电力系统振荡时对继电保护装置的影响

关键词： 振荡

电力系统振荡时对继电保护装置的影响（精选8篇）

篇1：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

电力系统振荡时，对继电保护装置有哪些影响?哪些保护装置不受影响?

答：电力系统振荡时，对继电保护装置的电流继电器、阻抗继电器有影响。

(1)对电流继电器的影响。图1-3为流入继电器的振荡电流随时间变化的曲线，由图可见，当振荡电流达到继电器的动作电流Iop时，继电器动作；当振荡电流降低到继电器的返回电流Ire时，继电器返回。图中tk表示继电器的动作时间（触点闭合的时间），由此可以看出电流速断保护肯定会误动作。一般情况下振荡周期较短，当保护装置的时限大于1.5～2s时，就可能躲过振荡误动作。

（2）对阻抗继电器的影响。周期性振荡时，电网中任一点的电压和流经线路的电流将随两侧电源电动势间相位角的变化而变化。振荡电流增大，电压下降，阻抗继电器可能动作；振荡电流减小，电压升高，阻抗继电器返回。如果阻抗继电器触点闭合的持续时间长，将造成保护装置误动作。原理上不受振荡影响的保护有相差动保护和电流差动纵联保护等。

篇2：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

在HVDC以大地为回路运行时, 地中直流通过接地极附近直接接地的变压器中性点进入交流系统时, 会对变压器产生直流偏磁作用, 对变压器的正常运行产生严重影响, 从而直接影响到电力系统的安全运行[1,2]。

为了抑制变压器的直流偏磁, 目前国内外常采用的措施主要有三种:在变压器中产生反方向的直流电流, 以抵消或削弱地中直流电流;在变压器中性点串入电容, 利用电容的隔直特性使得直流无法流入;在变压器中性点串入小阻值电阻, 把中性点流入的直流限制到工程上可以接受的程度[3,4,5,6,7]。

对于南方电网贵州 (高坡) -广东 (肇庆) 直流可能出现的单极大地运行方式情况, 在广东电网春城变电站主变压器的中性点装设了10欧小电阻并联石墨间隙的方法以抑制入地直流电流的影响[6]。

主变压器中性点偏磁抑制装置的接入, 改变了系统的零序参数, 在出现不对称接地故障时, 中性点接入偏磁抑制装置的主变压器保护和附近相关线路的保护均会有不正确动作的隐患。现结合南方电网的实际情况, 对此开展研究分析, 对相关主变及其相邻线路的保护做出分析评估。

1 分析模型

分析单个变电站主变中性点接入偏磁抑制装置的情况, 用双电源组成的电力系统模型等值, 并用一回引出线分析保护所受的影响。如图1所示。

模型中线路MN两端等效电源分别为EM·和EN·, 等值正序 (负序) 、零序阻抗分别为ZM1 (ZM2) 和ZN1 (ZN2) 、ZN0。线路MN的序阻抗表示在图中。M母线变压器等值正序 (负序) 、零序阻抗分别为TM1 (TM2) 、TM0, 其中性点接入阻抗为ZφM0。若两个等值系统还有其他线路联系, 可通过等值变换化为此模型的形式, 并不影响分析所得的结论。

当MN线路的K点发生接地故障时, 故障点的正序等效电源和各序等值综合阻抗分别为:

为了准确分析在不同运行情况下主变中性点接入偏磁抑制装置后各故障量的变化情况, 针对单相接地和两相接地故障, 分别取不同的电网运行方式、主变中性点阻抗ZφM0、故障位置 (ZMK1和ZMK0) 和故障点过渡电阻进行分析。

2 电阻性偏磁抑制装置对相关继电保护影响研究

2.1 对零序过流保护的影响分析

重点分析线路上发生接地故障时线路零序过流保护和主变中性点零序过流保护所受影响。中性点偏磁抑制装置ZφM0为电阻性。

根据接地故障零序电流的分析, 主变中性点ZφM0的接入使得接地短路故障时M侧保护零序电流减小, 零序过流保护灵敏系数减小;N侧保护零序电流增大, 零序过流保护灵敏系数增大;M侧主变中性点零序电流减小, 中性点零序过流保护灵敏系数减小。

2.2 对零序方向保护零序电压元件的影响分析

零序方向保护要求零序电压达到一定阈值 (一般取一次侧2~3v) 时才开放。在长距离输电线的末端发生接地短路故障时, 线路首端保护的零序电压元件可能会出现灵敏度不足不投入工作的情况。

如MN线路K点单相接地故障, 对于M侧零序方向过流保护, 保护安装处零序电压为

若只在M侧主变中性点接入偏磁抑制装置ZφM0, 则Z∑0增大, uMA0· (1) 表达式中分母部分增大, 分子部分不变。故其零序电压随主变中性点接入偏磁抑制装置|ZφM0|的增大而减小。

对于N侧零序电压,

其中a=ZM0// (ZTM0+3ZφM0) +ZKM0, b=ZKN0+ZN0//ZTN0。

主变中性点|ZφM0|增大时, a增大, N侧零序电压uNA0· (1) 增大, 会改善N侧保护可能出现的零序方向电压元件灵敏度不足而不投入运行的情况。

同样对于MN线路K点两相短路接地故障, 采用相同分析方法可知M侧主变中性点接入偏磁抑制装置|ZφM0|增大时, M侧零序电压随之增大;N侧保护零序电压uNAO· (1, 1) 随M侧主变中性点接入阻抗偏磁抑制装置|ZφM0|增大而减小。可能出现零序方向电压元件灵敏度不足而不投入运行的情况。

即在MN线路的M侧主变中性点接入偏磁抑制装置时, 在线路上发生单相接地故障时可能造成M侧、两相接地短路故障时造成N侧零序方向过流保护电压元件灵敏度不足而不开放。

2.3 对零序方向元件判别的影响分析

线路MN上某点发生接地短路故障时, 由于M母线上相连变压器中性点接入偏磁抑制装置, 对保护反方向的零序阻抗有影响, 由ZE0变为Z'E0。

其中ZE0=ZM0//ZTM0, Z'E0=ZM0// (ZTM0+3ZφM0) 。

考虑ZE0相角变化最大的情况为M母线发生接地短路故障时, ZE0=ZTM0, Z'E0=ZTM0+3ZφM0。φE0由900变为 。

若仍然满足 , 则零序方向元件判别不受影响。

2.4 对测量阻抗的影响分析

根据测量阻抗的计算方式, 主变中性点接入电阻将影响测量阻抗的附加阻抗ΔZMA值[7], M侧主变中性点接入ZφM0, ΔZMA幅值增大;ZφM0为纯电阻时, IKA0 (1) 相角增大, COM减小。

图2示出ZφM0接入后测量阻抗由Zm变为Z'm后对保护区的影响。在线路空载时发生单相接地故障, ΔZMA呈纯电阻性, 接入ZφM0仅使得ΔZMA幅值增大, 相角不变。如图2 (a) 所示;

