继电保护基本原理(6篇)

时间：2024-05-27 来源：

继电保护基本原理篇1

【关键词】变电站继电保护基本原则电力系统

1继电保护与完善方向

由于电子信息科学的运用和人工智能技术的升高，使继电保护的技术手段得到完善，其发展方向更加趋近于电子信息化，计算机网路化以及集保障、衡量、监测、数据整理、信息输送等方向为一体的综合化。随着科学技术的发展，有更多优秀的工业技术、工业方法投入到继电保护方面，经过不断创新，从而升高其运行效率，减小其故障次数。要做到这些，需要电力系统人员积极学习，从而拟定出更佳的设计方案。

2继电保护故障的分类

2.1干扰方面的故障

造成这种故障的影响因素是：微机使用达到一定周期后，其抗干扰能力下降，如果周围有通信设备，就会立刻屏蔽这些通信设备，从而造成干扰效果，导致有关逻辑元件动作采取异常，进而使继电保护出现故障。

2.2定值方面的故障

造成这种故障的影响因素是：计算机整体运算结果错误，造成了系统上的偏差；或是相连设备未进行及时更新，导致设备年久老化；还有可能是人为原因导致，其对定量运算的结果处理产生错误。

2.3高频收发信号机方面的故障

造成这种故障的影响因素是：由于高频收发信号机生产厂家的不同，导致不同机型在使用性能方面也有很大的区别。因此，通常在通信设备的干扰下，高频收发信号机不能正常工作，从而引发继电保护的故障。

2.4插件绝缘方面的故障

造成这种故障的影响因素是：对于继电保护来讲，一些防护设备的集成密度偏高，但是布线不合理。当设备运行周期超过一定的时间，内部就会产生静电场，在静电力的作用下容易使带静电的粒子吸附在布线焊点上，导致焊点与其余焊点产生电流通道，影响继电保护的运行。

2.5CT饱和方面的故障

造成这种故障的影响因素是：CT在电力系统中具有无法替代的作用，如果电力系统出现故障，就会产生安培值骤然增加短路电流，造成CT饱和，从而引发继电保护障碍。

3继电保护故障处理过程中要遵循的原则

（1）进行继电保护故障处理时，要有所根据，对不同事故的类型做好相关的统计，例如规格牌、保障设备的灯光等实际数据。因此要在处理相关故障前就对所得数据进行统计研究，依靠得出的结果和工作经验去判断此类故障的所属类型，并且立即采用适当合理的方法进行处理。

（2）在电网正常运行过程中，应根据其运行的具体方式对保障设备进行连接片的入、退处理操作，应用相关策略对故障实施治理。例如，当发生接触器的闸断情况，对其进行处理时，首先运算连接薄片之间的直流电压大小，然后才可以进行运行使用。对电力系统工作人员来讲，必须定期检测和记录继电保护设备的各项信息参数，而且要保证其真实可靠，切不可任意涂改或消除。

（3）在故障处理过程中，常常会发生以下状况：在统计分析已有数据的基础上，并没有寻求到故障产生的有关原因，因此在故障处理时，就不知如何做起，从而升高了处理故障的难度。故障产生究竟是人为原因还是外部因素所引起的，或者是设备本身原因导致的，根据已发生的事故进行数据分析结果无法得出。假如是人为原因，就要积极完善数据统计，这样才可以有效提升故障处理效率。

4继电保护设备故障处理策略

对于山西大同平顶山电力企业变电站110kv继电保护电路经常出现的故障进行分析，进而提出继电保护设备故障处理策略，相关内容如下：

4.1分析法

（1）在进行处理故障传动运行中可以看出，在闸门骤断后的一段周期内，会发生闸门二次关闭的现象。通过技术人员对微机故障提出的结论，分析来看，发生再次闸断的时间间隔为二十一秒，这一周期恰好和重合闸充电的周期相接近，根据一百一十千伏闸门通断回路有关项目运行方面的原理，可得到此类故障产生的原因是：设备内部蓄电周期超过规定的范围，造成故障发生。如图1所示。

