电力继电保护常见问题及展望探究:电力继电保护

　　【摘 要】文章介绍了当前电力系统继电保护常见的问题，并提出相应的对策措施，及对其技术未来发展进行探究。　　【关键词】继电保护；问题；对策；展望　　1 配电网继电保护常见问题及对策
　　1.1 配网中的励磁涌流问题
　　励磁涌流是变压器所特有的，是空投变压器时，变压器铁芯中的磁通不能突变，出现非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6～8倍，并且跟变压器的容量大小有关，变压器容量越小，励磁涌流倍数越大，励磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定时间系数衰减，衰减的时间常数同样与变压器的容量大小有关，变压器容量越大，时间常数越大，涌流存在时间越长。
　　1.1.1 配网中励磁涌流对继电保护的影响
　　配网装有大量配电变压器，配网投入时，这些配电变压器是挂线路上，合闸瞬间，各变压器所产生励磁涌流线路上相互迭加、来回反射，产生了一个复杂电磁暂态过程，系统阻抗较小时，会出现较大涌流，时间常数也较大。二段式电流保护中电流速断保护要兼顾灵敏度，动作电流值往往取较小，特别长线路或系统阻抗大时更明显。一般的配网主保护是采用三段式电流保护，即瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护，瞬时电流速断保护由于要兼顾保护的灵敏度，动作电流值往往取得较小，特别在长先烈或系统阻抗大时更明显。励磁涌流值可能会大于装置整定值，使保护误动。这种情况线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出，容易被忽视，但当线路变压器个数及容量增大后，就可能出现。
　　1.1.2 励磁涌流现象的防控方法
　　励磁涌流有一明显特征，就是它含有大量二次谐波，主变主保护中就利用这个特性，来防止励磁涌流引起保护误动作，必须对保护装置进行改造，会大大增加装置复杂性，实用性很差。励磁涌流另一特征就是它大小随时间而衰减，一开始涌流很大，一段时间后涌流衰减为零，流过保护装置电流为线路负荷电流，利用涌流这个特点，电流速断保护加入一短时间延时，就可止励磁涌流引起误动作，这种方法最大优点是不用改造保护装置(或只作简单改造)，会增加故障时间，但这些对系统稳定运行影响较小的可以适用。保证可靠的避开励磁涌流，保护装置中加速回路同样要加入延时。目前，配网的主保护时主要采用二段式电流保护，即限时电流速断保护和过电流保护，限时电流速断及后加速都采用0.2s的时限，这样运行安全，并能很到的避免由于线路中励磁涌流造成的保护装置误动作。
　　1.2 配网中所用变保护问题
　　1.2.1 配网中所用变保护问题对继电保护的影响
　　所用变是一比较特殊设备，容量较小但可靠性要求非常高，安装位置也很特殊，一般就接母线上，其高压侧短路电流等于系统短路电流，可达十几千安，低压侧出口短路电流也较大。人们一直对所用变保护可靠性重视不足，这将对所用变直至整个配电网安全运行造成很大威胁。传统所用变保护使用熔断器保护，其安全可靠性比较高，但系统短路容量增大以及综合自动化要求，这种方式已逐渐满足不了要求。现新建或改造的变电所，特别是综合自动化所，大多配置所用变开关柜，保护配置也跟配电线路相似，而人们往往忽视了保护用电流互感器的饱和问题。所用变容量小，一次额定电流很小，同时往往保护计量共用电流互感器，为确保计量准确性，设计时电流互感器变比会选则较小值。如果是高压侧故障，短路电流足以使母联保护或主变后备保护动作而断开故障，如果是低压侧故障，短路电流可能达不到母联保护或主变后备保护启动值，使故障无法及时切除，严重影响变电所安全运行。
　　1.2.2 所用变保护问题的应对策略
　　解决所用变保护拒动问题，应从合理配置保护入手，其电流互感器的选择要考虑所用变故障时的饱和问题，同时，计量用电流互感器一定要跟保护用电流互感器分开，保护用电流互感器要安装高压侧，以保证对所用变保护，计量用电流互感器要安装所用变低压侧，以提高计量精度。在定值整定方面，电流速断保护可按所用变低压出口短路进行整定，过负荷保护按所用变容量整定。