若M侧为送电侧, ΔZMA呈容性, 接入ZφM0使得ΔZMA的相角增加;如图2 (b) 所示;

若M侧为受电侧, ΔZMA呈感性, 接入ZφM0使得ΔZMA的相角增加。如图2 (c) 所示。

故M侧保护的测量阻抗幅值和相角均在主变中性点接入ZφM0之后增大。一定情况下会造成保护拒动, 使距离保护的保护区缩短。

(a) 线路空载时; (b) M侧为送电侧; (c) M侧为受电侧

3 广东电网春城站算例分析

选取广东省220k V及以上电网的2008年夏季大运行方式作为基本运行方式, 在贵广直流单极大地回路运行的条件下, 变压器中性点接入10欧电阻。系统共有发电机139台, 交流线路505条, 厂站247个, 其中所有线路参数均采用阻抗模型。

考虑如下计算条件:运行方式包括2008年夏季大方式和小方式, 以及线路正常检修方式;偏磁抑制装置的不同的安装位置。变电站仅一台变压器中性点接入偏磁抑制装置的情形。表1为夏大方式时春恩线距春城侧1%处接地故障时春恩线恩平侧零序电压。可知在两相短路接地时春城站主变中性点接入10欧偏磁抑制装置时, 恩平侧零序电压减小, 与前述分析相符。

表2为小方式春恩线距春城侧1%处单相接地故障时春城侧保护测量阻抗。对于春城侧保护, 春城主变中性点接入10欧偏磁抑制装置时测量阻抗幅值增大, 相位减小。由前述分析知春城侧为送电侧。

根据故障计算和灵敏度校核的结果, 得出如下结论:在春城中性点接入10欧电阻与石墨保护间隙并联的偏磁抑制装置后, 对主变保护的选择性无影响、不影响其灵敏度达到要求。

在故障点过渡电阻达到一定数值的情况下, 两相接地短路故障时会恶化对侧保护安装处零序电压过低的情况, 单相接地短路故障时会恶化本侧保护安装处零序电压过低的情况, 造成零序方向元件不能可靠动作。

当φM0=70°~80°时, 零序方向元件的方向判别不受影响, 也不影响零序方向过流保护的选择性。

在保护正方向故障时保护安装处测量阻抗的附加阻抗幅值和相位均增大, 在近点发生带过渡电阻接地故障时, 保护测量阻抗可能进入阻抗特性的第四象限, 发生保护拒动的情况。

4 结论

(1) 建立了反映变电站主变中性点偏磁抑制装置的等值双电源模型。从网络结构上分析了主变中性点接入偏磁抑制装置后, 当线路发生接地短路故障时相关保护的影响机理。

(2) 基于广东电网的故障计算表明, 实际电网故障计算结果与前述模型分析结论相符。

(3) 本文的研究工作亦可为其他安装偏磁抑制装置后相关保护的安全评估提供参考。

(4) 下阶段计划进一步研究的工作有:在本文研究内容的基础上, 深入研究输电线路保护受中性点容性直流偏磁抑制装置影响的机理, 对保护的边界进行评估以得出描述对相关保护的灵敏性与选择性不至于产生影响的边界情况, 以及针对输电线路短线路、高过渡电阻接地故障和零序电压元件不灵敏情况对保护影响的对策研究。

摘要：在交直流混合运行的电网中, 变压器中性点接入直流偏磁抑制装置改变了交流电网的零序结构和参数, 在发生不对称接地故障时会对交流电网相关保护产生影响。研究了接地极附近变压器和输电线路保护受直流偏磁抑制装置影响的机理, 从数学模型以及网络结构上进行分析以找出规律, 并针对南方电网的实际运行场景对相关保护进行了分析评估。分析结果可为其他受直流偏磁作用影响的变电站邻近变压器和线路保护的安全评估提供参考。

关键词：电力系统,高压直流,变压器中性点,直流偏磁,继电保护

参考文献

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[5]朱艺颖, 蒋卫平等.抑制变压器中性点直流电流的措施研究[J].中国电机工程学报, 2005, 25 (13) :1-7.

[6]Léonard Bolduc, Michel Granger.Development of a DC Current-Blocking Device for Trans-former Neutrals.IEEE Tran.on Power Delivery, 2005, 20 (1) :163-168.

篇3：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

摘要：为了避免直流牵引供电系统在电力系统发生振荡时继电保护装置出现误动作，并保证继电保护装置的灵敏性，须对振荡信号和短路故障信号进行严格区分。采用经验模态分解（EMD）方法对振荡信号和短路故障信号的特征量进行提取，可有效区分这两种信号，从而保证继电保护装置有足够的灵敏性，也实现不误动和不拒动的可靠性。

关键词：直流牵引 继电保护 经验模态分解 电力系统振荡

0 引言

近年来，我国城市地铁产业发展迅速，地铁供电系统的安全可靠运行是地铁安全运行的最基本保障，紧密关系着人民的生命财产安全及社会稳定。但是，由于有关直流牵引供电系统的继电保护技术发展时间较短，仍处于初级阶段，相对于比较完善的交流供电系统的继电保护技术来说，直流牵引供电系统的继电保护技术还存在着很多问题。例如，对于直流牵引供电系统经常出现的振荡电流，目前的继电保护技术采取的是“宁误动、不拒动”的方式，这显然不能满足继电保护的基本要求，使直流牵引供电系统的可靠性降低。

振荡是电力系统经常出现的一种现象，系统振荡时电流、电压会发生周期性变化。当电流的变化超过继电保护的整定值时就会引起继电保护装置误动作。要想避免误动作的发生，并保证继电保护装置的灵敏性，须对振荡信号和短路故障信号进行严格区分，构成振荡闭锁装置。振荡闭锁装置须满足4个基本要求：①供电系统发生振荡而没有出现短路故障时，应能可靠地将保护装置闭锁，振荡不停息，闭锁不解除；②在继电保护装置的保护范围内发生故障时，保护装置不被闭锁而能可靠动作；③在振荡过程中发生故障时，保护装置应能不受振荡影响正确动作；④供电系统先发生故障又发生振荡时，保护装置不会误动作。

1 直流牵引供电系统继电保护

1.1 di/dt-ΔI保护

继电保护装置是经常应用于接触网电力系统中的主保护之一，在我国的地铁供电系统直流侧的继电保护中已普遍应用。电流上升率 di/dt保护用于中、远端保护，整定值应确定动作值E、返回值F及动作延时时间Δt；电流增量ΔI保护用于近端保护，整定值应确定电流增量ΔI及动作延时时间Δt。由于地铁车辆起动时电流上升率和电流增量是地铁供电系统正常运行情况下的最大值，所以di/dt-ΔI继电保护装置的动作值按躲过车辆起动时的电流上升率和电流增量设置整定值。继电保护的动作条件有两个：①电流的初始上升率di/dt大于列车起动时的电流上升率di/dt；②电流增量ΔI大于列车起动时的电流增量ΔI。

di/dt-ΔI继电保护的整定值设置的较小，所以灵敏度极高。当直流牵引供电系统中出现振荡现象时，振荡电流的变化所引起的电流增量和上升率超过整定时也会造成保护装置动作。由于振荡电流出现的时间很短，不会对电气设备产生较大影响从而不需要继电保护动作，所以由振荡电流所引起的保护装置动作为误动作，应该避免。