（2）当产生重合闸设备蓄电关闭等现象时，首先需要对每类的输入量进行分析研究，从而计算出导致放电闭锁的规定数值的大小，有方向地找到故障引发点，还要积极做好总结报告的全方位分析工作。

4.2电位变化法

此类方法的基本原理是：利用计算机网路检测系统对双重回路中各个接入点进行周期性检测，通过检测了解其直流电压和电位变化的情况，以此来确定故障的引发点。应用这种方法对于电源开关的抗和与抗分或标志性指灯信号不明的状况下进行故障处理较为合适。

4.3经验法

将发生的故障总结分类，在明确继电保护原理的基础上，应用适合的手段来了解继电保护设备的运行状况，总结不同类型故障产生的原因并提出合理有效的处理措施，为以后出现类型相同的继电保护故障提供解决的凭证。

4.4分段处理法

高频保护接发机不能够正常稳定的运行，信号发送异常，信号接收人员不能及时收到3d预警信号。面对这一系列问题，通常应用分段处理法实行处理。首先要把电流通道断开，一般在断开的通道中接入七十五欧姆的电阻，用此来检测收发装置是否可以正常工作，依靠检测结果分析故障是否出现在机体内部，之后再连接上电流通道，检测此时信号电平值与初始值的差别，以此为依据判定出输送电缆是否完好，从而可以找到出现故障的段路。

参考文献

[1]龚利娟，张乃军.浅析电力系统运行中的继电保护故障处理[J].华东科技（学术版），2013（1）：12-13

[2]聂学东.电力系统继电保护装置故障处理方法与分析[J].黑龙江科技信息，2013（01）：15-17.

作者简介

朱晶（1986-），女，江苏省人。大学本科学历。现为上海申瑞继保电气有限公司助理工程师。研究方向为电气工程与自动化。

继电保护基本原理篇2

【关键词】继电保护；查保护；电网故障分析

1.引言

继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要装置。多年来通过科研、设计、制造、运行等单位的共同努力，继电保护装置的正确动作率有了显著的提高，但不能排除电网存在继电保护装置的故障率。我们只能提高技术和管理水平，使继电保护不正确动作率降到零点。但是在电网出现事故故障时我们更应该分析出事故真相过程，避免同类事故重复发生。为此在出现保护不正确动作后，找出保护不正确动作的原因，及时制定反事故措施，以逐步提高继电保护正确动作率。我们从多年的基层继电保护检修实践中，总结、吸收、提出了分析油田电网系统继电保护检修以及故障时的主要步骤及处理故障的方法。

2.现场检查

事故调查人员到达现场后，应尽快收集原始、完整的信息，去伪存真，确定重点检验项目，注意保护好现场，逐步缩小检验范围。建议按以下步骤进行检查：

（1）收集原始、完整信息

收集原始、完整的微机型故障录波器报告、微机保护打印报告、监控报告、事故前、后的现场运行记录。

（2）当班运行人员介绍情况

请事故当班运行人员详细介绍事故时有关运行情况，例如运行方式、现场作业情况（应查看现场工作票），保护动作信号、保护打印报告、录波报告、中央信号、当地监控系统记录情况、断路器实际位置、天气、情况等。

（3）继电保护专业人员查看现场

继电保护专业人员查看保护装置运行和定检情况，结合收集到的信息了解继电保护装置和有关二次回路。

（4）确认保护装置现场保护情况

确认事故调查人员到达现场前是否有人接触过继电保护装置。

（5）分析故障录波波形图

明确故障各个阶段（包括故障前、后）有关保护感受到的电压、电流；断路器断开、重合闸、再跳开时间以及保护动作时间；区内故障还是区外故障（区外故障，线路两侧电流大小相同），故障点距保护安装处距离（决定检查保护时是否考虑干扰因素）；尤其应注意各交流量的突变情况，将有关变电所的故障录波图和微机保护打印报告结合在一起分析，核实系统在该瞬间的变化。

