电气主设备继电保护技术及实施要点研究

电气主设备继电保护技术及实施要点研究

石怀强

（大唐水电科学技术研究院有限公司广西南宁530000）

摘要：电气主设备是电力系统中的重要组成部分，电力系统的安全平稳运行，需要继电保护技术的不断创新和发展，其运行状况直接关系到整个电力系统的安全可靠性。现代科学技术的发展进步对电力供给的技术要求不断提高，而电气设备的良好运行与后续的保护措施又密不可分。因此，本文重点就继电保护技术包括近几年发展的保护装置的一体化、故障分析技术和利用信息网络进行监控的技术的实施要点展开相关论述。

关键词：电气主设备；继电保护；实施要点

电气设备的保护对象主要是针对电力系统中运行故障以及异常情况，为了更好的进行故障的排查，探索故障发生的原因，需要制定有效的保护措施，在研究过程当中，针对继电保护装置来完成电力系统的元件保护，并且避免发电机变压器输电线路的发生故障。随着电子技术与计算机通信技术的不断发展，电力系统的继电保护经历了很多发展阶段，近年来取得了突飞猛进的发展，整个电力系统的继电保护呈现出一种新的发展趋势，这对提升设备的可靠性具有十分重要的意义。

一、继电保护技术概念

继电保护技术主要是针对电力输送过程中主电力设备的安全而言的。包括对可能发生的故障进行排查以及解决其他不良情况。而因为保护的对象是一些有触点的电路元件，故称为继电保护技术。继电保护技术在维持电力系统良好运行的过程中起到非常巨大的作用。

二、电气主设备保护的现状

随着现代科技和网络技术的不断发展，系统需要保护的设备包括发电机，变压器，母线，高压并联电抗器等。特别是近几年，我国在电气主设备的分析和研究中得出了一定的成果，很多保护技术也能够更好的为电气主设备的运行提供有效的保证。例如采用多回路分析法进行保护措施的探，通过对收集数据的分析来对计算发电机的内部的故障进行有效的计算，可以通过使用真实的反映出设备内部各种故障的状况以及异常工况的动态仿真系统，来进行故障的检测，有效的提升主设备保护的能力和水平，随着大数据监控系统的逐步发展，可以实现对主设备的双向保护保护方案与配置不断完善，极大的提升了主设备后台运行环境。

（一）双重化配置与主后一体化

电气设备继电保护技术是随着电气主设备的发展而发展，最常用的方式为双主双后保护配置，在保护中增加了相应的规范，使继电器可以实施双主双后保护方案，提供继电保护功能，也最大限度的确保设备的运行稳定。

（二）设备保护的新原理

主设备继电保护原理也随着继电保护的技术的发展而出现了变化，其中实现电气设备故障处理的处理主要有电磁暂态过程、内部故障和TA饱和特性。其中主设备保护是在差动保护的基础上行实施，差动保护采用不同的原理，如两折线比率差动、采样值差动、三折线比率差动和标积制动式差动，差动保护是最基本的继电保护主保护，应用广泛且效果明显。励磁涌流是依靠涌流波形和短路电流波形之间特征来分析电路是否存在短路现象，其特点在于如设备存在故障并且跳闸时，保护动作时间延长或者离散度增大。TA饱和是继电器保护中不可避免的问题，尤其是在大型电力系统中，主要是由于故障电流分周期分量衰减时间常数增大，造成差动保护各侧TA传变暂态呈现出不一致或者是不饱和状态。在变压器使用中，TA饱和发生概率高，并且易引起区外故障时导致差动保护装置的误动。因此差动保护需要稳定、可靠的TA饱和判断判据。

三、电气主设备继电保护技术的实施要点与发展方向

电力继电保护系统具有多种功能，其中最主要的表现在于监控与防护功能。监控功能是对系统安全性能的实时关注，而防护功能则是通过继电保护原理的发挥解除电网故障。为了及时查找电力系统的运行故障，继电保护装置的应用是必然的，而前期监控功能则是帮助技术人员查找和确定故障的关键技术是智能化雏形。当然，继电保护装置还离不开安全功能、实时仿真功能。

（一）保护装置一体化趋势

继电保护装置对电气的稳定具有重要作用，未来这一技术将朝着一体化的方向发展，电气保护一体化将实现对继电器和整个设备的联动保护，一旦出现故障，就会及时报警，有助于促进故障的解决。其优势在于实现了资源共享，使继电保护装置的作用更加明显。保护判断方式也可以采用逻辑性保护，使主设备能够稳定的运行。继电保护装置的一体化将成为未来发展的必然趋势，主后一体化装置将得到广泛应用，并且能够提供故障判断、故障定位和故障解决等功能。为了提高整个单元的清晰度，可以采取故障启动装置来实施保护，从模拟量中查找问题，使故障处理更加快捷。当然，主后一体化技术的发展也使电气主设备保护双重化得以实现，在主后保护共用一组TA的情况下，降低了TA断线的概率，减少了保护装置，也降低了差动误动的概率。

（二）基于信息化的新型互感器出现

对于未来的电力系统继电保护装置而言，将以信息化为基础。尤其是变电站系统，对于电力运行安全和通信等功能具有较高的要求，因此信息化的实现是保证其技术实现的基础，在架空系统上实施继电保护，可以实现数据的处理、报文管理以及定值远方整定功能。智能化将成为这一时期的主要特征之一，同时扩大了系统的容量与处理速度，拓展了继电保护的功能，使继电保护装置的信号处理功能更加明显，性能更加完善。继电保护装置的各项数据处理功能和通信功能均有了较大程度的完善和提升，有利于保护信息化、网络化和动作化的实现。各种不同类型的新型互感器出现，如新型光电流互感器OTA、光电压互感器OTV的出现，具有抗饱和、频率响应宽且动态范围大，不存在二次开路的问题等，保障了远距离安全传输。

（三）故障分析技术和自适应技术

故障分析是未来电气设备主要解决的问题，故障分析必须具有高效性，并支持故障录波功能。继电保护装置不仅能够对故障进行正确的判断，并且能够正确分析故障发生前后的模拟量、还应可对故障发生前、后的各项模拟量、装置启动量以及开关量等基本参数，并将这些参数上传到信息保护系统，从而实施保护动作，进一步确保了设备运行安全。自适应技术也是未来的智能化技术之一，该技术可以是电力系统在各种变化中均保持安全状态，是一种全方位的智能化技术。自适应技术在我国电力设备中已经开始应用，比如变斜率比率差动保护的制动特性，就体现了自适应功能。随着通讯技术及信息技术的发展，在未来更多的继电保护技术中采用自适应技术。

（四）智能化与数字化技术

电气主设备继电保装置保护了电力系统的稳定运行，智能化和数字化将是其未来发展的方向，基于此的遗传算法和混合神经网络技术将在继电保护的故障处理中发挥重要作用。首先这一技术能够明确故障的位置，并且提供一定的解决措施，结合专业维修人员，能够保证设备的正常运行。目前，遗传算法可以提供独立解决复杂问题的能力，因此常独立应用于电气设备的故障解决。目前智能化技术和数字化技术正在研发之中，互联网、电子信息技术为其提供了基础。

总之，随着电力系统容量的不断增大，覆盖范围越来越广，为了更好的进行各元件的继电保护，防止危险事故的发生，必须从电力系统的全局出发进行继电保护的相关研究，防止出现大面积的停电等严重事故。同时，随着日后越来越多更加先进的继电保护装置应用于电气主设备继电保护技术中，继电保护技术一定能发挥越来越大的作用为以后电力系统发挥更大的作用进行保驾护航。

参考文献：

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