1.2 保护装置产生误动作的原因

di/dt-ΔI继电保护装置容易受到振荡电流的影响而产生误动作的原因，是因为振荡电流的变化所引起的电流增量和上升率与电力系统发生故障时的波形十分相似。某站采集到的牵引直流电网发生振荡时的振荡电流波形如图1所示。

图1 振荡电流波形图

从图1中可以看出，振荡电流从0A升至4000A用了5ms时间，电流上升率为800A/ms，超出了di/dt-ΔI保护装置设定的整定值60A/ms，完全能引起保护装置动作。振荡电流的特点是电流的变化幅度大，即电流上升率高，但振荡电流存在时间短，能迅速恢复到正常值，不会对直流馈线和列车造成影响。而因为保护装置的误动作所造成的损失却是无法估量的，不但影响列车的正常运行、造成人民生命财产损失、影响社会稳定、还会减短电力系统及继电保护的使用寿命，所以必须安装振荡闭锁装置，对这种误动作进行避免。

由上面的分析不难发现，要想避免保护装置误动作，需要为保护装置安装振荡闭锁装置。但根据振荡闭锁装置的基本要求，振荡闭锁装置需要具有区分由短路电流造成的电流上升率和由振荡电流造成的电流上升率的能力，才能既保证继电保护装置的灵敏性，又保证继电保护不发生误动作。基于此，本文提出了利用EMD分解方法来提取直流牵引电网的振荡电流的特征量以便对振荡电流和短路电流进行识别。

2 经验模态分解（EMD）

经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，简称为EMD），是由美籍华人黄锷博士率先提出的一种全新的信号处理方法。EMD的原理是根据被分析波形所具有的时间尺度趋势信息来分析信号，而不需要额外设定任何基函数。通过EMD，能自动将信号分解为仅反映信号局部波动的若干阶模态函数（Intrinsic Mode Function，简称IMF）。模态函数不需要用数学表达式来表达，而是根据被分析信号的波形发展趋势进行自我修正，这一优点明显强于需要提前建立基函数才能对信号进行分析的傅里叶变换和小波分解方法。下面简要描述一下EMD对信号的分解原理。

假设某平稳信号x（t）的傅里叶变换表达式为x（t）=αcosφ。这种分解方法对平稳信号是十分有效的。但当信号是不平稳信号时，可以用下式来表示其傅里叶变换：

x（t）=α（t）cosφ （1）

式（1）中振幅值和频率值都随时间变化（即模态函数，IMF），这就是不平稳信号的EMD分析结果表达式，它用IMF反映了所分析信号的特征，即不稳定性。对于一个数字信号来说，也同样可用EMD来分析，当对一个数字信号进行n阶分解后，可得到其n阶分解结果：

x（t）=c（t）+r（t）（2）

即信号被分解为n个模态函数c（t），n=1，2，…n和1个余量r（t），余量r（t）表示了原始信号中的变化趋势或为一个常数（无变化趋势）。

3 信号特征量提取及仿真验证

为了区分由短路电流造成的电流上升率和由振荡电流造成的电流上升率，采用EMD方法对采集到的电流进行分解，通过分解后的结果来提取二者的特征量。为了能将此种方法真正应用于实际的继电保护装置中，要求特征量的提取过程简单可靠，且特征要比较明显。对某直流牵引电网所采集到的，具有代表性的振荡电流波形和短路电流波形以及两种信号采用EMD分解后的波形一起表示在图2中。

图2 振荡电流和短路电流波形及EMD分解结果

比较图2中的波形能够看出，直流牵引电网的振荡电流和短路故障电流的波形模态差异明显，但用计算的方法来区分这两种波形并不容易。当将两种波形经EMD分解后，两种波形的特征则更加突显，基于分解后的波形区别两种波形变得十分容易。总结下来，其特征有两点：①振荡电流波形的IMF分量幅值大且多，而短路电流波形的IMF分量幅值少且小；②经EMD分解后，振荡电流波形的余量曲线斜率呈负数，表明振荡发生后，振荡电流整体减小的趋势；而短路电流的余量曲线斜率为正，表明了短路电流整体上升的趋势。采用将电流信号进行 EMD 分解后的余量斜率作为特征量，则可以准确而容易地识别直流牵引电网中振荡电流信号与短路故障电流信号。

为验证这种方法在各种情况下均能对振荡电流和短路电流进行很好的区分，仍取某地铁供电系统在距离继电保护安装处的1km，2km，3km 处发生短路时的仿真短路电流波形进行分析，经EMD分解后，提取3种波形的余量r（t）进行对比。分解的结果明显显示了各个短路电流的波形整体变大的趋势，在和振荡电流的EMD分解结果进行对比时，并不需要对其电流特征进行数量化。只需要对余量r（t）求斜率就可以进行比较，所以比较过程非常简单方便。其计算结果如表1所示。

表1 电流波形经EMD分解后余量r（t）的斜率计算结果

[电流波形

余量斜率][负荷振荡电流

-0.46][1km短路电流

4.19][2km短路电流

2.45][3km短路电流

1.79]

4 结论

由于直流牵引电网的振荡电流存在整体下降的趋势，导致其波形经过EMD分解后的余量r（t）斜率为负值，而短路电流的EMD分解后余量r（t）斜率为正值。因此可将斜率作为特征量区分振荡电流和短路电流，从而构成振荡闭锁装置。实用中，将振荡闭锁装置的整定值设置为0，当余量r（t）斜率为负值时闭锁di/dt-ΔI保护装置；当余量r（t）斜率为正值时，开放继电保护装置，然后按di/dt-ΔI的整定值判断是否需要继电保护动作，动作完成后，立刻再次闭锁保护装置。

参考文献：

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[9]Stephane mallat， Wenlianghwang. Singularity detection and processing with wavelets. IEEE transactions on information theory，1992（2）：617-643.