（6）理论分析

结合系统实际情况对保护不正常情况进行理论分析，例如矢量图、短路计算、电平计算、时间计算等。

（7）确认故障时的电压、电流

将微机保护与微机故障录波器打印（或显示）的电压、电流进行比较，确认故障时的电压、电流。

（8）列出疑点

结合保护原理、各种保护动作、录波、故障当时系统、中央信号、断路器动作情况，估计可能造成事故的原因，列出本次事故继电保护、录波器和有关设备可能存在的疑点，排除与本次保护不正确动作无关的设备。

3.继电保护故障处理的具体措施

为了进一步提高我国电力网络的运行与管理水平，必须注重对于各种继电保护故障的深入分析，而且要在现有电力技术和管理经验的基础上，积极制定和实施科学、有效、合理的处理措施。目前，国内在继电保护故障的处理中，主要采取如下具体措施：

3.1直观法在继电保护故障的观察与处理中，直观法是一种较为简单、有效的处理措施。一般情况下，直观法主要应用于以下继电保护故障的处理：

①无法使用专业电子仪器进行测试和检查的故障；

②当继电保护系统中某一插件发生故障时，因暂时缺少备用的产品，而采取的一种临时性处理措施。目前，在国内的继电保护故障分析与处理中，直观法主要应用于开关拒分、拒合的处理。例如：在开关柜控制系统发出操作命令后，继电保护人员应注意观察合闸接触器的运行是否正常，以判定电气回路的实际运行情况。如果电气回路无明显的故障，则可初步判断继电保护故障发生与系统内部。同时，继电保护人员还可以通过观察继电器的颜色或气味，判定继电器是否出现元件故障，以便及时进行更换。

3.2检修、更新元件法在继电保护故障的处理措施中，检修、更新元件法是解决保护装置内部故障的主要方法。在电力网络的运行管理中，继电保护人员应按照岗位职责和相关制度，定期进行变配电系统中各类电力元件的检查与维修，以防止在电力系统运行中出现较大的故障。当发现电力系统中某些原件出现严重故障时，必须及时进行更换，以保证电力系统的安全、稳定运行。在电力系统故障元件的更新时，继电保护人员应注意检查替换元件的质量和性能，而且要采取规范的安装措施。由此可见，在继电保护的故障处理中，应用检修、更新元件法有利于减少或者消除由于电力系统运行故障而导致的重大损失，对于及时发现和处理继电保护故障也具有重要的作用和意义。对于及时发现和处理继电保护故障也具有重要的作用和意义。

3.3明确继电保护故障的管理制度在继电保护工作开展中，电力企业必须明确继电保护故障的管理制度，其中包括：检修制度、安全制度、上报制度等。电力企业应注重继电保护人员专业素养的提高，在掌握各类电力设备基本运行规律的基础上，才能深入贯彻和执行相关管理制度。结合国内继电保护故障分析与处理的现状，电力企业应提高自身监控系统的改造与升级，利用先进的电力系统监控软件进行各类故障的分析和处理，不但节约了大量的人力、物力和财力，而且提高了继电保护故障处理的实际效率。同时，继电保护人员还应熟知故障的上报渠道和制度，其中主要包括：故障汇报渠道、故障处理分界与延误故障处理等责任的归属，以保证继电保护故障处理的科学性、及时性和有效性。

4.结语

在继电保护故障的分析与处理中，在不断完善现行相关制度和技术规范的基础上，要加强继电保护信息管理系统的建设和应用，特别是要加强故障预警机制的构建，以防止因继电保护故障而造成较大规模的电力系统运行事故，对于保障区域的平稳供电也具有重要的意义。

参考文献

[1]黄亚.分析电力系统继电保护技术及安全运行措施[J].电源技术应用，2012（11）

继电保护基本原理篇3

关键词广域；继电保护；故障元件判别

中图分类号TM77文献标识码A文章编号1674-6708（2013）91-0067-02

电网若想实现安全稳定运行，首先应当做好的就是继电保护工作，近一段时期以来来，国家电网建设的面积与规模都呈现出不断扩大的趋势，电网结构、电网运行方式变为复杂化与多样化多向发展。电网环境的复杂，让广域继电保护工作必须应对全新的战略调整，旧有的继电保护手段中有很多亟待解决的问题。及时研究出可以准确快速识别隔离故障的方法，让广域保护原理、配置计划更加便捷适应，是电网稳定运行的关键内容。

