电力系统继电保护设置技术研究分析

林 威

（国网福建省电力有限公司，福州 350000）

据调查电力系统中的故障，有三分之一来自于继电保护装置。降低故障率对保障电力系统安全有着重大意义，而要全面的解决这一问题，首先需要做的就是弄清楚继电保护的组成及工作原理。

1 继电保护组成及工作原理

电力系统运行异常时，往往会出现一些问题，例如电流电压间的相位角错误，或是电流、电压采样失真，这些异常是电力系统安全的重大隐患，继电器是一种有效的保护电力系统的设备，关于继电器的分类有着多种不同的标尺，其具体的分类如下：

1.1 按照功能和组成分类

继电器主要分为机电型继电器、静态型继电器、整流型继电器。其中机电型继电器的范畴较广，极化式继电器、电磁式继电器、感应式继电器都属于机电型机电器。而静态继电器包括了集成电路继电器和晶体管继电器两种。量度继电器的划分依据与这几种有所不同，量度继电器直接敏感于被保护设备的电气量变化。频率阻抗差继电器、正序负序继电器以及电流电压继电器都属于量度继电器。

1.2 继电器组成及原理

继电器虽然种类繁多，但大体的运行原理有着较大的一致性，其组成也相似，大多可分为执行模块、逻辑模块和测量模块。

首先，需要向继电器输入保护对象的信号，然后，由测量模块对信号进行检测，将采集到的信号与既定的信号比较，然后传递到逻辑模块，逻辑模块将检测后的信息进行深度的组合处理，主要是通过逻辑运算的方式进行，当测得逻辑值为1时，即可判断逻辑值有效，需要移交到执行模块进行警报或是跳闸处理。

2 几种典型差动继电器的比较

母线保护是继电器保护中非常重要的一种，最常见的类型就是量度继电器中的电流差动继电器。

如果母线上有N个设备，在任意时刻下，母线上的电流相加应得0，如果令母线各支路电流I1+I2+I3+I4+I5……+In=Ia，那么，Ia=0，这里Ia是母线保护的差动电流。当系统中出现问题时，设接入故障点的电流为Iw，I1+I2+I3+I4+I5……+In=Iw此时，Ia=Iw。当Ia比母线保护的动作电流大时，就进入了母线保护状态，相关的断路器就会发挥作用，直接断开故障点的电流，继电器之所以能够识别出故障的位置，是因为电流差动继电器独立进行操作。

由此可见，电流差动继电器能够有效的保护母线是一种高效的电力系统保护装置，在实际的应用中，BCD-2型电流差动继电器和FB-1型电流差动继电器都有着广泛的使用。

比率差动继电器与电流差动继电器有着一定的区别，以下是比率差动继电器与电流差动继电器两者之间的差异性分析。

2.1 电流差动继电器特性分析

电流差动继电器的的动作特性图1所示：

如图1所示，OD、OC的斜率为1，OA可以表示为Ia/Ib=1，OB可以表示为Ia/Ib=0.9，OB与OD相交，由此可知，电流互感器存在误差为0.1时，电流继电器会出现错误，而当Ia/Ib的比值为0.5时，此时母线短路，在这种情况下，有一半的电流流出。

图1 差动继电器的动作特征线

图2 比率差动继电器动作特征线

经过以上分析，可以得到结论：电流差动继电器的精准度较好，然而，不宜用在电流过大的母线上。

2.2 比率差动继电器特性分析

比率差动继电器的动作特征分析如图2所示，在比率差动继电器动作特征图上作出0.1的继电器动作线和电流互感器误差线，再作出0.5的电流流出线，具体画法参照图4，当K≥1/3时，继电器的动作线和50%的电流流出线平行，并且也不能和10%的误差线保护相交。

由此可以得知，比率差动继电器适用于50%电流流出的情况，具有较好的稳定性，然而，如果K≥0.7时，电流继电器会在电流流出为50%的情况下出现误判。

3 继电保护常见故障影响及排除研究

3.1 电流互感器饱和对电力系统的影响

当配电设备的终端负荷增加较大时，电力系统会出现极不稳定的情况，容易造成短路，短路时的电流可能会较大，有时会大到接近电流互感器单次定额电流的百倍量级，短路时，电流越大，电流互感器的误差越多，而当电流过小的时候，也容易导致保护装置不能起到作用，这种情况下往往会产生断电现象。

3.2 开关保护设备选择不当造成影响

开关保护装置是重要的电力系统保护装置，许多配电站都建立了开关保护站，以保障配电站的电力安全，建立了变电所到开关站再到配电变压器的输电供电系统，部分没有实现继电保护自动化的开关站里，依旧以旧的继电器设备为开关保护设备，一般情况下，多采用复合开关，效果较好。如果开关设备选择不当，容易产生越级跳闸现象。

3.3 继电器系统故障信息排除

3.3.1 通信与储存

故障信息处理功能能够有效的联系到各个厂家的厂站端系统，从中收集信息，并且实现信息的储存工作。3.3.2 管理与统计

故障信息处理模块能够全面而精准的对全站的信息进行查询与管理，并且能够将收集到的信息进行分析与统计，精准的确定故障的位置，并且对波形文件作出分析，完成十分复杂的计算工作，最终判断电力系统中各个装置的工作是否正常，应对故障的种种反应是否有效。

3.4 继电保护中常见的隐形故障的排除

电力保护系统中往往会出现许多的隐形故障，这些故障严重的影响了电力系统的安全，继电保护装置成为了电力系统故障率最高的装置，为了解决这一问题，首先需要一个良好的电力保护系统，因为，如果继电保护设备的判断出现误差，而其他的电力设备一切正常，那么，继电保护设备的指令就会影响到电力系统的安全。

4 继电保护装置可靠性提高方法

继电保护系统对于电网的整体安全起到极大的作用，提高继电保护装置的可靠性就是在提升电网的可靠性，提高继电保护装置的可靠性需要通过二次回路维修检修进行，及时处理故障问题并且将故障信息进行反馈，集中汇总整合信息，为日后的继电保护设备优化工作提供数据基础。尽量优化相关的管理章程，优化管理也是提高继电保护设备可靠性的关键。

5 继电保护的发展

5.1 信息化

随着信息化的发展，电力管理方法发生了翻天覆地的变化，而在电力管理系统中深化计算机技术与互联网技术是大的趋势，将信息技术应用到电力管理系统中来。不仅可以有效的提高电力管理的效率，还可以有效的提升电力管理的水平，提高各项事宜处理的精度。

5.2 数据化

实现数据化是实现信息化的必然途径，这主要包含了两个层面，一是收集信息，传递信息，整合信息，二是以信息为语言，用数据传递指令，在软硬件的相结合之下，实现对于继电保护网络全面的管理。

5.3 智能化

随着经济与科技的发展，人工智能技术走向了各行各业，便利着人们的工作和生活，电力管理也是如此，智能化的管理可以减轻人力的负担，并且提高管理的效率和准度，许多较为发达的地区已经将智能化利用在了电力管理中，并且取得了较好的成绩，智能化的管理电力继电保护系统是势在必行的趋势。

6 结束语

继电保护设备的安全影响着整个电力系统的安全，维护好继电保护设备对于维护供电系统和变电系统的稳定性与可靠性有着重大意义，本文对继电保护设备进行了研究。分析了继电保护的种类和具体的应用。