要用有觸電接觸點的繼電器來檢修和保護電力系統以及發電機、變壓器、輸電線路等基本元件，使這些電路設備免受損害的一種具有針對性強的電力保護措施，在這種保護的基本原理中，用電力設備中最小的代價維護、檢修其中的最大量的元件，達到檢修成本最小的目的，同時也是對高科技元素的一種有效利用。這與我們通常所說的電力保護有所不同，它的基本任務是在電力系統發生故障時，利用最短的時間實現最大區域內的電力保護，其自動將故障設備從整個電力系統中切斷或者由智能設備發出通報，使得維修人員迅速發現故障根源，減輕電路故障引起的危險。

1 變電站繼電保護作用與基本組成

2 變電站繼電保護的現狀及問題

首先，人工智能手段的引入。人工智能體系引入繼電保護過程中是對變電站系統管理的一大進步。如專家系統、人工神經網絡ANN等被廣泛地應用于非線性問題障礙的排除上，我們知道，電力系統的繼電保護是一種較為典型的離散控制方式，它分布于電路系統的各個環節中，對于電路的正常或者故障狀態都能進行常態評估，這也是進行保護的關鍵步驟。由于AI的邏輯能力以及邏輯思維的存在，AI已經成為在線評估的重要工具，在現實的電力系統的應用中也表現得越發頻繁。與此同時，變壓器保護、發電機保護以及自動重合閘保護等領域也對此進行了廣泛的應用。但是在繼電保護的電力應用中，人工智能手段的引入無疑也存在可靠與否等方面的考驗或者說存在該方面的弊端，不得不引起電力研究領域的重視。

其次，繼電保護系統與高科技領域緊密結合。在電力系統中，網絡化的電力保護技術也已經成為主導，也就是說在進行電力保護的過程中實現網絡化管理，把現有的高科技手段應用于電力測量、控制、保護以及通信一體化的數據傳輸方面，這都對電力保護起到了翻天覆地的變化。如數字變電站內光互感器、智能終端、GOOSE、SV等新技術的應用，在變電站內的繼電保護方面應用高科技手段，大大減少了電路運行的危險性，使得各個需要保護的單元與重合閘裝置在分析和處理數據上相互協調，達到匹配，即實現網格化管理，這雖然實現了變電站內繼電保護的基本目的，但是這種技術在繼電保護領域還處于初始階段，很多關鍵技術還不成熟，不能成為主流，對國外先進技術的引入成為繼電保護的一大問題。

最后，微機系統在繼電保護中被大量使用。微機已經在20世紀開始大規模應用于各個領域，在變電站內的繼電保護方面也應用頻繁。微機進行保護主要的優點在于先進的計算能力和邏輯處理能力，能夠提高繼電保護的性能，近些年來，為了強化這種穩定性和敏銳性，必然就出現了對微機保護的改進措施，但是隨著科技的發展，電力系統內引入微機保護的效率應該引起重視，如果滯后于微機技術的發展，繼電保護就無實效性可言。

3 完善變電站內繼電保護的基本思路

變電站內的小功率機器的繼電保護在現階段已經引起了足夠的重視，如何實現繼電保護的長效性、科學性，是一個亟需解決的課題，隨著多年來的電力維修和保護的實踐，總結出如下幾點繼電保護的基本思路：

首先，完善繼電保護的可靠性與速度性。這種可靠主要體現在保護裝置的可靠性方面，也就是說在電力系統出現故障時，保護裝置能夠及時有效地反映出電力所出現的具體問題，速度既體現在發現故障方面，還體現在維修速度方面，不能夠出現誤差，同時不能對整個電力系統的運作有較大的影響。電力系統是一個多元素構成的有機整體，機構相對復雜，并且在適用上各個元件所體現的價值壽命是不同的，因此可靠性顯得尤為重要，要對各種設備的基本功能進行完善修整，實現操作無誤差。