1广域继电保护工作的完成方式略析

在现有的技术条件水平下，可以帮助广域继电保护达到功能实现的基方法可以从以下两个方面加以考虑，第一个是自我调节在线整定式广域继电保护工作。通俗来讲，此种类型的广域继电保护工作重点指用事件触发当作调节基础，再对电网运行的具体环节实施持续跟踪，达到保护定值计算及在线处理优化。这样做的根本目标是避免广域继电保护处于应用实践过程中发生继电保护的适配不合理障碍，同时能够提升保护灵敏性的工作内容。第二个是从故障元件判别方向加以考虑的广域继电保护工作，通俗来讲，此种类型的广域继电保护工作重点是指通过依靠电网系统里面的多点广域测量信息，再以不同的故障判别手段选取为参考，达到电网里面故障元件实际发生位置的准确判定，这样可以进一步发挥出继电保护的实用性优势。同在线整定式广域继电保护的方法比起来，这个故障元件判别手段无需整定计算过程，能够在很短的时间里保证广域后备保护工作的有效性，与此同时还可以对广域后备保护的发生时间加以控制，较具有实用性优势。

2如何进行故障元件判别的几个问题

2.1电压故障分布情况

以某个单一元件举例，同单一元件相对应的故障判别，在原理上通常会涉及到很多方面，其中有电流差动、纵联方向及纵联距离等。需要加以注意的是：电流差动受限于采样的同步精确性要求，因此较易出现视角缺失，工作难度很大。纵联距离和纵联方向两个方面所涉及到的故障问题同样会有应用性能角度的不完善。对电压故障发生情况上涉及到的元件判别及故障处理，可以让上面的问题得到有效解决。这种故障元件的判别原理是先对线路一个方向的电流、电压故障分量加以测定，得出准确数值，再根据此方向数值通过科学方法得到另一个方向的数值。在这种方法的带动下，可以几乎在同时得到两边位置的电压电流估算值及实际值。通过实践研究可以发现，在故障因为外部原因所引起的情况下，线路两边的故障电压分量测量结果同估算结果是类似的。可是在故障本身为外部原因时，线路整体至少某个方向电压故障实际值同估量之间存在显著差异，这样便能够形成故障元件判别根据。对于故障元件进行判别，其工作原理是参考负序判别、正序判别元件和零序判别三个类型。这些判别优势可以准确地判定出内外故障负接地故障、相间短路故障。而很重要的一点是，在电压故障分布时的元件判别时，只是对远方电压幅值数据形成了明确要求，广域同步采样方面的精准程度尚未曾做出统一规定，因此只保证故障两边特征校正达到基本同步便可。从这样的分析当中我们能够发现，这种原理应用手段可以避免潮流变化因素的影响，继而达到故障线路的有效识别。

2.2综合广域阻抗情况

由于要照顾到广域电流同普通电流二者存在着一定的区域差动范围线路数量的不一致性，则会产生同普遍意义电流差动相比区别明显的灵敏度指标变化，灵敏度指标变化主要会受到线路电容指标影响，影响程度随具体情况而有所区别。出现这种变化的原因是线路数量的不同给对应差异性分布电容电流造成了影响。本文所探讨的基于综合广域阻抗情况下的故障元件判别，在工作原理上基本可以实现分布电容影响克服，与此同时达到灵敏度上的高效性。从这个方面进行分析，可以说，把综合式阻抗同广域继电保护工作结合起来产生的故障元件判别，首先在原理上便具有非常显著的优势。再对仿真算法里面的数据加以验证分析，最终得到可靠结果，在对这种故障元件的判别手段进行处理的过程中，能够产生很可靠的耐过渡电阻功能、较低级别的转换式故障、较高级别的灵敏度以及选相的优越性，是应当给以特别关注的。

