繼電保護裝置初析

1、繼電保護裝置初析    關(guān)鍵詞：繼電保護 1 繼電保護裝置的作用和任務(wù) 在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須有相應(yīng)的保護裝置盡快地將故障切除，以防故障擴大。當發(fā)生用電設(shè)備有危害性的不正常工作狀態(tài)時，應(yīng)及時發(fā)信號告知值班人員，消除不正常的工作狀態(tài)，以保證電氣設(shè)備正常、可靠地運行。 繼電保護裝置就是指反映供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備或元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)后，并動作于跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 基本任務(wù)如下： 當發(fā)生故障時能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，使故障元件免遭破壞，保證其他無故障部分能繼續(xù)正常運行。當出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，繼電保護裝置動作發(fā)

2、出信號，以便告知運行人員及時處理，保證安全供電。繼電保護裝置還可以和供電系統(tǒng)的自動裝置，如自動重合閘裝置（ARD）、備用電源自動投入裝置（APD）等配合，大大縮短停電時間，從而提高供電系統(tǒng)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(tǒng)發(fā)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(shù)的變化，可以構(gòu)成不同原理的繼電保護，如反映于電流增大而動作的電流速斷、過電流保護，反應(yīng)電壓降低而動作的低電壓保護等。一般情況下，整套保護裝置由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。 2.1 測量部分 測量從被保護對象輸入的有關(guān)電氣量，如

3、電流、電壓等，并與給定的整定值進行比較，輸出比較結(jié)果，從而判斷保護裝置是否應(yīng)該動作。 2.2 邏輯部分 根據(jù)測量部分輸出的檢測量和輸出的邏輯關(guān)系，進行邏輯判斷，以便確定是否應(yīng)該使斷路跳閘或發(fā)出信號，并將有關(guān)命令輸入執(zhí)行部分。 2.3 執(zhí)行部分 根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務(wù)，如跳閘或發(fā)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(tǒng)中發(fā)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(xù)安全運行。 3.2 速動性 快速地切除故障，可以縮小故障設(shè)備或元件的損壞程度，減小因故障帶來的損失和

4、在故障時大電流、低電壓等異常參數(shù)下的工作時間。為了保證選擇性，保護裝置應(yīng)有一定時限，這就是選擇性和速動性相互矛盾，對繼電保護系統(tǒng)來說，應(yīng)在保證選擇性的前提下，力求保護快速動作。 3.3 靈敏性 保護裝置的靈敏性是指保護裝置對被保護電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常運行方式的反應(yīng)能力。在系統(tǒng)中發(fā)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(yīng)該動作的故障。但也容易產(chǎn)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(yīng)該綜合分析。通常用繼電保護運行規(guī)程中規(guī)定的靈敏系數(shù)來進行合理的配合。 3.4 可靠

5、性 保護裝置在其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，能可靠地動作而不拒動；而在其保護范圍外發(fā)生故障或者系統(tǒng)內(nèi)設(shè)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(tǒng)造成嚴重的后果。隨著供電系統(tǒng)的容量不斷擴大以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，對上述四個方面的要愈來愈高，實現(xiàn)也愈加困難。繼電保護裝置除滿足上述四點基本要求外，還要求節(jié)省投資，保護裝置便于調(diào)試及維護，并盡可能滿足系統(tǒng)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(guān)，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

6、電流保護。反時限過電流保護雖外部接線簡單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)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(gòu)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(guān)，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(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護方式就稱為定時限過電流保護。繼電器的構(gòu)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(gòu)成的。它一般采用直流操作，須設(shè)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

7、系統(tǒng)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(gòu)成。保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預(yù)先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關(guān)，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(xiàn)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(xiàn)時不應(yīng)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(tǒng)的正

8、常運行，必須正確地設(shè)置繼電保護裝置并準確整定各項相關(guān)定值，從而保證系統(tǒng)的正常運行。 5 繼電保護的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 近20年來，微機型繼電保護裝置在我國電力系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用，常規(guī)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(jīng)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(yīng)的，不同的保護原理必須用不同的硬件電路實現(xiàn)。微機繼電保護的誕生與應(yīng)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(gòu)性，使得在通用的硬件平臺上可以實現(xiàn)多種性能更加完善、功能更加復(fù)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

9、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(xiàn)一些常規(guī)保護難以實現(xiàn)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(jié)構(gòu)，通常包含交流變換插件、模數(shù)轉(zhuǎn)換和微處理器插件、人機管理開關(guān)量輸入插件、電源插件和繼電器插件等。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)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(tǒng)，使得硬件設(shè)計變得非常簡單。較復(fù)雜的微機保護裝置通常采用CPU結(jié)構(gòu)。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(xiàn)對保護CPU的調(diào)試與定值設(shè)置，人機管理CPU設(shè)計通過現(xiàn)場通信總線與調(diào)度直接連接，便于實現(xiàn)變電站無人值守和綜合自動化。 6 結(jié)語 隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展和微處理機及微型計算機的普遍使用，微機保護在硬件