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第二十八届中国电网调度运行会收录论文全集 - 1 - 电力系统继电保护专业综述 第一部分继电保护专业现状 继电保护是一门科技含量高， 对管理工作要求极其严格的专业， 也是在电力工业体制 深化改革， 我国社会主义市场经济不断发展的形势下， 进一步加强电网管理的一项重要基础 工作。近几年来，随着技术进步，这个特点表现得越来越明显。 近两年我国国民经济和社会发展取得巨大成就，电力工业飞速发展：2 0 0 2年末发电 装机容量已达 3 . 5 6 亿 k W ，形成了东北华北、华中华东福建川渝等跨大区电网，随着三峡输 变电工程的投产和“西电东送、南北互联”进程的加速，全国联网已逐步实现。 随着电网规模的扩大和社会进步、人民生活水平的提高，电网安全问题越来越重要。 可以说，电网安全直接关系到国计民生，而继电保护恰恰担当着电网安全卫士的重要角色。 近两年期间，我们在电网结构相对薄弱的情况下，确保了各重要保电时期，特别是十六大期 间的电网安全运行，电网继电保护工作做到了高标准严要求。经过努力，除 1 9 9 6 年发生一 次稳定破坏事故外，电网至今已连续 6 年未发生稳定破坏事故。 一、继电保护运行水平不断提高，增强了电网抵御事故的能力 近几年全国电网继电保护运行水平不断提高。2 0 0 2 年全国 2 2 0 k V 及以上系统继电保护 装置正确动作率为 9 9 . 0 9 % ，其中 3 3 0 k V系统继电保护装置正确动作率为 9 9 . 3 2 % ，5 0 0 k V系 统继电保护装置正确动作率为 9 8 . 6 6 % ，元件保护装置正确动作率为 9 2 . 8 2 % 。全国故障录波 器录波完好率为 9 8 . 8 7 % 。 $继电保护运行水平的提高，为电网抵御事故提供了强有力的支持，大大促进了电网 安全水平的提高。近两年，华北、华中、华东、东北、广东等地区电网均经历了自然灾害的 侵袭，继电保护在危急时刻真正发挥了电网“卫士”的作用，有效地防止了事故的扩大。 2 0 0 1 年 2 月 2 1 2 2 日，辽宁、河南、华北等地区浓雾造成电网大面积污闪事故，1 3 7 条 2 2 0 k V 线路故障跳闸 4 8 8 条次，1 4 条 5 0 0 k V 线路故障跳闸 5 4 条次，5 条母线故障跳闸 8 条次，6 台变压器故障跳闸 1 2 台次。2 2 0 k V 及以上系统保护总共动作 4 8 4 2 次，正确动作率 9 9 . 9 2 % ，其中 5 0 0 k V 线路保护正确动作率达 1 0 0 % 。 2 0 0 2 年 7 月 1 2 日， 辽宁省受雷雨大风天气影响主网中多条线路故障跳闸， 2 2 0 k V 及以 上保护装置共动作 1 5 5 次，正动率 1 0 0 % 。 2 0 0 2年 9月 7日，第十六号台风“森拉克”在浙江登陆，造成浙江电网 1 3条 2 2 0 k V 线路先后跳闸，保护动作 3 9 2 次，正动率 1 0 0 % 。 2 0 0 2 年 9 月 1 2 日，第十八号台风“黑格比”在广东省登陆，受此影响广东电网 2 2 0 k V 输电线路先后有 1 0 条次跳闸，保护共动作 5 8 次，正动率 1 0 0 % 。 二、设备健康水平和运行管理水平明显提高 2 0 0 2 年底全国共有 2 2 0 k V 及以上线路 4 2 8 0 条（总长度 2 0 1 1 9 8 公里） ，其中 5 0 0 k V 线路 2 9 8 条，线路总长度 4 0 8 1 3 公里。目前 2 2 0 k V 及以上线路都配置了两套全线速动主保护（含 后备保护） ，一般两套主保护采用不同的保护原理，部分线路采用相同的保护原理。5 0 0 k V 线路保护基本采用光纤通道、相相耦合的复用载波通道和微波通道。