2.3概率识别下的信息融合

为了达到对传统广域继电保护出现的计算量太高、保护判断出现偏差等问题的控制，同时能够让信息容错水平得到提升，便要求使用概率识别基础上的信息融合手段。简单点说，概率识别控制下的信息融合手段其具体功效是：其技术在所设定的全部广域范围内某个固定时刻产生多处类型完全不同故障概率极低，这就让该技术只面向本有限广域区域中的单一元件实施故障识别及相应的编码处理，直接造成后期计算时的搜索范围控制。还有另外一点优势是：引入故障识别概率的计算手段，能够保证故障元件达到更有效判别。在当前，故障识别概率在正常工作运行的平稳状态下，可以达到分组判断编码适应度的效果。通过计算方式辅助，得到的故障识别，其概率数值如果越大，那么它所对应的元件发生故障的概率也就越高，这就就能够有效判定元件故障的存在。

3结论

目前我国电力系统需要探讨的一项重点课题就是广域继点保护问题，为了达到电力系统继电保护工作的可靠性以及高效性，也为了保障电力系统达到灵敏性要求，使其数据传输、数据控制及信号发送交换等项内容科学稳定，便应当在系统大局的战略要求出发，注意加强电力系统全面的规划检测与维修维护，从根本上提升广域继电保护、故障原件判别等项工作的效果，带动大电网全面发展。

参考文献

[1]陈国炎.广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计[J].电力系统保护与控制，2012（4）.

[2]李振兴.分区域广域继电保护的系统结构与故障识别[J].中国电机工程学报，2011（28）.

[3]杨增力.基于方向比较原理的广域继电保护系统[J].中国电机工程学报，2008（22）.

继电保护基本原理篇4

【关键词】继电保护现状发展

1继电保护发展现状

电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。

建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术［1］，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。

自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上［2］，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。

在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用［3］，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。

我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究［4］，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华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［5］，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。

2继电保护的未来发展

继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

2.1计算机化

随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单CPU结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多CPU结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。

南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度，因为精度受A/D转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。

电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，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。在计算机保护发展初期，曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差，这个设想是不现实的。现在，同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机，因此，用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟，这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有：(1)具有486PC机的全部功能，能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似，工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强，可运行于非常恶劣的工作环境，成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线，硬件模块化，对于不同的保护可任意选用不同模块，配置灵活、容易扩展。

继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚须进行具体深入的研究。\

2.2网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念，这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务)，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。

对于一般的非系统保护，实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。

对于某些保护装置实现计算机联网，也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理［6］，初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元，分散装设在各回路保护屏上，各保护单元用计算机网络联接起来，每个保护单元只输入本回路的电流量，将其转换成数字量后，通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元，各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量，进行母线差动保护的计算，如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器，将故障的母线隔离。在母线区外故障时，各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理，比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时，只能错误地跳开本回路，不会造成使母线整个被切除的恶性事故，这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。

由上述可知，微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性，这是微机保护发展的必然趋势。

2.3保护、控制、测量、数据通信一体化

在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。

目前，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资，而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质，还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段，将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下，保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方，亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后，一方面用作保护的计算判断；另一方面作为测量量，通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置，由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题，并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。

2.4智能化

近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始［7］。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线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非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究，已取得初步成果［8］。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。

3结束语

建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。

作者单位：天津市电力学会(天津300072)

参考文献

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6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)

继电保护基本原理篇5

Abstract:Withthedevelopmentofpowersystemprotectiontechnology,powertechnologycontinuestodevelopwithinnovation.Thispaperreviewsseveralstagesofdevelopmentofthemechanicalandelectricaltechnologyanddescribestechnologicalinnovationsdetailsofrelay,whichprovidesatheoreticalbasisforfutureprogress.