其次，繼電保護實現選擇性與靈敏性。在變電站的繼電保護中，選擇性是指在發生故障時，系統有選擇地將元件與故障系統隔離分開，使之不受到更大的損害，不受損害的部分仍然能夠繼續工作，這個過程既要求選擇性，同時也要求靈敏性，需要對受到損害的元件與未受損害的元件進行區分，并使之與系統有效隔離，實現系統的完整性運轉，避免不必要的損失，快速保護動作時間在0.06～2.12s之間，最快可達0.01～0.04s。

最后，實現科技貫穿于整個繼電保護過程。以上文中我們了解到，繼電保護需要在高科技支撐下進行運作，也只有這樣的運作能夠對變電站電力系統的維護有一定的作用，對于吸收繼電保護的先進科技是實現繼電保護的有效途徑，也是實現電力系統穩定發展的巨大支撐。

4 結語

變電站的繼電保護是電力傳輸系統的一個重要環節，其工作的穩定性，需要我們對變電站安全運行以及電力系統的穩定進行全面掌握，對繼電保護的上述研究只是其中的一個弱小方面，加強變電站的繼電保護需要對整個電力產業以及電力科技的發展有較為熟悉的掌握，使得繼電保護能夠成為變電站電力系統維護的一個重要舉措，同時也是我們電力行業發展的一個重要使命。

參考文獻

[1] 郝治國，張保會，褚云龍.變壓器勵磁涌流鑒別技術的現狀和發展[J].變壓器，2005，（7）.

[2] 桂林，孫宇光，等.發電機內部故障仿真分析軟件的應用實例[J].水電自動化與大壩監測，2003，（6）.

[3] 艾恒.繼電保護裝置初析[J]，中小企業管理與科技（下旬刊），2011，（7）.

繼電保護的基本原理范文第3篇

關鍵詞：電力系統；繼電保護；電氣故障；四性要求；

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

0. 引言

隨著我國社會經濟的快速發展，以及工業化進程的加快，電網建設規模在不斷擴大。近年來，電力系統管理體制深化改革，變電所自動化技術在不斷進步，目前很多變電站已逐步實現無人值守。與此同時，對電力系統可靠運行也提出了更高要求。電力系統由于其覆蓋地域極其遼闊、運行環境極其復雜，以及各種人為因素影響，電氣故障發生是不能完全避免的。在電力系統中任何一處發生事故，都有可能對電力系統運行產生重大影響，為確保電力系統正常運行，必須正確地配置繼電保護裝置。

1.微機型繼電保護主要作用

電力系統繼電保護一詞泛指繼電保護技術和由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統，包括繼電保護的原理設計、配置、整定、調試等技術，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經過繼電保護裝置到斷路器跳閘線圈的一整套具體設備。

電力系統繼電保護的基本作用是：

（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損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行；

（2）反應電氣設備的不正常運行狀態，并根據運行維護條件，而動作于發出信號或跳閘。此時一般不要求迅速動作，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，以免暫短的運行波動造成不必要的動作和干擾引起的誤動。

2.微機型繼電保護原理

要實現電力系統繼電保護的關鍵作用，保證電力系統內各元件以致整個電力系統的安全運行，首先必須“區分”電力系統的正常、不正常工作和故障三種運行狀態，“甄別”出發生故障和出現異常的元件。而要進行“區分和甄別”，必須尋找電力元件在這三種運行狀態下的可測參量(繼電保護主要測電氣量)的差異，提取和利用這些可測參量的差異，實現對正常、不正常工作和故障元件的快速“區分”。依據可測電氣量的不同差異，可以構成不同原理的繼電保護。依據電氣量與非電氣量在正常運行與故障狀態下差異，形成了元件的不同保護裝置。

目前已經發現不同運行狀態下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。根據不同的電氣量特性，依據相關原理，構成了相應的元件保護。

在正常運行時，線路上流過的是它的負荷電流，假設在線路上發生三相短路，從電源到短路點之間將流過很大的短路電流。利用流過被保護元件中電流幅值的增大，可以構成過電流保護。

