继电保护装置初析

1、继电保护装置初析    关键词：继电保护 1 继电保护装置的作用和任务 在供电系统发生故障时，必须有相应的保护装置尽快地将故障切除，以防故障扩大。当发生用电设备有危害性的不正常工作状态时，应及时发信号告知值班人员，消除不正常的工作状态，以保证电气设备正常、可靠地运行。 继电保护装置就是指反映供电系统中电气设备或元件发生故障或不正常运行状态后，并动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。 基本任务如下： 当发生故障时能自动、迅速、有选择性地将故障元件从供电系统中切除，使故障元件免遭破坏，保证其他无故障部分能继续正常运行。当出现不正常工作状态时，继电保护装置动作发

2、出信号，以便告知运行人员及时处理，保证安全供电。继电保护装置还可以和供电系统的自动装置，如自动重合闸装置（ARD）、备用电源自动投入装置（APD）等配合，大大缩短停电时间，从而提高供电系统运行的可靠性。 2 继电保护装置的基本原理和组成 供电系统发生故障之后，总是随着电流的骤增、电压的迅速降低、线路测量阻抗减小以及电流、电压之间相位角的变化等。因此，利用这些基本参数的变化，可以构成不同原理的继电保护，如反映于电流增大而动作的电流速断、过电流保护，反应电压降低而动作的低电压保护等。一般情况下，整套保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。 2.1 测量部分 测量从被保护对象输入的有关电气量，如

3、电流、电压等，并与给定的整定值进行比较，输出比较结果，从而判断保护装置是否应该动作。 2.2 逻辑部分 根据测量部分输出的检测量和输出的逻辑关系，进行逻辑判断，以便确定是否应该使断路跳闸或发出信号，并将有关命令输入执行部分。 2.3 执行部分 根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务，如跳闸或发出信号等操作。 3 对继电保护装置的基本要求 3.1 选择性 继电保护动作的选择性是指供电系统中发生故障时，距故障点最近的保护装置首先动作，将故障元件切除，使故障范围量减小，保证非故障部分继续安全运行。 3.2 速动性 快速地切除故障，可以缩小故障设备或元件的损坏程度，减小因故障带来的损失和

4、在故障时大电流、低电压等异常参数下的工作时间。为了保证选择性，保护装置应有一定时限，这就是选择性和速动性相互矛盾，对继电保护系统来说，应在保证选择性的前提下，力求保护快速动作。 3.3 灵敏性 保护装置的灵敏性是指保护装置对被保护电气设备可能发生的故障和不正常运行方式的反应能力。在系统中发生短路时，不论短路点的位置、短路的类型、最大运行方式还是最小运行方式，要求保护装置都能正确、灵敏地动作。继电保护越灵敏越能可靠地反映应该动作的故障。但也容易产生在不要求其动作情况下的误动作。因此，灵敏性与选择性也是互相矛盾的，应该综合分析。通常用继电保护运行规程中规定的灵敏系数来进行合理的配合。 3.4 可靠

5、性 保护装置在其保护范围内发生故障或出现不正常工作状态时，能可靠地动作而不拒动；而在其保护范围外发生故障或者系统内设有故障时，保护装置不能误动，这种性能要求称为可靠性。保护装置的拒动和误动都将给运行中的供电系统造成严重的后果。随着供电系统的容量不断扩大以及电网结构的日趋复杂，对上述四个方面的要愈来愈高，实现也愈加困难。继电保护装置除满足上述四点基本要求外，还要求节省投资，保护装置便于调试及维护，并尽可能满足系统运行的灵活性。 4 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，这种保护就叫做反时限过

6、电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。 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。继电器的构成。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。 定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地

7、系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。        动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。提高不拒动和误动作，是继电保护可靠性的核心。为了确保供电系统的正

8、常运行，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，从而保证系统的正常运行。 5 继电保护的现状与发展趋势 近20年来，微机型继电保护装置在我国电力系统中获得了广泛应用，常规的电磁型、电动型、整流型、晶体管型以及集成电路型继电器已经逐渐被淘汰。以往，继电保护装置与继电保护原理是一一对应的，不同的保护原理必须用不同的硬件电路实现。微机继电保护的诞生与应用彻底改变了这一状况。微机继电保护硬件的通用性和软件的可重构性，使得在通用的硬件平台上可以实现多种性能更加完善、功能更加复杂的继电保护原理。一套微机保护往往采用了多种保护原理，例如，高压线路保护装置具有高频闭锁距离、高频闭锁方向相间阻抗、接地

9、阻抗、零序电流保护及自动重合闸功能。微机保护还可以方便地实现一些常规保护难以实现的功能，如工频变化量阻抗测量和工频变化量方向判别。 微机继电保护装置一般采用插件结构，通常包含交流变换插件、模数转换和微处理器插件、人机管理开关量输入插件、电源插件和继电器插件等。随着微处理器技术的发展，内部集成的资源越来越多，一个处理器芯片往往就是一个完整的微处理器系统，使得硬件设计变得非常简单。较复杂的微机保护装置通常采用CPU结构。多个保护CPU通过串行通信总线与人机管理CPU相连。通过装置面板上的键盘和液晶显示实现对保护CPU的调试与定值设置，人机管理CPU设计通过现场通信总线与调度直接连接，便于实现变电站无人值守和综合自动化。 6 结语 随着大规模集成电路的飞速发展和微处理机及微型计算机的普遍使用，微机保护在硬件