关键词：电力系统；继电保护；技术创新

Keywords:powersystem;relayprotection;technologyinnovation

中图分类号：TM77文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0198-01

1继电保护技术的发展史

随着电力系统的出现，继电保护技术就相伴而生。以数字式计算机为基础而构成的继电保护起源于20世纪60年代中后期。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。

从继电保护的基本原理上看，到21世纪20年代末普遍应用的继电保护原理基本上都已建立，迄今在保护原理方面没有出现突破性发展。从实现保护装置的硬件看，从1901年出现的感应型继电器至今大体上经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微型计算机式等发展阶段。纵观继电保护将近100年的技术发展史可以看出，虽然继电保护的基本原理早已提出，但它总是根据电力系统发展的需要，不断地从相关的科学技术中取得的最新成果中发展和完善自身。

2继电保护技术创新

2.1机电技术网络化创新在计算机领域，发展速度最快的当属计算机硬件，按照著名的摩尔定律，芯片上的集成度每隔18～24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加，价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强，片内硬件资源得到很大扩充，单片机DSP芯片二者技术上的融合，运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新，使微机保护对技术升级的开放性有了迫切要求。网络特别是现场总线的发展及其在实时控制系统中的成功应用充分说明，网络是模块化分布式系统中相互联系和通信的理想方式。如基于网络技术的集中式微机保护，大量的传统导线将被光纤取代，传统的繁琐调试维护工作将转变为检查网络通信是否正常，这是继电保护发展的必然趋势。微机保护设计网络化，将为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务），还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，实现微机保护装置的网络化。

2.2机电技术智能化创新进入20世纪90年代以来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络（ANN）和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注入了活力。人工神经网络（ANN）具有分布式存储信息、并行处理、自组织、自学习等特点，其应用研究发展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息处理、自动控制和非线性优化等问题。近年来，电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络（ANN）来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。例如在输电线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非线性问题，距离保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。

2.3继电保护中自适应控制技术创新自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。这种新型保护原理的出现引起了人们的极大关注和兴趣，是微机保护具有生命力和不断发展的重要内容。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。针对电力系统频率变化的影响、单相接地短路时过渡电阻的影响、电力系统振荡的影响以及故障发展问题，采用自适应控制技术，从而提高保护的性能。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间，也取得了一定的成果，但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。

2.4继电保护中自动化技术创新现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元（RTU）、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。综合自动化技术相对于常规变电所二次系统，主要有以下特点：①设备、操作、监视微机化；②通信局域网络化、光缆化；③运行管理智能化。

参考文献：

[1]杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京：水利电力出版社，2008.

[2]张宇辉.电力系统微型计算机继电保护[M].北京：中国电力出版社，2000.

[3]葛耀中.自适应继电保护及其前景展望[J].电力系统自动化，2007，21（9）：42-46.

[4]吴斌，刘沛，陈德树.继电保护中的人工智能及其应用[J].电力系统自动化，2005（4）．

[5]杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2006.

继电保护基本原理篇6

关键词：继电保护；启发式教学；模块化教学；教学改革

作者简介：霍兰茹（1980-），女，河北保定人，延安职业技术学院，助教。（陕西延安716000）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）09-0065-02

继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。继电保护装置的更新换代对高校继电保护教学提出了新的要求，培养能熟练设计、安装调试、操作维护继电保护装置的应用型专业人才成为当务之急。继电保护课程是一门理论性、实践性都很强的课程，要求学生起点高且必须具备电工基础、电子技术、电机学、电力系统等方面的相关知识。近年来国家提倡高职高专院校要在实践环节上加大比重，继电保护课程在专业计划中的地位发生变化，理论教学时数减小，大部分学生反映很难入门。为此，本文专门从教学内容、教学方法、教学手段和实验、实践性环节等方面提出了课程改革的思路，力求使学生成为适应市场需求的应用型技术专业人才。

一、合理安排教学内容

首先是教材的选取。高职高专学生和本科院校学生的课程目标不同，在教材选取上更加偏重于实用性。目前大部分电力系统继电保护教材都是围绕保护原理、动作整定编写，忽略了对各种电气设备进行继电保护配置和对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。对于高职学生来说，他们应该掌握的技能是：面对各种电气设备时该设置哪些保护；每一种保护的电路布置；每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号如何进行维护；微机保护的实现形式以及动作原理。为了适应高职教育需要，继电保护教材还应包含下列内容：电气设备的继电保护配置，主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读；继电保护运行、维护和检修技术，用各种案例实现学生对运行和维护技术的学习。