2 2 0 k V 线路保护大多采 用相地耦合的载波通道，一套采用专用加工相，另一套采用与通信共用加工相，两套保护均 采用专用收发信机，有条件的线路采用光纤通道。 1 积极发展与应用微机保护 第二十八届中国电网调度运行会收录论文全集 - 2 - 我国电网继电保护是随电网电压等级的提高和规模的扩大而发展的， 历经电磁型 （感应 型）保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护、微机型保护的阶段。八十年代初， 中国在建设超高压电网工程中引进国外保护， 同时开始研制微机保护， 1 9 8 5 年第一套微机线 路保护在东北电网和华北电网投入试运行。经过几年的运行考验和不断改进、完善，微机保 护逐渐趋于成熟。八十年代后期，原电力部积极慎重地作出推广微机保护的决定。不久，由 于具有性能优越、运行维护便捷等特点，深受现场工程师欢迎，特别是近两年在新建、改建 工程中开始普遍应用微机保护。2 0 0 2 年底全国2 2 0 k V 及以上系统（含线路、母线、发电机、 变压器等）微机保护达7 . 4 万台，占所有保护的7 3 % ，线路微机保护占9 0 % 以上。近两年城市 电网建设改造中几乎全部采用了微机型保护装置。 经过多年实践， 我国微机保护的运行水平 不断提高，2 0 0 2 年全国2 2 0 k V 及以上系统微机保护正确动作率为9 9 . 4 0 % ，高于整体水平。 2 继电保护运行管理手段更加先进 许多网、 省公司建立健全了电网故障信息管理和继电保护运行管理系统， 利用数据网络 传输电网事故信息和继电保护信息， 实现 2 2 0 k V 及以上主干电网的故障录波数据的自动远传 和综合分析， 使调度中心可以迅速准确地掌握电网故障时的情况以及继电保护装置的动作行 为，从而及时地分析和处理电网事故。整定计算手段得到改进，研制开发了多种继电保护整 定计算软件，使保护定值计算的准确性和计算效率大大提高。为便于联网后各网、省调互送 参数，使继电保护整定计算用数据规范化、标准化，国调组织制订了继电保护整定计算标 准数据格式 ，已于 2 0 0 2 年发文试行。先进的设备、科学的计算、规范的管理，大大提高了 继电保护运行管理水平，为确保电网安全稳定运行打下了良好的基础。 3 继电保护专业技术水平不断提高 随着全国联网进程的加快，超高压长距离重负荷线路、串联电容补偿线路、同杆并架线 路、 紧凑型线路、 交直流混合电网的线路等逐步投运， 继电保护专业技术水平也在不断提高。 近两年，在继续大力推广微机保护应用的同时，不断改进工艺水平和提高装置抗干扰水平， 鼓励支持开发高科技新原理的继电保护保护装置的研制、运行、应用工作，国产微机保护性 能和运行业绩已优于进口保护。 三、强化全员培训，建设高素质的继电保护队伍 继电保护装置的更新换代相当迅速， 微机保护已被广泛应用， 保护通道也从电力线载 波通道发展到了应用光纤、微波通道。新技术、新产品的大量应用，继电保护人员也在不断 更新，需要继电保护专业人员加强学习，不断充实和提高自己，以适应不断发展的新技术的 要求。 为促进继电保护专业技术人员业务水平的提高和鼓励岗位成材， 建设一支高素质的继 电保护队伍，全系统开展了继电保护专业技术竞赛活动。该活动历时两年，各网、省局相继 组织了各种形式的技术培训、竞赛、比武等活动，极大地推动了专业人员学习专业知识的积 极性，激发了刻苦钻研业务的热情，涌现出一批技术骨干。 第二部分 继电保护保护专业发展展望及近期需要解决的问题 1 进一步优化保护装置的性能，适应电网运行的要求 随着全国联网工程的实施，电网的稳定问题日益突出，快速、有效地隔离电网的故障对 提高系统的稳定性起到非常重要的作用。 电网的需求对继电保护及相关专业提出了更高的要 求， 因此进一步优化继电保护性能将成为今后继电保护装置研发的重点。 