正常運行時，各變電所母線上的電壓一般都在額定電壓±5%~±10%范圍內變化，且靠近電源端母線上的電壓略高。短路后，各變電所母線電壓有不同程度的降低，離短路點越近，電壓降得越低，短路點的相間或對地電壓降低到零。利用短路時電壓幅值的降低，可以構成低電壓保護。同樣，在正常運行時，線路始端的電壓與電流之比反映的是該線路與供電負荷的等值阻抗及負荷阻抗角(功率因數角)，其數值一般較大，阻抗角較小。短路后，線路始端的電壓與電流之比反映的是該測量點到短路點之間線路段的阻抗，其值較小，如不考慮分布電容時一般正比于該線路段的長度，阻抗角為線路阻抗角，較大。利用測量阻抗幅值的降低和阻抗角的變大，可以構成距離保護。

此外，利用每個電力元件在內部與外部短路時兩側電流相量的差別可以構成電流差動保護，利用兩側電流相位的差別可以構成電流相位差動保護，利用兩側功率方向的差別可以構成方向比較式縱聯保護，利用兩側測量阻抗的大小和方向等還可以構成其他原理的縱聯保護。利用某種通信通道同時比較被保護元件兩側正常運行與故障時電氣量差異的保護，稱為縱聯保護。

除反應上述各種電氣量變化特征的保護外，還可以根據電力元件的特點實現反應非電量特征的保護。例如，當變壓器油箱內部的繞組短路時，反應于變壓器油受熱分解所產生的氣體，構成瓦斯保護。

3.繼電保護裝置基本要求

當電力系統出現故障或異常狀態時，繼電保護能夠自動地、有選擇性地在最短時間和最小范圍內，將故障設備從系統中切除，也能夠及時向相關負責人員發出警告信號，提醒相關人員及時采取解決措施，這樣繼電保護不但能夠有效防止設備的進一步損壞，而且能夠降低引起相鄰地區連帶故障的機率。同時還可以有效防止系統故障范圍的進一步擴大，確保未發生故障部分繼續維持正常使用。動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求，即可靠性、選擇性、速動性和靈敏性，“四性”間相輔相成，相互制約，針對不同使用條件，分別進行配合。

一是可靠性：可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護的最根本要求。所謂安全性，是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發生誤動作。所謂信賴性，是要求繼電保護在規定的保護范圍內發生了應該動作的故障時可靠動作，即不發生拒絕動作。繼電保護的誤動作和拒絕動作都會給電力系統造成嚴重危害。然而，提高不誤動作的安全性措施與提高不拒動的信賴性措施往往是矛盾的。在設計與選用繼電保護時，需要依據被保護對象的具體情況，對這兩方面的性能要求適當地予以協調。

二是選擇性：繼電保護的選擇性是指保護裝置動作時，在可能最小的區間內將故障從電力系統中斷開，最大限度地保證系統中無故障部分仍能繼續安全運行。這種選擇性的保證，除利用一定的延時使本線路的后備保護與主保護正確配合外，還須注意相鄰元件后備保護之間的正確配合。其一是上級電力元件后備保護的靈敏度要低于下級元件后備保護的靈敏度；其二是上級電力元件后備保護的動作時間要大于下級元件后備保護的動作時間。

三是速動性：繼電保護的速動性是指盡可能快地切除故障，以減少設備及用戶在大短路電流、低電壓下運行的時間，降低設備的損壞程度，提高電力系統并列運行的穩定性。

四是靈敏性：繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該是在規定的保護范圍內部故障時，在系統任意的運行條件下，無論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，當發生短路時都能敏銳感覺。正確反應。靈敏性通常用靈敏系數或靈敏度來衡量，增大靈敏度，增加了保護動作的信賴性，但有時與安全性相矛盾。

以上四個基本要求是評價和研究繼電保護性能的基礎，在它們之間，既有矛盾又要統一，因此要根據被保護元件在電力系統中的作用，使以上四個基本要求在所配置的保護中得到統一，更好的發揮繼電保護裝置在電力系統安全穩定運行中的作用。