其次是教学内容安排的合理性。由于教材选用的原因，各专业教材之间可能会有重复的内容，这就要求任课教师在授课前要对整个专业课程设置和各主要专业课知识点有一个总体的把握，适当删减部分内容。加强同一结合点上相关科目的协调配合，避免知识重复讲授，如模拟量采集系统、数字滤波等内容可跳过不讲。同时根据本专业就业所需知识和能力的要求适当增加内容。对重点、难点部分合理分配课时，比如在讲解动作值整定计算时只需介绍保护整定的原则，不作复杂的理论分析计算，让高职学生从复杂、难懂的困境中解脱出来，把主要精力放在继电保护的实用技术上。讲授理论侧重于一些保护的基本原理与方法，如常规保护（电流保护、距离保护等）及有关具体保护装置的实验、实训环节、课程设计、毕业设计；对于一些学生能自行理解的、工程实际中不再采用或用的很少的内容应少讲或不讲；多讲解一些课本上没有编入的但工程实际中已应用广泛的内容。

由于学生基础水平不同，学习能力也存在很大的差异性，任课老师应及时收集学生的反馈信息，把握好教学的深度和广度，因教制宜。对于那些学有余力的学生，可以组织成课外学习小组，让他们自己收集相关电气工程专业方面的资料和素材，扩大专业领域的专业知识宽度和深度，鼓励他们积极参加校内科研项目，如继电保护课件的开发、保护实验仿真装置的设计等，培养学生的创新能力和科研能力。

二、采用多种教学方法

较传统的专业课教学方法是教师单一传授式的方法。这种方法使学生处于被动的学习过程中，不利于知识的学习和掌握。为提高教学效果，在课堂教学中应采用灵活多样的教学方法。

1.启发式教学

启发式教学是教师在教学中根据教学规律，采取各种手段来引导学生独立思考、积极思维，以获取新知识的教学方法体系。对于不同的教学内容，启发式教学的具体做法也不同。

在介绍继电保护的基本概念时，首先告诉学生继电保护属于二次系统，作用是为一次系统服务的，是反应电力系统故障和不正常状态并做出动作的一种自动装置。然后就可以采用提问的方法启发学生温故知新，可边提问边回答：常用的一次设备有哪些？故障包含哪些？不正常状态有哪些？继电保护装置对于故障和不正常状态最终的处理结果如何？后面在介绍继电保护的原理时同样可以采用此法，先告诉学生只要找出正常运行与故障时电气量或者非电气量的差别即可找出一种原理，引导学生积极思考。

继电保护课堂教学注重知识的衔接，可以在每次上课开始时花3～5分钟时间复习上次课程知识点，然后引出新内容。鼓励学生提前预习，对所要学习的知识有大致的了解，上课结束时将本次课的内容加以总结，并针对下次课程内容与本次上课内容的不同进行提问，提出本次课中继电保护方法的不足，针对不足提出解决办法。这样让学生心存疑问，继续进行下一部分内容的学习。在学习“自动重合闸”这一章时，首先介绍单相重合闸和三相重合闸，在此基础上引出综合重合闸的概念，即当线路发生单相接地故障时采用单相重合闸方式。发生相间故障时，采用三相重合闸方式。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸。然后提问：如果发生单相接地短路时，选相元件拒动，综合重合闸如何动作？两相先后接地短路时如何动作？通过这样的启发方式让学生对三种重合闸方式进行逐步深入的学习，从而掌握各种工作方式的保护原理、特点。

继电保护中有些内容既相互联系又容易混淆，这时就要适当引导学生进行多方面对比，在对比分析中加深理解，在理解基础上加深记忆。比如在讲到距离保护时可以将之前讲解过的电流保护的知识点加以对比。尤其是二者的整定原则和灵敏性校验有什么相似和不同？不同点的根本原因是什么？动作电流与动作阻抗有什么关系？通过这些知识点的对比既可以让学生更好地掌握距离保护的相关知识，同时对电流保护的内容加以复习，这样能够使学生将继电保护这门课程更好地深入理解。