对新型的继电保护 装置必须具有更高的可靠性，具有在各种复杂工况下快速、灵敏、准确的故障识别能力，同 时保护装置自身的动作行为应更加透明。 2 开展继电保护装置适应数字式 T A 、T V 应用的研究 由于数字式 AT、TV 的发展，引起与之相匹配的保护技术的发展。 第二十八届中国电网调度运行会收录论文全集 - 3 - 数字式电流电压互感器，与传统的电磁式互感器相比，有很大的优越性，如绝缘简单、 抗电磁干扰、无铁磁饱和、体积小、重量轻等。 采用数字方式传输的电流电压信号， 如果能够被继电保护装置直接使用， 不仅其内部的 小互感器可以省去，其电气结构甚至原理都将发生革命性的变化。 数字式互感器频响范围宽， 能够真实地反映一些高频信号， 可以为暂态量保护提供可靠 的数据，从而进一步促进它的发展。 电子式互感器在大的动态范围内能保持良好的线性， 不存在饱和的问题， 测量和保护可以共 用信号，信息共享，有可能进一步促进保护和监控功能的集成，保护成为变电站综合自动化 一个重要部分，并简化原来继电保护为防止 CT 饱和所采取的措施。 3 研究并逐步应用实时数字仿真试验装置, 实现继电保护装置 的自动仿真测试 保护装置应有供调试的接口。保护装置要自带专用调试程序，对装置直接输入数字量， 调试人员给出简单的命令，调试程序自动做出保护定值的动作值、返回值、动作特性。根据 定值自动模拟区内、外各种故障，方便地设置各种开入量，通过故障分析软件透明地观察保 护动作的全过程，同时可以测得保护的动作时间、返回时间等重要数据。调试程序应具有自 动生成检验表格的功能， 表格必须满足检验条例的要求。 数字式保护装置应可以直接接受数 字量，就实现录波数据回放。 回放用录波数据应可以是保护或录波器记录的实际故障信息、数字仿真软件计算结果， 也可以是实时数字仿真试验装置的输出。 可以按保护装置的采样点逐点回放，回放过程中，可以方便地将采集的电压、电流模拟量和 相关的开关量及即保护的动作过程放在同一窗口，随采样点的推移，观察模拟量、开关量和 保护内部逻辑变量的变化。回放的过程是可控的，包括速度、时段、中断、重放等。使保护 装置自身的动作行为更加透明化。 4 研究继电保护二次回路中的问题，优化保护二次回路的设计 微机保护装置的大量应用， 大大提高保护装置自身的可靠性， 但在二次回路的设计中很 难仍然采用原来的“四统一”标准，形成了不同厂家的微机保护在二次回路上出现差异，二 次回路设计非标问题突出，造成现场工作量增加，并直接威胁到保护的可靠动作。因此在二 次回路的设计中应重点分析回路的合理性，简化二次回路，优化保护的二次回路设计，并逐 步形成适应新型保护装置的二次设计标准。 5 研究适应电网新技术应用的新型继电保护原理 随着全国联网进程的加快，超高压长距离重负荷线路、串联电容补偿线路、同杆并架线 路、紧凑型线路、交直流混合电网的线路等逐步投运，为适应电网发展的需要，继电保护专 业技术水平不断提高。 直流输电系统的控制和保护 从运行情况看，直流输电的控制和保护系统的运行不理想。 直流保护逻辑与交流常规保护逻辑完全不同，非常复杂。其一大特点就是阀控、极控、 站控、直流保护高度集成，各子系统相互关联影响。所以，不仅各直流保护定值间有相互配 合的关系， 保护还与控制系统的一些参数设定配合有很大关联。 由于直流系统光 CT、 光 PT、 VBE 板等光电设备的采用以及现场总线、LON 网的应用，传统的保护控制二次线在直流换 第二十八届中国电网调度运行会收录论文全集 - 4 - 流站中已经比较少见，最终阀控、极控、站控、直流保护、站内通信高度集成，各子系统相 互关联影响。其分析研究手段主要依靠数字仿真和运行经验： 目前，国内已有多个单位在开展技术引进、消化工作，正在研制，以打破国外垄断 串联电容补偿装置本身的控制和保护 为提高长输电线路的输送容量， 在线路中引入串联补偿电容。 由于串补电容的投入或退 出，改变线路阻抗的均匀性，从而影响保护的正确测量。