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江蘇邱成機電有限公司

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靈敏性是指電氣設備或線(xiàn)路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情況時(shí)，保護裝置的反應能力。

能滿(mǎn)足靈敏性要求的繼電保護，在規定的范圍內故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類(lèi)型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反應動(dòng)作，即要求不但在系統運行方式下三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，而且在系統最小運行方式下經(jīng)過(guò)較大的過(guò)渡電阻兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作。

系統運行方式：被保護線(xiàn)路末端短路時(shí)，系統等效阻抗最小，通過(guò)保護裝置的短路電流為運行方式；

系統最小運行方式：在同樣短路故障情況下，系統等效阻抗為，通過(guò)保護裝置的短路電流為最小的運行方式。

保護裝置的靈敏性是用靈敏系數來(lái)衡量。

4）可靠性

可靠性包括安全性和信賴(lài)性，是對繼電保護最根本的要求。

安全性：要求繼電保護在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。

信賴(lài)性：要求繼電保護在規定的保護范圍內發(fā)生了應該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。

繼電保護的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作都會(huì )給電力系統帶來(lái)嚴重危害。

即使對于相同的電力元件，隨著(zhù)電網(wǎng)的發(fā)展，保護不誤動(dòng)和不拒動(dòng)對系統的影響也會(huì )發(fā)生變化。

以上四個(gè)基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據，又是分析評價(jià)繼電保護的基礎。這四個(gè)基本要求之間是相互聯(lián)系的，但往往又存在著(zhù)矛盾。因此，在實(shí)際工作中，要根據電網(wǎng)的結構和用戶(hù)的性質(zhì)，辯證地進(jìn)行統一。

分類(lèi)編輯 語(yǔ)音

繼電保護可按以下4種方式分類(lèi)。

①按被保護對象分類(lèi)，有輸電線(xiàn)保護和主設備保護(如發(fā)電機、變壓器、母線(xiàn)、電抗器、電容器等保護)。

②按保護功能分類(lèi)，有短路故障保護和異常運行保護。前者又可分為主保護、后備保護和輔助保護；后者又可分為過(guò)負荷保護、失磁保護、失步保護、低頻保護、非全相運行保護等。

③按保護裝置進(jìn)行比較和運算處理的信號量分類(lèi)，有模擬式保護和數字式保護。一切機電型、整流型、晶體管型和集成電路型（運算放大器）保護裝置，它們直接反映輸入信號的連續模擬量，均屬模擬式保護；采用微處理機和微型計算機的保護裝置，它們反應的是將模擬量經(jīng)采樣和模/數轉換后的離散數字量，這是數字式保護。

④按保護動(dòng)作原理分類(lèi)，有過(guò)電流保護、低電壓保護、過(guò)電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動(dòng)保護、縱聯(lián)保護、瓦斯保護等。

組成編輯 語(yǔ)音

一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件、邏輯環(huán)節和執行輸出三部分組成。

測量比較部分

測量比較部分是測量通過(guò)被保護的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據比較的結果，給出“是"、“非"性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護裝置是否應該啟動(dòng)。

邏輯部分

邏輯部分使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類(lèi)型和范圍，最后確定是應該使斷路器跳閘、發(fā)出信號或是否動(dòng)作及是否延時(shí)等，并將對應的指令傳給執行輸出部分。

執行輸出部分

執行輸出部分根據邏輯傳過(guò)來(lái)的指令，最后完成保護裝置所承擔的任務(wù)。如在故障時(shí)動(dòng)作于跳閘，不正常運行時(shí)發(fā)出信號，而在正常運行時(shí)不動(dòng)作等。

工作回路編輯 語(yǔ)音

要完成繼電保護任務(wù)，除了需要繼電保護裝置外，必須通過(guò)可靠的繼電保護工作回路的正確工作，才能完成跳開(kāi)故障元件的斷路器、對系統或電力元件的不正常運行發(fā)出警報、正常運行狀態(tài)不動(dòng)作的任務(wù)。

