繼電保護(hù)裝置初析

1、繼電保護(hù)裝置初析    關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 1 繼電保護(hù)裝置的作用和任務(wù) 在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置盡快地將故障切除，以防故障擴(kuò)大。當(dāng)發(fā)生用電設(shè)備有危害性的不正常工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)信號(hào)告知值班人員，消除不正常的工作狀態(tài)，以保證電氣設(shè)備正常、可靠地運(yùn)行。 繼電保護(hù)裝置就是指反映供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備或元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)后，并動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 基本任務(wù)如下： 當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，使故障元件免遭破壞，保證其他無故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)

2、出信號(hào)，以便告知運(yùn)行人員及時(shí)處理，保證安全供電。繼電保護(hù)裝置還可以和供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置，如自動(dòng)重合閘裝置（ARD）、備用電源自動(dòng)投入裝置（APD）等配合，大大縮短停電時(shí)間，從而提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 2 繼電保護(hù)裝置的基本原理和組成 供電系統(tǒng)發(fā)生故障之后，總是隨著電流的驟增、電壓的迅速降低、線路測(cè)量阻抗減小以及電流、電壓之間相位角的變化等。因此，利用這些基本參數(shù)的變化，可以構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)，如反映于電流增大而動(dòng)作的電流速斷、過電流保護(hù)，反應(yīng)電壓降低而動(dòng)作的低電壓保護(hù)等。一般情況下，整套保護(hù)裝置由測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。 2.1 測(cè)量部分 測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，如

3、電流、電壓等，并與給定的整定值進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作。 2.2 邏輯部分 根據(jù)測(cè)量部分輸出的檢測(cè)量和輸出的邏輯關(guān)系，進(jìn)行邏輯判斷，以便確定是否應(yīng)該使斷路跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令輸入執(zhí)行部分。 2.3 執(zhí)行部分 根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，如跳閘或發(fā)出信號(hào)等操作。 3 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求 3.1 選擇性 繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性是指供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，距故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置首先動(dòng)作，將故障元件切除，使故障范圍量減小，保證非故障部分繼續(xù)安全運(yùn)行。 3.2 速動(dòng)性 快速地切除故障，可以縮小故障設(shè)備或元件的損壞程度，減小因故障帶來的損失和

4、在故障時(shí)大電流、低電壓等異常參數(shù)下的工作時(shí)間。為了保證選擇性，保護(hù)裝置應(yīng)有一定時(shí)限，這就是選擇性和速動(dòng)性相互矛盾，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)來說，應(yīng)在保證選擇性的前提下，力求保護(hù)快速動(dòng)作。 3.3 靈敏性 保護(hù)裝置的靈敏性是指保護(hù)裝置對(duì)被保護(hù)電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行方式的反應(yīng)能力。在系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型、最大運(yùn)行方式還是最小運(yùn)行方式，要求保護(hù)裝置都能正確、靈敏地動(dòng)作。繼電保護(hù)越靈敏越能可靠地反映應(yīng)該動(dòng)作的故障。但也容易產(chǎn)生在不要求其動(dòng)作情況下的誤動(dòng)作。因此，靈敏性與選擇性也是互相矛盾的，應(yīng)該綜合分析。通常用繼電保護(hù)運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定的靈敏系數(shù)來進(jìn)行合理的配合。 3.4 可靠

5、性 保護(hù)裝置在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，能可靠地動(dòng)作而不拒動(dòng)；而在其保護(hù)范圍外發(fā)生故障或者系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有故障時(shí)，保護(hù)裝置不能誤動(dòng)，這種性能要求稱為可靠性。保護(hù)裝置的拒動(dòng)和誤動(dòng)都將給運(yùn)行中的供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的后果。隨著供電系統(tǒng)的容量不斷擴(kuò)大以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，對(duì)上述四個(gè)方面的要愈來愈高，實(shí)現(xiàn)也愈加困難。繼電保護(hù)裝置除滿足上述四點(diǎn)基本要求外，還要求節(jié)省投資，保護(hù)裝置便于調(diào)試及維護(hù)，并盡可能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。 4 幾種常用電流保護(hù)的分析 4.1 反時(shí)限過電流保護(hù)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短；短路電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，這種保護(hù)就叫做反時(shí)限過