作者简介：

刘军（1976-），男，江苏淮阴人，江苏长天智远交通科技有限公司，主要研究方法为机电一体化。

篇4：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

电力系统振荡闭锁问题[1,2,3,4,5,6,7,8,9]一直是距离保护在应用中存在的最复杂的问题之一。在我国广泛采用的是利用出现不对称分量时短时开放保护的振荡闭锁原则,然而,目前应用的这些振荡闭锁方法均较复杂,不够完善。

我国曾出现一种多相补偿距离继电器[10,11,12],该继电器在电力系统振荡和过负荷时能可靠不动作,因而在距离保护中具有广泛的应用前景。但它本身不具有反应三相短路故障的能力,需要有专门的反应三相短路故障的继电器与其配合。为解决多相补偿距离继电器不反应三相故障的问题,文献[10]提出了一种三相故障距离继电器。

本文对文献[10]所提出的继电器在各种工况下的动作特性进行了详细的分析并发现,该三相故障距离继电器在系统振荡时能可靠不动作,在正常运行情况下发生三相短路故障时具有明确的动作区,但若在振荡中保护区内再发生三相短路故障时可能拒动。为此,本文提出了一种改进的保护方案,引入了振荡再故障判断元件来启动一种新式姆欧继电器,该姆欧继电器引入了补偿阻抗。经分析证明,该方案能可靠防止系统振荡情况下再发生三相短路时保护拒动的现象。仿真分析验证了所提结论和改进措施的可行性和有效性。

1 三相故障距离继电器的分析

1.1 三相故障距离继电器的动作判据

为解决多相补偿距离继电器不反应三相短路故障的问题,文献[10]提出了一种不受系统振荡影响的三相故障距离继电器,它反应某两相相间补偿电压与此两相故障前补偿电压的比相,以BC相为例,三相故障距离继电器KΔM的动作判据如下:

其中,U′BC=UBC-(IB-IC)Zset,为BC相间补偿电压;U′BC[0]=UBC[0]-(IB[0]-IC[0])Zset,为BC相间故障前补偿电压,UBC[0]为故障前40 ms的BC相间电压;IB[0]、IC[0]为故障前40 ms的B相、C相电流;Zset为整定阻抗。

该继电器还必须检查故障前40 ms的补偿电压U′BC[0]基本正常(不低于正常状态下相间电压的80%)或者线路电流IBC[0]没有上升(小于倍正常状态下的线路电流IBC),才允许保护输出动作信号。

1.2 电力系统振荡时,三相故障距离继电器动作特性的分析

系统模型如图1所示,系统两侧等效电动势分别为EM和EN;等效电源间的阻抗为ZΣ=ZM+ZL+ZN,其中ZM为M侧系统的等值阻抗,ZL为线路的阻抗,ZN为N侧系统的等值阻抗;下标m表示测量值。

为分析方便,采用以下典型假设:

a.系统两侧等效电动势EM和EN的幅值相等,相角差为δ,即EN=EMe-jδ;

b.系统各部分阻抗角相等;

c.振荡过程中系统频率保持不变。

当电力系统发生振荡时,保护安装处B相、C相相间测量电流、电压为

其中,EBCM=EBM-ECM为M侧等值系统B相、C相相间电动势。

则三相故障距离继电器动作特性如下:

其中,[0]表示40 ms之前的值,δ[0]为测量点40 ms前的系统功角。

当电力发生失步振荡时,系统的振荡周期一般较长,大于1 s,在不考虑振荡加故障的情况下,40 ms前后系统电动势两侧的功角将不会发生太大变化,因式(4)的比相也不会发生太大变化,即三相故障距离继电器将可靠不动作。

1.3 三相短路故障时,三相故障距离继电器动作特性的分析

电力系统发生三相短路故障时,B相、C相测量电流均为短路电流,而故障前40 ms的B相、C相电流为负荷电流,由于负荷电流远小于短路电流,因此可以忽略负荷电流的影响,此时KΔM可表示为

由式(5)可知,此时的三相故障距离继电器即为以记忆电压为参考电压的测量元件,具有明确的方向性,反向故障可靠不误动,而在保护区内发生短路故障时,具有明确的动作区,并且在出口三相短路时没有死区,具有很好的动作特性[13]。

1.4 电力系统振荡中再发生三相短路时,三相故障距离继电器动作特性的分析

电力系统振荡中再发生三相短路故障时,三相故障距离继电器动作特性如下:

其中,考虑三相短路时,IB-IC=EBCM/(ZM+Zset);Zm为测量阻抗;G=Z鄱-ZM-Zset,H=ZM+Zset。

当电力系统发生振荡时,系统两侧电势的功角在0°~360°变化,即δ[0]可为0°~360°的任意值。式(6)中的G+He-jδ[0]在阻抗平面上是以矢量G的端点为圆心,以|H|为半径的圆,如图2所示。

图2中,特性圆的圆心在A点即矢量G的端点,半径为AB=|H|;矢量表示随功角δ[0]的变化矢量G+He-jδ[0]所在的位置;矢量表示区内故障时的Zm-Zset,∠COB表示区内故障时式(6)的比相结果;矢量表示区外故障时的Zm-Zset,∠DOB表示区外故障时式(6)的比相结果。

以正向区内故障为例,结合图2说明三相故障距离继电器的动作特性。由图2可知,式(6)的比相结果与|G|、|H|有关。当|G|>|H|时,图2所示的特性圆落于以O点为垂心,直线CD的垂线上方,此时必有90°<∠COB<270°,即保护将可靠动作。当|G|<|H|且时,三相故障距离继电器将处在临界动作区,此时有δ[0]=90°+arcsin(|G|/|H|);若功角继续增大,使δ[0]>90°+arcsin(|G|/|H|)时,将有-90°<∠COB′<90°,保护将会拒动。同理分析可知,对于区外故障,当G

为防止电力系统振荡再发生区外三相短路故障时,三相故障距离继电器误动,文献[10]提出采用故障前的电流IBC[0]及补偿电压U′BC[0]进行闭锁。由于当δ[0]>90°+arcsin(|G|/|H|)时,IBC[0]及U′BC[0]不满足动作条件,三相故障距离继电器将被闭锁。然而,由于故障分量存在时间较短,振荡周期较长,当闭锁结束之后,故障前的补偿电压可能已经是故障后的量了,此时三相故障距离继电器将不再满足动作条件。因此,在振荡过程中保护区内再发生三相短路故障时,三相故障距离继电器将可能拒动。

2 克服三相故障距离继电器在电力系统振荡中再发生三相短路拒动的措施

为克服振荡过程中再发生三相短路故障时三相故障距离继电器拒动的缺陷,需要增设振荡过程中再发生三相短路的判别元件。

采用具有浮动门槛的相电流差突变量启动元件,其动作方程式为[14]

其中,可取k1=1.25,k2=0.2,ΔITφφ为浮动门槛值,IN为额定相间电流。

在电流突变量启动后150 ms之内,投入经电压补偿后的姆欧继电器,该姆欧继电器的动作判据如下。

姆欧继电器KMBC:

式(8)中Zset2为补偿阻抗,其值可取M侧的系统阻抗,即Zset2=ZM。对于M侧的系统阻抗,当电力系统正方向发生三相短路时,利用故障网络可得:

其中,ΔUm、ΔIm为M侧保护安装处电压、电流突变量。

对于反方向发生三相短路,利用式(9)计算出的阻抗角度约为180°-φk。若故障在电压波谷时,利用式(9)求取系统阻抗的方法将失效,或因其他原因无法求得M侧的系统阻抗时,可取Zset2=ZMmax,ZMmax为M侧系统最小运行方式对应的阻抗。