2.模块化教学

模块化教学法是以专业工种为模块，把专业理论和操作技能有机地、系统地结合在一起进行的理实一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点，注重教学内容的实用性。通过模块教学方法的实施可以强化学生的技能训练，促进学生动手能力的提高。教师在模块化教学过程中起到贯通、点拨作用，只讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法，从而更全面地发挥学生的学习自主性。

整定计算是继电保护知识中的重要内容，但现有教材中介绍整定计算知识不全面，不利于学生系统地学习整定计算知识。而现场实际保护装置的整定值主要是结合原始资料，根据保护原理和设计手册来计算。因此，在教学中应改变传统的学习方法，对于整定计算部分授课时只作简要介绍，学习的重点放到设计环节中。在课程设计或毕业设计环节中，可将继电保护中的整定计算知识分为电网保护的整定计算、变压器保护的整定计算、发电机保护的整定计算等几个模块向学生详细讲解，使学生通过具体的实例理解整定计算原则，并掌握整定计算内容。如发电机保护的整定计算参照某发电厂或程设计任务书，提出设计要求。设计时，首先让学生查阅资料，了解各种发电机保护的整定方法，然后结合设计要求讲解各种保护，进一步理解整定原则和方法。这样，经过课堂学习、设计环节之后能使学生较系统地掌握继电保护的整定计算知识。

三、利用现代化教学手段

继电保护课程理论知识比较抽象，涉及的专业知识较多，学生学习起来较难掌握，应采用多种教学形式结合的方式讲解。

1.多媒体教学的合理应用

可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行开发多媒体课件，将复杂的继电保护设备、电路接线、工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来，有助于学生深入理解。目前，多媒体教学手段已被各级院校、教师接受和推广使用。

2.借助仿真软件进行演示

仿真技术辅助教学既可演示复杂系统的未知结果，又可演示系统随参数变化的变化结果或变化趋势，有助于学生对抽象理论的理解，更能弥补实验手段的不足。目前，各种火电机组仿真系统、变电站仿真系统、电力系统物理模拟和计算机仿真系统等仿真平台已得到广泛应用，可以在这些仿真平台的基础上开发相关的仿真项目应用到继电保护的教学中。利用开发的仿真平台可以模拟实际电力系统故障的发生、继电保护的全程动作情况，让学生亲历电力系统运行的实况，学会对事故的分析和处理，进一步理解保护的原理。

3.采用电化教学演示

继电保护课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关，通过录制与生产实际背景相关内容的教学录像片，可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节，使他们在集声、像于一体的多媒体环境中轻松地掌握复杂、枯燥的安装调试过程。比如在介绍电流互感器的结构及工作原理时，可以播放有关在电厂或变电站中的TA二次侧在运行中开路后的现象、后果以及更换电流表或电流继电器时采取的方法与措施的录像，使学生在生动有趣的教学情境下掌握电流互感器的相关知识和操作技能。

四、重视实训、实践环节

目前继电保护规定的实验一般都是认识性、验证性的实验，发挥不了学生的主动性和创造性，因此，可减少验证性试验比例，适当增加设计性、综合性的实验项目，让学生自己接线和调整参数，模拟电力系统故障和保护装置的动作过程。通过实验进一步理解电力系统继电保护的工作原理和组成。

为了达到很好的实习效果，需要根据专业教学的时间安排好前期课程的设置。在开始专业基础课程前，首先安排学生在学校周边的电力系统进行参观性质的“认识实习”和“专业导论”，使学生建立起“专业”的概念和最基本的原理认识，然后在学习了一定的专业知识后再组织学生到电厂、变电站或其他相关单位进行“毕业实习”。

五、结束语

电力系统继电保护是电自专业的一门核心课程。为适应继电保护技术的发展，应加大继电保护课程教学体系改革力度，在教学中体现继电保护原理、装置、整定计算的有机结合，以适应技术发展的要求，培养出适应电力行业需求的专业人才。

参考文献：

[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]王世强,兰琴.启发式教学在继电保护课程教学中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报报,2009,(8).