繼電保護裝置的組成方框圖

繼電保護裝置的組成方框圖

繼電保護工作回路一般包括：將通過(guò)一次電力設備的電流、電壓線(xiàn)性地轉變?yōu)檫m合繼電保護等二次設備使用的電流、電壓，并使一次設備與二次設備隔離的設備，如電流、電壓互感器及其與保護裝置連接的電纜等；斷路器跳閘線(xiàn)圈及與保護裝置出口間的連接電纜，指示保護動(dòng)作情況的信號設備；保護裝置及跳閘、信號回路設備的工作電源等。

基本任務(wù)編輯 語(yǔ)音

電力系統繼電保護的基本任務(wù)是：

(1)自動(dòng)、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破壞，保證其他*部分迅速恢復正常運行。

(2)反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件(如有無(wú)經(jīng)常值班人員)而動(dòng)作于信號，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調整，或將那些繼續運行就會(huì )引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設備予以切除。此時(shí)一般不要求保護迅速動(dòng)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(shí)，以免暫短地運行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和干擾而引起的誤動(dòng)。

(3)繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。

用途

①、當電網(wǎng)發(fā)生足以損壞設備或危及電網(wǎng)安全運行的故障時(shí)，使被保護設備快速脫離電網(wǎng)；

②、對電網(wǎng)的非正常運行及某些設備的非正常狀態(tài)能及時(shí)發(fā)出警報信號，以便迅速處理，使之恢復正常；

③、實(shí)現電力系統自動(dòng)化和遠動(dòng)化，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。

異常編輯 語(yǔ)音

發(fā)現繼電保護運行中有異?；虼嬖谌毕輹r(shí)，除了加強監視外，對能引起誤動(dòng)的保護退其出口壓板，然后聯(lián)系繼保人員處理。如有下列異常情況，均應及時(shí)退出：

1）母差保護。在發(fā)出“母差交流斷線(xiàn)"、“母差直流電壓消失"信號時(shí)；母差不平衡電流不為零時(shí)；無(wú)專(zhuān)用旁路母線(xiàn)的母聯(lián)開(kāi)關(guān)串代線(xiàn)路操作及恢復倒閘操作中。

2）高頻保護。當直流電源消失時(shí)；定期通道試驗參數不符合要求時(shí)；裝置故障或通道異常信號發(fā)出無(wú)法復歸時(shí)；旁母代線(xiàn)路開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中。

3）距離保護。當采用的PT退出運行或三相電壓回路斷線(xiàn)時(shí)；正常情況下助磁電流過(guò)大、過(guò)小時(shí)；負荷電流超過(guò)保護允許電流相應段時(shí)。

4）微機保護?？偢婢療袅?，同時(shí)四個(gè)保護（高頻、距離、零序、綜重）之一告警燈亮時(shí)，退出相應保護；如果兩個(gè)CPU故障，應退出該裝置所有保護；告警插件所有信號燈不亮，如果電源指示燈熄滅，說(shuō)明直流消失，應退出出口壓板，在恢復直流電源后再投入；總告警燈及呼喚燈亮，且打印顯示CPU×ERR信號，如CPU正常，說(shuō)明保護與接口CPU間通訊回路異常，退出CPU巡檢開(kāi)關(guān)處理，若信號無(wú)法復歸，說(shuō)明CPU有致命缺陷，應退出保護出口壓板并斷開(kāi)巡檢開(kāi)關(guān)處理。

5）瓦斯保護。在變壓器運行中加油、濾油或換硅膠時(shí)；潛油泵或冷油器（散熱器）放油檢修后投入時(shí)；需要打開(kāi)呼吸系統的放氣門(mén)或放油塞子，或清理吸濕器時(shí)；有載調壓開(kāi)關(guān)油路上有人工作時(shí)。 [2] 