系统振荡过程中再发生三相短路故障,该继电器的动作特性可表示为

其中,G′=Z鄱-ZM+Zset2,H′=ZM-Zset2。

由式(10)可看出,Zset2的存在就是为了平衡G′与H′的关系,由图2可知,只要有|G′|>|H′|,保护就不会发生非选择性误动,而决定|G′|、|H′|最主要的因素是M侧的系统阻抗。当Zset2=ZM时,G′=ZΣ,H′=0,则必有G′>H′;若取Zset2=ZMmax,则无论系统处于什么运行方式,都有|G′|>|H′|,该继电器都具有明确的动作区。此方法较好地解决了在振荡过程中再发生三相故障时三相故障距离继电器可能拒动的问题。

在电流突变量启动150 ms之后,重新闭锁姆欧继电器,同时,增设振荡再发生对称性故障开放元件。对称性故障判别元件动作判据[13,14,15,16]为

其中,U为保护安装处某相测量电压有效值;φ1为电流落后电压的相角;φL为系统阻抗角;UN为某相额定电压。

经分析可知,用式(11)判据配合一个延时时间(如150 ms)就能够区分出三相故障和振荡。当判出振荡过程中又发生三相短路时,开放姆欧继电器。此方法很好地解决了振荡过程中又发生三相故障时,三相故障距离继电器将可能拒动的缺点。

3 PSCAD仿真验证

3.1 仿真说明

系统接线图如图1所示,采用220 k V电压等级的双端供电系统,线路长度为100 km。仿真中采用的距离I段保护范围为保护线路全长的80%。仿真分析电力系统发生振荡、振荡中再发生三相短路时三相故障距离继电器和姆欧继电器的动作特性,其中,系统振荡周期为1.5 s,线路发生短路故障时间为0.75 s,仿真中采用全周傅氏滤波,即需要有一个周期为20 ms的数据窗。

系统等效参数如下:两侧电源等值阻抗ZM=ZN=9.186+j43.332Ω,ZM0=j29.09Ω,ZN0=j37.47Ω;线路参数l=100 km,R1=0.029 5Ω/km,X1=0.36Ω/km,B1=2.317×10-6Ω/km,R0=0.255Ω/km,X0=0.971Ω/km,B0=1.635×10-6Ω/km;补偿阻抗Zset2=ZM。

3.2 仿真结果

a.电力系统振荡时,三相故障距离继电器仿真结果如图3所示,可以看出,在电力系统振荡情况下,三相故障距离继电器不会误动。图中,纵坐标F表示三相故障距离继电器的比相结果。

b.电力系统振荡再发生三相短路故障时,三相故障距离继电器仿真结果如图4所示。由图4可知,当电力系统振荡再发生三相短路时,三相故障距离继电器将可能发生非选择性误动。在保护正向区外短路时,因有故障前电流或故障前补偿电压闭锁,该继电器将不会误动;但在保护区内,三相故障距离继电器同样不会动作,故需要振荡再故障开放元件。

c.电力系统振荡再发生三相短路故障时,姆欧继电器仿真结果如图5所示(FBC代表(UBC-IBCZset)÷UBC[0]+IBC[0]Zset2),下同)。从图中可看出,当在0.75 s发生三相短路故障后,在0.77 s后(注:全周傅氏滤波有20 ms的数据窗)姆欧继电器具有明确的动作区,区内故障可靠动作,区外故障可靠不动作。因此,该措施能有效解决电力系统振荡再发生三相短路故障时三相故障距离继电器可能拒动的问题。

4 结论

三相故障距离继电器能解决多相补偿距离继电器不反应三相故障的问题,同时在系统振荡情况下能可靠不动作,因此,该继电器与多相补偿距离继电器协同工作时,能反应各种类型的短路故障,具有极其显著的优点。

篇5：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

摘 要：目前，随着我国人们生活水平的不断提高，人们对电能的需求量越来越大。在人们的日常生活和工作中，已经离不开电能的供应。在电力系统中，继电保护是非常重要的一部分，它直接影响着电力系统的安全运行问题。本文主要分析了继电保护运行要求和继电保护运行中的常见故障，进而提出了一些相关的有效策略，以供相关负责人参考。

关键词：电力系统；继电保护；运行与维护；故障；策略

中图分类号： TU856 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-169-2

0 引言

现如今，随着我国电力系统的快速发展，电力企业为了提高供电的稳定性，从而设置了很多的继电保护装置。在我国电力系统中，继电保护装置发挥着不可替代的作用，但是，从目前我国继电保护发展的现状来看，依然存在很多的问题，比如，电压互感器二次回路故障、电流互感器饱和问题、电源故障等等。这些故障的存在严重制约了电力系统的运行稳定性，因此，电力企业应该重视继电保护的运行与维护，加强运行维护管理，定期对继电保护装置进行检查，从而保证电力系统的可靠性和安全性。

1 继电保护运行要求

1.1 灵敏性

在电力系统中，继电保护装置应该具有很强的灵敏性。当电力系统在运行的过程中遇到了运行故障问题，继电保护就可以做出快速的反应，以免发生安全事故。由此可见，电力系统继电保护的重要性。

1.2 可靠性

继电保护装置还应具有可靠性，当电力系统发生了故障，继电保护装置就能在一定的范围内保证设备的可靠稳定运行。另外，当电力系统设备不能正常运行时，继电保护应该禁止发生错误信号，以免干扰相关负责人的判断。

1.3 选择性

在电力系统实际运行的过程中，一旦发生了运行故障，继电保护装置就应该有选择性的对电力系统故障做出判断，准确切断故障系统或者故障最近的开关设备，把运行故障控制在一定的范围内，不让其继续扩大，以此来减少电力事故的发生，保证其他设备的安全稳定运行。

1.4 快速性

为了提高电力系统的供电安全，一旦遇到电力系统的故障问题，继电保护就应该在最短的时间内做出快速的反应，自动地进行重合闸，把故障控制在一定的范围内，从而体现继电保护装置的快速性，最大限度的减少设备故障损失。

2 继电保护运行中的常见故障分析

从目前我国电力系统发展的现状来看，继电保护装置还存在很多的故障问题，如果不对这些故障做进一步的分析，就会继续阻碍电力系统的稳定供应能力，那么下面我们就来具体说下继电保护运行中的常见故障都有哪些：

2.1 电压互感器二次回路故障

在继电保护运行中，经常会出现电压互感器二次回路故障，发生这样的故障原因有以下几点：

首先，通常情况下，二次回路中性点存在着未接地和多点接地现象，当二次未接地时，就会导致线路中的电压不稳定，从而严重影响了电能的传输效果。同时，由于目前我国的科技水平还不够发达，很难对这一故障进行排查，因此，这就需要相关工作人员要定期的对设备进行检查。其次，在电力系统的运行中，PT开口三角电压回路断线，使得设备中的零序保护出现拒动情况。最后，还有一种非常常见的故障那就是设备性能和二次回路目前还不完善，有时会使得PT二次失压。

2.2 电流互感器饱和问题

目前，在电力系统的电流互感器中，最常见的就是电磁式电流互感器，因此，饱和问题也是其中常见的故障。一旦电流互感器出现了饱和问题，就会误导继电保护装置的准确判断能力。同时，当发生了饱和问题，还会使得电流互感器一次电流转化为励磁电流，励磁电流会严重影响二次电流的线型转变，从而使得系统出现跳闸问题，从而影响电力系统的供电能力。