当串补电容不被旁路时，在串补电 容附近故障会出现电压反向或电流反向。 串补电容对保护范围的影响还有次同步振荡对系统 感抗影响。对串补相邻线路的保护，当在其反方向串补线路串补电容附近故障时，也会发生 电压反向或电流反向，当选用距离保护时，还要考虑相邻线助增电流的影响。因为串补线路 一般是长线路，除了要考虑长线路的影响，还要考虑串补电容的影响。保护应有针对因串补 电容而引起保护范围缩短、超越或可能反方向误动的防范措施。 目前， 适应串联电容补偿装置的国产线路保护已投入实际运行， 但仍有待进一步运行检 验 串联电容补偿装置本身的控制和保护国内仍是空白， 依赖进口， 且目前尚无单位开展相 关研究和开发工作。 串联电容补偿装置本身的控制和保护与直流输电的控制和保护系统在技 术上有许多雷同。 在三堡东明线路上， 串联电容补偿装置本身的控制和保护经常出现误动 的情况，造成串补装置闭锁退出运行甚至造成线路退出运行。 同塔双回或多回线输电线路保护研究 随着电网的发展，平行线路、甚至同杆并架线路越来越多。保护除了要考虑平行线路故 障会引起功率倒向、零序互感的影响外，还要考虑同杆并架线路跨线故障、线路出口故障保 护的正确选相。 为提高线路在故障后恢复供电的能力， 同时要避免传统自动重合闸重合于跨 线永久故障以及重合于出口故障给系统带来的严重冲击。 研究重点是工频变化量阻抗和距离零序后备段保护的选相及跳闸逻辑及同杆并架双回 线重合闸方式。 （4） 做好 7 5 0 K V 保护装置的跟踪分析 6 网事故信息处理及控制系统 继电保护信息管理系统将计算机网络技术和数据通信技术应用于电力系统， 搜集厂站端 的故障录波数据、保护动作和运行信息，并自动传送到调度端，用以提高电网事故处理和事 故分析的技术水平。 以往的信息管理系统中， 一般按照模拟量、 开关量等分类进行信息的组织。 信息表冗长， 投产时需一个一个地对信息点，工作量大且容易出错。应按照厂站、装置、装置信息三个层 次组织，单个变更的影响局限于某个逻辑装置的相关部分，便于扩展和维护。 计算机技术、 网络通信技术进一步得到发展， 有必要重新探讨保护信息系统子站与变电 站监控系统的关系。目前主要有二类连接方案： 方案一： 保护装置及故障录波器互相独立， 两者经过串口或网络连接到站内保护管理机， 再由保护管理机一方面与调度相连，另一方面与站内监控相互通信。 方案二：变电站监控系统统一考虑监控与保护录波信息管理的需要。站内保护、录波管 理与自动化统一处理，保护和故障录波信息通过变电站监控网收集、传送。可以在站控层设 置独立的保护工程师站，共享整个变电站信息，并负责保护和故障录波设备的管理，定值维 护，故障信息处理，故障波形的分析、显示，保护和故障录波数据的远传。 第二种方案充分运用了现代计算机技术和网络通信技术的最新发展成果， 并对故障录波 第二十八届中国电网调度运行会收录论文全集 - 5 - 数据的传输采取了适当的处理措施。将保护信息管理系统子站与变电站监控系统进一步融 合，可避免重复投资，做到软硬件资源的合理配置，减少系统维护工作量，提高信息共享水 平。但采取必要的技术措施消除录波信息的传送阻塞监控网络的可能性。 信息收集是基础，信息利用、计算分析才是关键。目前投入运行的信息管理系统已经可 以将保护和录波信息用于事故处理和分析， 要进一步挖掘信息的利用价值， 提高运行管理水 平。例如故障的统计和继电保护装置的统计评价，根据故障记录，有针对性地改造和完善继 电保护的原理和技术，校验整定算法和整定值。 7 做好 7 5 0 K V 保护装置的研发工作，适应电网运行的需要 随着电网传输容量的不断扩大，750KV 电压等级的电网将在我国建成。针对新的电压 等级在 750KV 设备的保护装置方面， 应在总结 500KV 保护装置的基础上， 重点分析 750KV 系统的特性，提高保护装置的适应性，为更高电压等级系统的运行提供经验。 8 开展继电保护综合应用数字式通道的研究