4.總結

電力系統安全運行需要完善的繼電保護作為支撐，沒有安裝保護的電力元件，是不允許接入電力系統工作的。縱橫交織錯綜復雜的電力系統中每一個電力元件如何配置保護、配備幾套繼電保護，以及各電力元件繼電保護之間配合，需要根據電力元件的重要程度、電力元件對電力系統影響的重要程度、以及電力元件自身特性等因素決定。論文中介紹了電力系統繼電保護基本概念及任務，并闡述了繼電保護的基本原理與工作配合，最后描述了繼電保護的“四性”要求，為剛入門的學生以及從事電力系統繼電保護工作的初學者能更快的認知繼電保護裝置提供了依據。

參考文獻

[1]張保會，尹項根主編.電力系統繼電保護(第二版).北京：中國電力出版社，2009.12.

[2]國家電力調度通信中心編著.國家電網公司繼電保護培訓教材(上、下冊).北京：中國電力出版社，2009.

[3]國家電力調度通信中心編.電力系統繼電保護實用技術問答(第二版). 北京：中國電力出版社，1999.11.

繼電保護的基本原理范文第4篇

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?？紤]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?；驹砣缦拢?/p>

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。

繼電保護的基本原理范文第5篇

【關鍵詞】世界電力系統燃氣輪機燃氣 蒸汽聯合循環發電機組繼電保護

上世紀八十年代后確立的燃氣輪機及其聯合循環總能系統，開始逐漸改變世界電力系統的大格局，聯合循環總能系統憑借其高效率、低排放、低耗能、以及污染小的特點將世界發電技術帶入新的階段，

1 燃氣-蒸汽聯合循環發電機組簡介

1.1 基本原理

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組的核心設備包括：燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機、發電機和凝汽機。

當系統運作時，燃氣機輪首先運轉起來，于此同時壓氣機將外部空氣吸入并壓縮，形成高溫高壓，當空氣溫度增加后輸入到燃氣室，與燃料混合燃燒產生燃氣后輸入燃氣輪機內作功，帶動發電機發電，而燃氣輪機的排氣則進入余熱鍋爐中產生高溫高壓，此時蒸汽又將帶動汽輪機發電；凝汽機則又利用汽輪機的排汽凝結水，再輸送到余熱鍋爐完成蒸汽動力循環發電。

1.2 特點以及應用

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組的特點是發電效率高，污染排放少，可靠性高，耗水量少，建廠周期短以及自動化程度高、運行人員少。

目前全世界的燃氣-蒸汽聯合循環發電系統應用廣泛，每年新增的裝機容量中，燃氣-蒸汽聯合循環發電機組占到三分之一，美國已經占到了二分之一，全球現有的燃氣-蒸汽聯合循環發電機組的總容量已經了超過400GW，并且其單機功率也已經超過了300MW。據相關預測，僅我國未來十年，對燃氣輪機總需求量將接近34000MW。

1.3 聯合循環發電機組的配置

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組有不同的配置方案；“一拖一”單軸配置方案是指一套機組中同軸的一臺燃氣輪機與一臺蒸汽輪機一起拖動同軸的同一臺發電機，另配一臺余熱鍋爐；“二拖一”多軸配置方案，是指一套機組中有二臺燃氣輪機和一臺蒸汽輪機，它們分別拖動與各自同軸的發電機，每臺燃氣輪機各配一臺余熱鍋爐。

2 燃氣-蒸汽聯合循環發電機組繼電保護配置

2.1 基本概念

電力系統繼電保護是繼電保護技術和繼電保護裝置的統稱，繼電保護裝置是完成保護功能的核心，繼電保護裝置就是能反應電力系統中電器元件發生故障或不正常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。

繼電保護的四個基本要求：可靠性、安全性、信賴性、靈敏性。

2.2 基本原理及作用

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組繼電保護裝置是保證電力系統正常、安全運行的有力保障，任何電力設備（線路、母線、變壓器）都不允許在沒有機電保護的狀態下運行，它是利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電器量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化，構成繼電保護動作的原理，也有其他的物理量 。