2.3 电源故障

在电力系统的运行过程中，电源非常的重要，它可以控制整个线路的运行。在继电保护中，电源输出功率如果变小，那么就会直接造成输出电压减小，从而影响继电保护的稳定运行，最终使得继电保护无法做出准确的判断。

2.4 干扰和绝缘问题

对继电保护装置进行定期检查非常的重要，但是从目前我国继电保护检查的现状来看，依然存在很多的干扰和绝缘问题，比如，有的现代化通讯设备会对检查进行相应的干扰。同时，在使用微机继电系统时，它的线路密度程度非常高，所以会在使用的过程中产生大量的灰尘，严重干扰继电微机系统检测故障，给电力系统的运行埋下了很大的安全隐患。

3 电力系统继电保护运行与维护的有效策略

3.1 定期检查和检验

在电力系统中，对继电保护装置进行定期检查是一项非常重要的工作。在具体的检查过程中，主要检查继电保护装置是否存在发热冒烟、烧焦、异常声响等问题，同时还要检查设备的电源、指示灯是否都正常，设备是否存在脱轴、倾斜等问题。此外，还要认真检查继电保护装置的运行状态，一旦发现继电保护不能正常运行，就要及时找出问题的所在，然后进行校验，找出相应的措施进行解决。在对继电保护装置进行安装的时候，如果继电保护装置的一次回路和二次回路是同期改造的，当设备运行一段时间之后，就要对其进行一个全面的检查，从而保证设备的正常运行，如果发现了运行存在缺陷，那么就应该结合实际情况，有重点的对其进行检查，并制定科学合理的检验周期，从而保证继电保护装置的正常稳定运行。

3.2 加强运行维护管理

在继电保护装置的运行过程中，一定要加强设备的运行维护管理工作。加强运行维护管理要从以下几点做起：

第一，电力系统的相关工作人员应该密切关注继电保护装置的运行状态，一旦发现有任何的故障问题，就应该及时向上级领导汇报，并了解故障的原因和位置，然后采取相应的措施进行维护，在维护的过程中，首先要切掉故障附近的开关，保证维护人员的生命安全，避免发生触电危险。第二，在对继电保护装置做维护时，如果遇到了跳闸问题，首先就要分析跳闸的原因，然后对掉牌信号进行复归，在这个过程中，维护人员一定要规范自己的操作行为，要按照相关的规定进行操作，并结合继电保护装置的实际情况，从而排除故障。如果有违规或者异常情况发生，就要及时切掉设备开关，并按照《电气安装设计要求》进行分析，确保维护人员的安全，并保证设备的正常稳定性。

3.3 提高运行维护水平

3.3.1 加大资金和技术的投入

现如今，我国的科学技术在不断的进步，各行各业的新技术在层次不穷的出现，继电保护装置也不例外。从目前我国的继电保护装置的发展现状来看，技术还比较传统，与国外的发达国家相比还是比较落后，因此，我国的相关部门应该加大对继电保护装置的维护投资力度，重视继电保护装置的维护工作，引进一些先进的技术设备来提高继电保护装置的运行速度和运行安全，比如把继电保护装置和电气设备相互结合在一起，互相弥补，提高继电保护的优势，从而保证电力系统的供电安全性。

3.3.2 加强日常运行维护

在继电保护装置中，发生故障时都比较随机，但是一旦继电保护装置发生故障，就会直接影响电力系统的运行稳定性，因此，为了提高继电保护装置的运行效率，就必须加强对其的日常维护工作。除此之外，还要做好继电保护装置的监测工作，如果遇到了异常情况，可以根据监测系统及时发现问题的所在，从而采取有效的措施进行维护，从而提高继电保护装置的运行维护水平。

3.3.3 做好维护人员的专业技能培训

众所周知，一切工作都离不开人，继电保护的运行与维护也不例外。在进行继电保护的运行与维护时，一定要重视对维护人员的专业技能培训工作，让维护人员积累更多实践的经验，当继电保护装置发生故障时，能清晰的分析出故障原因和故障位置。此外，电力企业还要不断的提高维护人员的安全意识，定期对他们进行专业知识的考核，有条件的企业还可以聘请一些资深专家来进行讲座，让维护人员能够更加深入的了解继电保护的理论知识和操作技能，从而为继电保护装置的安全运行奠定坚实的基础。

4 结束语

总而言之，我国电力系统继电保护的运行与维护工作是一项长期且复杂的工作，因此，电力企业应该加强电力系统继电保护的运行与维护管理，定期对继电保护装置做检查，一旦发现故障就要采取相应的措施进行解决，保证设备的安全稳定运行，从而为我国电力企业的发展奠定坚实的基础。

参 考 文 献

[1] 谢元弟.电力系统继电保护的运行维护及解决措施[J].建材与装饰，2015，51：234-235.

[2] 王翠.电力系统继电保护运行维护措施分析[J].科技创新与应用，2016，06：180.

篇6：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

在我国社会主义市场经济逐渐发展的过程中, 已经逐渐形成了继电保护系统的智能化以及一体化的发展模式。在电力系统建立过程中, 首先应该建立科学化的技术形式, 在进行系统调试的过程中及时发现问题、解决问题, 保障装置稳定性, 满足人们的基本需求。

2 继电保护装置的作用

新时期, 变电站逐渐朝向综合自动化的方向发展, 电力系统继电保护装置具有功能强大、操作简单、调试方便等优点, 在电力系统中发挥着越来越重要的作用。 (1) 在电力设备实际运行过程中, 继电保护装置可以对一次设备的电流、电压、相位等数据进行实时监测, 并将数据传送至后台。通过监控系统, 运行人员能够及时查看电力系统实时数据, 如果发现异常情况, 就可以在最短的时间内进行处理, 极大的提高了系统运行的安全性和稳定性。 (2) 如果电力系统内部发生短路故障, 则继电保护装置能够快速、准确的确定故障的发生位置和类型, 有利于避免发生严重的后果。

3 继电保护装置调试技术

3.1 回路调试技术

在电力系统中, 回路是十分重要的组成部分, 是保障电力系统安全运行的关键, 因此对回路进行调试至关重要。在回路调试过程中, 必须对电力系统的各项功能进行全面检查, 确保其符合运行条件。回路调试的内容主要包括一次系统和二次系统中的线路保护、监控调试等内容。

3.2 开关控制回路调试

电力系统中的电能是通过开关进行实际操作的, 为了保障电能传输的稳定性, 必须对开关控制回路进行调试。在具体的调试过程中: (1) 需要观察开关位置的指示灯是否能够正常指示功能。 (2) 需要检查开关是否能够进行合闸操作。如果在调试过程中出现故障, 则应该及时关闭电源, 修复故障发生位置。 (3) 还应该观察电源开关在后台机的状态, 如果电源开关和断路器均断开, 则应该观察后台机上电源开关的显示状态是否一致。