　　2 继电保护的现状
　　继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，熔断器作为最早、最简单的保护装置已经开始使用。但随着电力系统的发展，电网结构日趋复杂，熔断器早已不能满足选择性和快速性的要求；建国后，我国断电保护学科和继电保护技术队伍从无到有，20 世纪 80年代中期是晶体管继电保护蓬勃发展和应用的时代。1984 年，原东北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，因此，自进入 90 年代以来，不同原理、不同种类的继电保护装置相继出现，经过多年研究，微机保护的性能比较完善，成为电力系统保护、监控、通信、调度自动化系统的重要组成部分。
　　3 电力系统继电保护的展望
　　在未来，微机保护的发展趋势主要集中在硬件上高度的集成化、性能上开放化、软件上多功能化。其目的主要是使微机保护系统功能逐渐完善，软硬件基本上实现保护系统运行及其性能价格比的最优化结构。
　　3.1 计算机化
　　随着计算机硬件的不断进步，微机保护硬件得到了非常有利的技术支持，取得了很好的发展。电力系统对于微机保护的要求也在不断提高，除了保护的功能之外，还应该具备大容量的故障信息和数据长期存放空间，快速数据处理功能，与其他保护、调度互联网及其共享全系统数据的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台 PC 机的功能。
　　现如今，同微机保护装置大小相似的工控机的速度、功能和存储容量极大地超过了当年的小型机。所以，应用成套工控机做成继电保护的时机已经相当成熟，这将是微机保护发展的一个非常有前景的方向之一。
　　3.2 网络化
　　计算机网络作为信息和数据通信工具已经成为了信息时代的技术支柱。因为没有强有力的数据通信手段，当前的继电器保护装置只是反映保护安装处的电气量，切除故障元器件，缩小事故影响范围。之后，人们开始提出了系统保护这一个概念，将全系统的各个主要设备的保护装置用计算机网络连接起来，真正实现继电保护能保证全系统的安全稳定运行。要确保保护对于电力系统运行方式和故障状态的自适应，一定要获得更多的系统运行信息，这样才能够真正实现计算机网络化。
　　3.3 继电保护、控制、测量、数据一体化
　　人们已经对于继电保护实现了计算机化和网络化，保护装置实际上是一台高性能的计算机，是整个网络上的一个智能终端，它能够很好地从网上获取电力系统在运行的过程中出现的各种故障信息和数据，也能够将它获得的被保护元件的数据传送给网络当中的终端，所以，每一个微机保护装置不仅能够很好地完成继电保护的作用，同时还能够在无故障的情况下完成测量、控制和通信的功能。
　　3.4 智能化
　　近些年来，人工智能技术例如神经网络、进化规划、遗传算法等在电力系统当中得到了非常广泛的应用，在继电保护领域的研究过程中也逐渐开始。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以求解的问题，应用神经网络的方法都能够得到很好的解决。诸如在输电线的两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一个非线性的问题，距离保护并不能够很好地作出故障位置的判断，其他如遗传算法等也有其独特解题的能力。将这些人工智能方法有机地结合在一起能够使得求解速度加快。可见，人工智能技术在继电保护领域当中必然会得到应用，以解决常规方法难以解决的问题。
　　4 小结
　　随着电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力，同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。作为继电保护技术如何才能有效的遏制故障，使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题。
　　参考文献
　　[1]谢冰.配电系统继电保护存在的问题及改进措施[J].科技创新导报,2008,(30).
　　[2]樊亚辉. 电力继电保护现状及展望[J].机电信息，2012，（12）.