6、電流保護(hù)。反時(shí)限過電流保護(hù)雖外部接線簡(jiǎn)單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動(dòng)作的準(zhǔn)確性、速動(dòng)性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。 4.2 定時(shí)限過電流保護(hù)繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無關(guān)，時(shí)間是恒定的，時(shí)間是靠時(shí)間繼電器的整定來獲得的。時(shí)間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護(hù)方式就稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。繼電器的構(gòu)成。定時(shí)限過電流保護(hù)是由電磁式時(shí)間繼電器(作為時(shí)限元件)、電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件)、電磁式信號(hào)繼電器(作為信號(hào)元件)構(gòu)成的。它一般采用直流操作，須設(shè)置直流屏。 定時(shí)限過電流保護(hù)的基本原理。在10kV中性點(diǎn)不接地

7、系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時(shí)限過電流保護(hù)。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時(shí)間繼電器和一只信號(hào)繼電器構(gòu)成。保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間只決定于時(shí)間繼電器的預(yù)先整定的時(shí)間，而與被保護(hù)回路的短路電流大小無關(guān)，所以這種過電流保護(hù)稱為定時(shí)限過電流保護(hù)。        動(dòng)作電流的整定計(jì)算。過流保護(hù)裝置中的電流繼電器動(dòng)作電流的整定原則，是按照躲過被保護(hù)線路中可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來考慮的。也就是只有在被保護(hù)線路故障時(shí)才啟動(dòng)，而在最大負(fù)荷電流出現(xiàn)時(shí)不應(yīng)動(dòng)作。提高不拒動(dòng)和誤動(dòng)作，是繼電保護(hù)可靠性的核心。為了確保供電系統(tǒng)的正

8、常運(yùn)行，必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置并準(zhǔn)確整定各項(xiàng)相關(guān)定值，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 5 繼電保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 近20年來，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置在我國(guó)電力系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用，常規(guī)的電磁型、電動(dòng)型、整流型、晶體管型以及集成電路型繼電器已經(jīng)逐漸被淘汰。以往，繼電保護(hù)裝置與繼電保護(hù)原理是一一對(duì)應(yīng)的，不同的保護(hù)原理必須用不同的硬件電路實(shí)現(xiàn)。微機(jī)繼電保護(hù)的誕生與應(yīng)用徹底改變了這一狀況。微機(jī)繼電保護(hù)硬件的通用性和軟件的可重構(gòu)性，使得在通用的硬件平臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)多種性能更加完善、功能更加復(fù)雜的繼電保護(hù)原理。一套微機(jī)保護(hù)往往采用了多種保護(hù)原理，例如，高壓線路保護(hù)裝置具有高頻閉鎖距離、高頻閉鎖方向相間阻抗、接地

9、阻抗、零序電流保護(hù)及自動(dòng)重合閘功能。微機(jī)保護(hù)還可以方便地實(shí)現(xiàn)一些常規(guī)保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)的功能，如工頻變化量阻抗測(cè)量和工頻變化量方向判別。 微機(jī)繼電保護(hù)裝置一般采用插件結(jié)構(gòu)，通常包含交流變換插件、模數(shù)轉(zhuǎn)換和微處理器插件、人機(jī)管理開關(guān)量輸入插件、電源插件和繼電器插件等。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)部集成的資源越來越多，一個(gè)處理器芯片往往就是一個(gè)完整的微處理器系統(tǒng)，使得硬件設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單。較復(fù)雜的微機(jī)保護(hù)裝置通常采用CPU結(jié)構(gòu)。多個(gè)保護(hù)CPU通過串行通信總線與人機(jī)管理CPU相連。通過裝置面板上的鍵盤和液晶顯示實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)CPU的調(diào)試與定值設(shè)置，人機(jī)管理CPU設(shè)計(jì)通過現(xiàn)場(chǎng)通信總線與調(diào)度直接連接，便于實(shí)現(xiàn)變電站無人值守和綜合自動(dòng)化。 6 結(jié)語 隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展和微處理機(jī)及微型計(jì)算機(jī)的普遍使用，微機(jī)保護(hù)在硬件