3.3 装置保护功能调试

在具体的调试过程中, 首先应该明确据电力系统线路、变压器或者电动机的类型的区别, 并且设定不同的保护参数, 采用专用的继电保护测试仪对其电流或者电压参数进行检测, 然后将动作精度传送到断路器上, 确保能够准确的现实在后台机上。

3.4 装置监控功能调试

后台机要求能够对断路器分合闸操作进行精确控制, 在具体的调试过程中, 发现后台机不能够对断路器进行精确遥控, 则应该仔细检查故障的发生原因, 并且采取有效措施及时修复。另外, 还应该仔细查看测控装置能否准确的完成上电操作, 切换开是否能够进行位置切换以及断路器是否能够工作在不同的位置。

4 电力系统继电保护装置调试注意事项

(1) 在调试工作开始前, 检查调试人员首先应该认真检查断路器的连接片是否断开, 同时, 还应该检查断路器的直流和交流电源开关是否处于断开位置。

(2) 在调试工作开始前, 首先需要对断路器的定值信息进行仔细核对, 如果定值单上对断路器的定值信息没有相关记录, 则调试人员应该仔细核对当前断路器中采用的调整系数信息, 并且仔细检查相应的插件, 并做好详细记录。

(3) 在调试工作开始前, 调试人员要对二次回路调试单上给出的安全调试措施进行仔细核对。

(4) 仔细检查跟保护装置相关的闭锁功能是否能够实现, 并且仔细检查定制投入的信号。

(5) 对具有方向要求的调试内容要分别进行正向和反向实验, 对具有方向性的继电保护装置的方向进行判断。

(6) 在具体的调试过程中, 应该适当添加最大负荷电流和三相平衡额定电压, 同时, 调试人员需要将保护装置中的电流输入瞬间断开, 检查保护装置能否实现正确动作最后依次瞬间断开单相、两相以及三相中的交流电压, 查看其是否出现了操作错误现象。

5 继电保护装置调试工作安全管理

5.1 优化调试工作的标准化

在进行继电保护工作调试之前, 应该优化基本的工作形式, 具体应该做到以下几点: (1) 应该了解工作地点设备资源的运行情况, 对于调试工作而言, 其基本的工作形式与基本设备没有直接性的联系; (2) 在拟定工作的建设过程中, 会存在重点项目以及准备解决问题的缺陷性, 这就要求相关的工作人员, 在工作的过程中要进行明确性的分工, 掌握基本的资料, 在数据统计的过程中应该保证图纸以及之前的检验记录中的数据形式是最新的, 对于重点的设备, 特别是复杂性的装置系统, 应该进行优化的系统保护形式, 例如:母线保护、远方跳闸的系统保护等工作形式。与此同时, 在进行继电保护系统的调试过程中, 要进行保护装置的二次修改 (在图纸上进行及时的修改) , 在修改结束之后, 通过审核才可以保证整个调试工作安全有效的进行。在保护装置进行二次更改时, 应该防止寄生回路现象的出现, 对于没有用途的线路要及时进行拆除, 从而保证整个测试工作可以得到全面性的保证, 从而为我国电力系统的建立及发展奠定良好的基础。

5.2 建立系统的设备调试记录

在进行调试继电保护装置时, 要保证把每一次障碍、事故、缺陷以及检验过程都完整的记录下来, 然后在调试进行学习的过程中, 将这些事故、缺陷记录作为操作人员学习的案例, 认真努力研究造成事故的原因, 加强操作人员提高操作调试继电保护装置的能力, 防止相同的错误再次发生, 这样可以有效地提高完成继电保护装置的效率。

5.3 强化责任意识, 树立严谨的工作作风

一般情况下, 继电保护装置调试工作人员都有很高的责任意识和安全意识, 过去, 继电保护装置调试的工作人员工作时间较长, 工作经验丰富, 工作态度认真, 所以调试人员往往能够准确无误的判断可能出现的问题, 及时避免错误的发生, 继电保护装置调试原因出现事故的几率是很小的。但是近年来, 随着社会的发展经济的进步, 我国的电力企业也有了很大的发展, 电力系统不断进行更新, 进程不断加快, 必须不断增加工作人员, 由于新的工作人员工作经验不足, 没有强烈的安全意思和责任意识, 所以在进行继电保护装置调试的过程中容易出现一些事故或障碍, 很容易发生停电现象, 严重的影响了电力系统的安全性。由此可见, 对于电力企业来说, 最重要的就是加强对操作人员的相关培训, 增强操作人员的安全意思和责任意识, 提高他们的专业知识以及操作技能, 树立良好的工作作风和态度。继电保护装置是电力系统的重要组成部分, 而继电保护装置调试是基础, 只有提高继电保护装置调制的准确性和安全性, 才能保证电力系统能够安全稳定的运行。

5.4 优化专业技术的培训能力

由于我国科学化技术形式的逐渐发展, 电力系统在整个发展的过程中, 继电保护的基本形式也得到了全面性的进步, 在这种发展现状之下, 应该进行专业化的技能培训机构, 对相关技术人员进行全面性的培训, 从而使操作人员在整个工作的过程中可以充分发挥自己的技术水平。在培训工作建立的过程中, 应该做到以下几点: (1) 对于电力企业而言, 定期对技术人员进行培训, 保证技术人员在整个工作的过程中得到专业化的指导, 提高人们的职业道德理念; (2) 电力企业也应该要求继电保护生产厂家, 提供专业化的技术指导人员, 对企业的员工进行专业化的培训, 这样才能在根本意义上优化专业人员的技术形式, 从而为整个电力事业的发展奠定良好的基础。

6 结语

继电保护装置在电力系统中占据着非常重要的地位, 其能够有效保护电力设备, 确保其安全运行。因此, 电力系统运行的平稳性在很大程度上取决于继电保护装置是否安全可靠。在对继电保护装置的调试过程中, 对于调试人员具有较高的专业素质要求, 调试人员必须具备较高的安全意识和责任心, 保证继电保护装置能够安全稳定的运行。

参考文献

[1]王涤非, 郭跃男, 冯海涛.电力系统继电保护装置调试及安全管理探析[J].电源技术应用, 2013 (05) :79.

[2]磨映光.调试和安全管理在电力继电保护装置中的措施分析[J].文摘版:工程技术, 2015 (42) :147.