系統保護編輯 語(yǔ)音

實(shí)現繼電保護功能的設備稱(chēng)為繼電保護裝置。雖然繼電保護有多種類(lèi)型，其裝置也各不相同，但都包含著(zhù)下列主要的環(huán)節：①信號的采集，即測量環(huán)節；②信號的分析和處理環(huán)節；③判斷環(huán)節；④作用信號的輸出環(huán)節。以上所述于組成電力系統的各元件（發(fā)電機、變壓器、母線(xiàn)、輸電線(xiàn)等）的繼電保護問(wèn)題，而各國電力系統的運行實(shí)踐已經(jīng)證明，僅僅配置電力系統各元件的繼電保護裝置，還遠不能防止發(fā)生全電力系統長(cháng)期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統的全局和整體出發(fā)，研究故障元件被相應繼電保護裝置動(dòng)作而切除后，系統將呈現何種工況，系統失去穩定時(shí)將出現何種特征，如何盡快恢復系統的正常運行。這些正是系統保護所需研究的內容。系統保護的任務(wù)就是當大電力系統正常運行被破壞時(shí)，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷停電時(shí)間減小到最短。

大電力系統的安全穩定運行，首先必須建立在電力系統的合理結構布局上，這是系統規劃設計和運行調度工作中必須重視的問(wèn)題。在此基礎上，系統保護的合理配置和正確整定，同時(shí)配合系統安全自動(dòng)裝置（如解列裝置、自動(dòng)減負荷、切水輪發(fā)電機組、快速壓汽輪發(fā)電機出力、自動(dòng)重合閘、電氣制動(dòng)等），達到電力系統安全運行的目的。

鑒于機、爐、電諸部分構成電力生產(chǎn)中不可分割的整體，任一部分的故障均將影響電力生產(chǎn)的安全，特別是大機組的不斷增加和系統規模的迅速擴大，使大電力系統與大機組的相互影響和協(xié)調問(wèn)題成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。電力系統繼電保護和安全自動(dòng)裝置的配置方案應考慮機、爐設備的承受能力，機、爐設備的設計制造也應充分考慮電力系統安全經(jīng)濟運行的實(shí)際需要。

為了巨型發(fā)電機組的安全，不僅應有完善的繼電保護裝置，還應積極研究和推廣故障預測技術(shù)，以期實(shí)現防患于未然，進(jìn)一步提高大機組的安全可靠性。 [3] 

常用保護編輯 語(yǔ)音

傳統保護

1、電流保護。多用于配電網(wǎng)中（110kv及以下），分為：電流速斷保護、*電流速斷保護和定時(shí)限過(guò)電流保護。

2、距離保護。

3、差動(dòng)保護。

4、縱聯(lián)保護。

5、瓦斯保護

新興保護

基于暫態(tài)的保護，如行波保護等。

發(fā)展歷程編輯 語(yǔ)音

繼電保護是隨著(zhù)電力系統的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。20世紀初隨著(zhù)電力系統的發(fā)展，繼電器開(kāi)始廣泛應用于電力系統的保護，這時(shí)期是繼電保護技術(shù)發(fā)展的開(kāi)端。的繼電保護裝置是熔斷器。從20世紀50年代到90年代末，在40余年的時(shí)間里，繼電保護完成了發(fā)展的4個(gè)階段，即從電磁式保護裝置到晶體管式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置。

隨著(zhù)電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、遺傳算法、進(jìn)化規模、模糊邏輯等相繼在繼電保護領(lǐng)域的研究應用，繼電保護技術(shù)向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、一體化、智能化方向發(fā)展。