燃氣-蒸汽聯合循環發電機組繼電保護裝置的作用是當電力系統發生的保護元件或者自身系統故障時，保護裝置就會自動、迅速、有選擇性的從電力系統中切除故障，這樣就可以保護故障元件或電力系統免于遭到繼續性的破壞，使得其他無故障元件或區間可以恢復正常運行狀態 。

2.3 實際應用

（1）繼電保護裝置與聯合循環發電機組共同在發電模式下運行時，也就是說兩種裝置同步運行，值得注意的的保護有：逆功率保護，是指發電情況下，燃氣輪機的供氣中斷但是發電機斷路器GMCB1未中斷，機組就會從電力系統中利用功率，同時保留勵磁電源，變為同步電動機運行狀態；異頻保護，其保護能力取決于原動機葉片的頻率特性和燃氣輪發電機機低頻運行燃燒的穩定性；程序跳閘出口，其設置是為了防止當一些異常運行保護動作于停機時，斷開發電機出口斷路器但原機動氣源卻未切斷，由此導致的原機動超速“飛車”事故，雖然一些發電機組取消了此類設計，但這類設計針對的安全性也是不可忽視的。

（2）燃氣輪發電機組起動階段的繼電保護，這種情況下的繼電保護裝置需要根據燃氣輪發電機組在變頻起動過程中以同步轉速低于額定值的同步電動機變速、降壓運行下發熱電氣量變化而研究設計，這就會涉及到：SFC回路保護，由于SFC裝置內設置的閘流管保護主要是針對閘流管的流動和過壓等故障，因此不能全方面的保護發電機排除故障；發電及配置保護，燃氣-蒸汽聯合循環發電機配置的繼電保護裝置內部測量變換器和軟件算法的設計多是基于額定工頻50HZ，在燃氣輪機組起動過程中頻率在0.05Hz-33.3Hz范圍內變化，所以誤差是在所難免的，考慮到電壓、電流互感器受低頻影響而使得傳變性能下降，可能引發保護裝置不正確的修正，所以必須考慮具體裝置由生產商明確出保護裝置的頻率特性，判斷保護裝置能否正常發揮在燃氣輪機起動過程中的作用；定子繞組接地保護，這類保護應注意起動過程中的電流要在發電機允許的安全值內，若發生SFC直流回路一點接地就會造成變壓器損壞，并且諧波濾過式電壓型接地保護作用也無法發揮，此時建議退出接地配電變壓器和發電機接地保護，但保留絕緣監測設施和零序過電壓保護；過勵磁和過電壓保護，這兩項保護一般不會誤動，但為防止異常過電壓情況，都建議保留；逆功率和異頻保護，建議在發電機并網后使用；失磁保護，適宜由電源變壓器6kV開關柜內設的綜合保護和測控單元測出無功功率反向和過符合信號檢測失磁作用，可以不退出發電機起動過程，也不用專門設置；失步保護，起動元件多采用阻抗元件，種類較多。

2.4 我國繼電保護的發展現狀及趨勢

2.4.1 發展現狀

上世紀六十年代起，晶體管繼電保護就進入蓬勃時期，發展到八十年代末集成電路保護已經成熟，而取代了晶體管。我國自九十年代后，也進入了繼電保護的微機時代，為電力系統提供了性能優良、功能周全的繼電保護裝置。

2.4.2 未來趨勢

（1）計算機化；

（2）網絡化；

（3）智能化；

（4）綜合自動化。

3 總結

燃氣蒸汽聯合循環發電機組繼電保護裝置保證了聯合循環發電的正常安全的運行，是一項具有極高價值的技術，繼電保護下的燃氣蒸汽聯合循環發電機組會帶來更大的環境效益和經濟效益。繼電保護系統也會隨著網絡、計算機技術、和人工智能技術的發展而進步完善，迎來廣闊的發展天地。

參考文獻

[1]黃蕾，姚挺生，沈儷，傅明.9FA型燃氣-蒸汽聯合循環發電機組的國產保護設備配置方案[J].電力自動化設備，2009，12：122-126.