篇7：电力系统振荡时对继电保护装置的影响

【关键词】：10kv 配电 继电保护 装置

一、电网10kV配电系统在电力系统中的重要位置

电网10kV配电系统是电力系统发电、变电、输电、配电和用电等五个环节的一个重要组成部分，在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如，当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏，为了确保城市供电 10kV 配电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置。

二、电网10kV配电系统继电保护的基本类型

电网10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故

的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。

在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如在电网10kV配电系统中应用最为广泛的是反映电流变化的电流保护：有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等，还有既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护；利用故障接地线路的电容电流大于非故障接地线路的电容电流来选择接地线路，一般均作用于发信号，在部分发达城市因电容电流较大10kV配网系统采用中性点直接接地的运行方式，此时零序电流保护直接作用于跳闸。在10kV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善，熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足，甚至有使故障进一步扩大的可能；同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此，在10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

三、电力系统对继电保护的基本要求

3.1选择性

继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行： （1）主保护和后备保护。10kV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护，而动作比较慢的就称为后备保护。后备保护不应理解为次要保护，它同样重要。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。（2）辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。

3.2速动性

快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。对于继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定： （1）根据维持系统稳定的要求，必须快速切除高压输电线路上发生的故障。（2）大容量的发电机、变压器以及速动性快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低情况。下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。电力系统在某些情况下，允许保护装置带有一定的延时切除故障。因此，对于继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定：（1）根据维持系统稳定的要求，必须快速切除高压输电线路上发生的故障。（2）大容量的发电机、变压器以及电动机内部发生的故障。（3） 1-10kV线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。（4）可能危及人身安全、对铁路通讯系统或铁道号志系统有强烈干扰的故障。故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护动作时间为0106～0112s，最快的可达010l～0104s，一般断路器的动作时间为0106～0115s，最快的可达0102～0106s。

3.3灵敏性

继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，都能敏锐感觉，正确反应。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。

四、几种常用电流保护的分析

4.1反时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护是由GL215 （25）感应型继电器构成的，这种保护方式广泛应用于一般工矿企业中，感应型继电器兼有电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）和电磁式中间继电器（作为出口元件）的功能，用以实现反时限过电流保护；另外，它还有电磁速断元件的功能，又能同时实现电流速断保护。

4.2定时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。这种保护方式一般应用在10kV～35kV系统中比较重要

的变配电所。

4.3电流速断保护

电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。电流速断保护又分为瞬时电

流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。电流速断保护是由电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式信號继电器（作为信号元件）构成的。它一般不需要时间继电器。常采用直流操作，须设置直流屏。电流速断保护简单可靠，完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动。它是按一定地点的短路电流来获得选择性动作，动作的选择性能够保证，动作的灵敏性能够满足要求，整定调试比较准确和方便。

五、结束语

10kV配电网继电保护是一项综合性、系统性的工作，在实践工作中除了采用以上方法处理相关故障和问题外，还需采取以下措施综合性的保证10kV配电网继电保护的可靠性。对继电保护装置进行定期检修；实现继电保护的智能化与网络化建设；加强继电保护管理，完善制度建设；与时俱进，积极引进和使用新技术等。随着电力科技含量不断提高，保护装置不断地更新换代，要保证电网安全稳定运行，必须不断提高管理水平，完善继电保护相关

管理制度，加大人员培训力度，增强继保人员的工作责任心，变被动管理为主动管理，才能防患于未然。

参考文献

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作者简介：工程师，主要研究方向：电力系统继电保护及自动化。

篇8：配电系统继电保护装置的作用分析

城市配电系统的覆盖面非常广泛, 运行的环境也极为复杂, 包括气候, 人为因素, 环境等多方面的影响, 所以出现事故在所难免。但是不管什么样的电力系统事故都会回安全生产和企业的稳定运行造成影响, 所以, 为了确保城市电网的安全稳定运行, 就必须加装继电保护装置。

二、城市电网配电系统继电保护的基本类型

城市配电系统继电保护装置的主要有两方面的作用, 第一, 可以对电网系统中的事故发出报警信号, 对事故可以及时有效的组织人员进行处理。第二, 可以缩小事故的影响范围, 最大程度上保证电网的不间断运行。

在电力系统的使用中, 利用电气设备的不同物理参数和各种结构的差别, 可以组成不同类型的继电保护装置。一般情况下在城市配电网中使用最为广泛的是利用电流装置进行有效反馈的电流保护, 一般分为以下几种类型:定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等。在很多的发达城市, 也有使用电容电流较大的配电网利用中性点直接接地的运行方式。

三、几种常用电流保护的分析

(一) 反时限过电流保护。

这种设备安装起来相对方便, 内部结构比较复杂, 但是同时也具备了高灵敏度。所以在使用过程中需要进行精细的调试, 大部分都放在进线开关处。

(二) 定时限过电流保护。

在运转过程中, 主要依靠电磁时间继电器, 电磁信号几点起来实现控制单元的动作, 同时采用直流的操作模式, 大多数设备都没有设置电流屏显示。这样的继电保护装置结构简单可靠, 选择性也比较强, 运行时利用上下级的配电选择来进行, 相对容易, 所以, 该装置大多数都应用与电力系统的变电站当中, 作为出现开关的保护装置。

(三) 动作时限的整定原则。

为了让让电流继电保护装置都具有一定的选择性, 所有的相邻单元继电保护装置在动作时间上也有所差别, 多以各级继电保护装置都是利用末端的电流装置来逐级放大继电保护单元。这样的继电保护装置在使用中一般存在一定的缺陷, 所以需要不断地改进相关设备来进行弥补。

(四) 过电流保护的保护范围。

过流保护装置既可以保护设备本体也可以对设备的输电线路进行保护, 在很多特殊情况下还可以作为相邻线路的下一级穿越性故障保障设备。

四、电流速断保护

(一) 电流速断保护。

电流速断保护装置是一种无时限或略带时限动作的继电保护装置, 一旦发生事故它可以在最短的时间之内切断电路, 减小故障的损失和时间, 防止事故扩大化。电流继电保护装置一般都是瞬时电流速断保护设备, 也有一部分为略带时限的电流速断保护设备。

(二) 电流速断保护的构成。

电流速断保护设备一般都是电磁式继电保护器, 出口单元为中间继电保护器, 入口为电流继电器, 采用电磁信号作为继电保护的构成单元, 大多数情况下不需要时间继电器介入, 通常都是在一定得时间和范围内通过电流短路来获得选择性动作, 遇到事故的时候这种继电保护装置相对灵敏, 就可以满足相对准确操作设备的要求, 操作也相对容易方便。

(三) 瞬时电流速断保护的整定原则和保护范围。

瞬时电流继电保护装置与大多数电流保护装置存在很大的区别, 他在动作的时候电流值一般都不会比最大电流值, 相反在动作时还必须在大于保护范围的最大电流值下才可以进行短路, 如果这个设备的外部电路出现短路时, 一般该设备不会动作。

(四) 略带时限的电流速断保护。

瞬时电流继电保护装置最大的优点就是相对于电路中出现事故时动作灵敏, 但是也存在一个最大的隐患, 就是只可以对电路的首段进行保护, 而定时限过流保护装置可以保护真个电路线路, 但是对于事故的相应相对滞后, 动作时间也比较长, 所以在使用上, 他的保护范围势必会延伸到下一段线路的保护设备上。

摘要：本文主要针对城市电网当中继电保护装置的作用和类型展开探讨, 介绍了目前几种常用的保护装置:反时限过电流保护、定时限过电流保护、电流速断保护, 对每个装置的各自特点和基本构成, 工作原理以及保护范围加以介绍。

关键词：配电系统,继电保护,电流保护

参考文献

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[2]徐秀峰.城市电网10kV配电系统继电保护的分析探讨[J].职业圈, 2007 (19) .