19世紀的最后25年里，作為的繼電保護裝置熔斷器已開(kāi)始應用。電力系統的發(fā)展，電網(wǎng)結構日趨復雜，短路容量不斷增大，到20世紀初期產(chǎn)生了作用于斷路器的電磁型繼電保護裝置。雖然在1928年電子器件已開(kāi)始被應用于保護裝置，但電子型靜態(tài)繼電器的大量推廣和生產(chǎn)，只是在50年代晶體管和其他固態(tài)元器件迅速發(fā)展之后才得以實(shí)現。靜態(tài)繼電器有較高的靈敏度和動(dòng)作速度、維護簡(jiǎn)單、壽命長(cháng)、體積小、消耗功率小等優(yōu)點(diǎn)，但較易受環(huán)境溫度和外界干擾的影響。1965年出現了應用計算機的數字式繼電保護。大規模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理機和微型計算機的普遍應用，極大地推動(dòng)了數字式繼電保護技術(shù)的開(kāi)發(fā)，目前微機數字保護正處于日新月異的研究試驗階段，并已有少量裝置正式運行。

研究現狀

隨著(zhù)電力系統容量日益增大，范圍越來(lái)越廣，僅設置系統各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發(fā)生全電力系統長(cháng)期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統全局出發(fā)，研究故障元件被相應繼電保護裝置的動(dòng)作切除后，系統將呈現何種工況，系統失去穩定時(shí)將出現何種特征，如何盡快恢復其正常運行等。系統保護的任務(wù)就是當大電力系統正常運行被破壞時(shí)，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷

停電時(shí)間減到最短。此外，機、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產(chǎn)，特別是大機組和大電力系統的相互影響和協(xié)調正成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。因此，系統的繼電保護和安全自動(dòng)裝置的配置方案應考慮機、爐等設備的承變能力，機、爐設備的設計制造也應充分考慮電力系統安全經(jīng)濟運行的實(shí)際需要。為了巨型發(fā)電機組的安全，不僅應有完善的繼電保護，還應研究、推廣故障預測技術(shù)。

發(fā)展趨勢

微機保護經(jīng)過(guò)近20年的應用、研究和發(fā)展，已經(jīng)在電力系統中取得了巨大的成功，并積累了豐富的運行經(jīng)驗，產(chǎn)生了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益，大大提高了電力系統運行管理水平。近年來(lái)，隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展以及計算機在電力系統繼電保護領(lǐng)域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，繼電保護技術(shù)未來(lái)趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡(luò )化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發(fā)展。

1、計算機化

隨著(zhù)計算機硬件的迅猛發(fā)展，微機保護硬件也在不斷發(fā)展。電力系統對微機保護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長(cháng)期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統數據、信息和網(wǎng)絡(luò )資源的能力，高級語(yǔ)言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺pc機的功能。繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發(fā)展趨勢。但對如何更好地滿(mǎn)足電力系統要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，尚需進(jìn)行具體深入的研究。

2、網(wǎng)絡(luò )化

計算機網(wǎng)絡(luò )作為信息和數據通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，它深刻影響著(zhù)各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動(dòng)保護和縱聯(lián)保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用主要是切除故障元件，縮小事故影響范圍。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個(gè)保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據，各個(gè)保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協(xié)調動(dòng)作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實(shí)現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接起來(lái)，亦即實(shí)現

微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò )化。

3、智能化

隨著(zhù)智能電網(wǎng)的發(fā)展，分布式發(fā)電、交互式供電模式對繼電保護提出了更高要求，另一方面通信和信息技術(shù)的長(cháng)足發(fā)展，數字化技術(shù)及應用在各行各業(yè)的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件，智能電網(wǎng)中可利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設備的運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，然后把獲得的數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )系統進(jìn)行收集、整合，最后對數據進(jìn)行分析。利用這些信息可對運行狀況進(jìn)行監測，實(shí)現對保護功能和保護定值的遠程動(dòng)態(tài)監控和修正。另外，對保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關(guān)聯(lián)的其它設備的運行信息。一方面保證故障的準確實(shí)時(shí)識別，另一方面保證在沒(méi)有或少量人工干預下，能夠快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生。

保護、控制、測量、數據通信一體化在實(shí)現繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò )化的條件下，保護裝置實(shí)際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個(gè)電力系統計算機網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網(wǎng)絡(luò )控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在*正常運行隋況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實(shí)現保護、控制、測量、數據通信一體化