電力系統(tǒng)繼電保護(hù)策略和實(shí)踐

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)策略和實(shí)踐摘要：繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常工況 或者發(fā)生故障的時(shí)候，保證在最小的范圍內(nèi)、最短的時(shí)間內(nèi) 實(shí)現(xiàn)對(duì)故障設(shè)備的切除動(dòng)作，并對(duì)值班人員進(jìn)行告警，防止 出現(xiàn)更大的事故。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備不斷智能化、自 動(dòng)化、信息化的發(fā)展趨勢下，研究電力系統(tǒng)繼電保護(hù)策略， 有利于更好指導(dǎo)繼電保護(hù)的應(yīng)用實(shí)踐，提高繼電保護(hù)的可靠 性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；保護(hù)策略；技術(shù)分析中圖分類號(hào)：tm77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào):1674-7712(2013) 04-0139-02一、前言經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展需要數(shù)量巨大的電力能源為其提供支 持，尤其是在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的前幾年，電力能源供應(yīng)已

2、經(jīng)成 為了制約經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的瓶頸問題，不少地區(qū)被迫采用拉閘 限電的措施來控制用電量。在實(shí)行經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的今天，電力能 源供應(yīng)不僅要滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，還必須要確保電力系統(tǒng) 運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，為經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展提供一個(gè)穩(wěn)定的 能源供應(yīng)環(huán)境。采用繼電保護(hù)能夠在很大程度上提高電力系 統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。機(jī)電保護(hù)是確保電力系統(tǒng)尤其是 現(xiàn)代化電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障之一。由 于認(rèn)為因素或者是其他不確定因素的影響，電力系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn) 各種異常工況和運(yùn)行故障問題，機(jī)電保護(hù)則能夠在最小的范 圍內(nèi)、最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障設(shè)備的切除動(dòng)作，并對(duì)值班 人員進(jìn)行告警，防止出現(xiàn)更大的事故。如果故障得不到及時(shí)

3、地控制和有效地解決，則相鄰地區(qū)的供電質(zhì)量便會(huì)受到波 及，采用機(jī)電保護(hù)之后，電力系統(tǒng)的安全系統(tǒng)得到了大幅度 提升。除此之外，安全、可靠、穩(wěn)定的電力系統(tǒng)能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì) 發(fā)展和社會(huì)運(yùn)行提供更高質(zhì)量的電能產(chǎn)品，這對(duì)于維護(hù)社會(huì) 穩(wěn)定而言也是非常關(guān)鍵的。二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的主要任務(wù)對(duì)于電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)而言，它需要完成下述兩個(gè)基 本任務(wù)：第一，不誤動(dòng)。所謂的'不誤動(dòng)”主要是指在電力系統(tǒng) 處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備不應(yīng)該動(dòng)作。第二，不拒動(dòng)。所謂的“不拒動(dòng)”主要體現(xiàn)在下述兩個(gè) 方面：（1）在電力系統(tǒng)的某電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的情況下， 繼電保護(hù)設(shè)備應(yīng)該對(duì)該電力設(shè)備的不正常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，使 得值班工作

4、人員得知該情況，并采取相應(yīng)的措施來解決該問 題，使得該電力設(shè)備能夠盡快恢復(fù)正常工作狀態(tài)，或者是啟 動(dòng)自動(dòng)修復(fù)功能，自動(dòng)處理該問題。（2）在電力系統(tǒng)的某電 力設(shè)備出現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備需要在確?？煽啃缘?前提下在最短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中的切除 工作，將停電范圍壓縮在盡可能小的范圍內(nèi)，在最大程度上 減少因?yàn)楣收隙鴮?dǎo)致的停電損失。三、電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)策略分析（一）提高繼電保護(hù)的災(zāi)害防治能力第一，相關(guān)要求。（1）繼電保護(hù)切除故障設(shè)備必須要快 速、靈敏、可靠并且體現(xiàn)出選擇性。電力系統(tǒng)如果想要保持 安全并且穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，最為重要的前提條件就是確保繼 電保護(hù)的高度可靠。不論是繼電保護(hù)裝

5、置的誤動(dòng)還是拒動(dòng)， 都有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，乃至引發(fā)災(zāi) 變。只有繼電保護(hù)裝置具有快速、靈敏、可靠、選擇性的動(dòng) 作能力，才能夠有效避免小的電力系統(tǒng)故障演變成為大的電 力系統(tǒng)事故。（2）有效擴(kuò)寬繼電保護(hù)的作用范圍。在電力系 統(tǒng)的保護(hù)方面，應(yīng)該學(xué)會(huì)利用系統(tǒng)觀念和整理觀念來審視繼 電保護(hù)，不僅要求繼電保護(hù)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)守好電力安全運(yùn) 行的第一道防線，更要具備守好第二道防線和第三道防線的 能力。要將繼電保護(hù)的保護(hù)對(duì)象從某個(gè)電力設(shè)備延伸到某個(gè) 特定的區(qū)域乃至整個(gè)電力系統(tǒng)，使其動(dòng)作邏輯更加符合確保 整個(gè)電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)?？v觀當(dāng)前的電 力系統(tǒng)所采用的繼電保護(hù)設(shè)備，其中很大一部

6、分均是用于保 護(hù)某個(gè)單獨(dú)的電力設(shè)備，沒有體現(xiàn)出繼電保護(hù)的系統(tǒng)觀念和 整體觀念，這種''頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”的保護(hù)模式雖然能 夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供不錯(cuò)的保護(hù)，但是隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā) 展，還是顯得不夠。例如，某個(gè)電力設(shè)備出現(xiàn)故障之后，將 其從整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中切除出去，這當(dāng)然是必需的，但是僅 僅切除故障設(shè)備不但無法解決電容量不足的問題，反而會(huì)加 劇這種問題。（3）要具備保護(hù)誤動(dòng)和瞬時(shí)性故障的快速恢復(fù) 能力。如果我們從系統(tǒng)的角度來審視繼電保護(hù)，則繼電保護(hù) 屬于比較典型的開環(huán)系統(tǒng)。具體而言，一旦繼電保護(hù)設(shè)備接 受故障信號(hào)并作出保護(hù)動(dòng)作，這個(gè)動(dòng)作便是一次性的，無論 這個(gè)動(dòng)作是對(duì)是錯(cuò)，更不管這個(gè)

7、動(dòng)作作出之后故障能夠消 除。相應(yīng)地，“重合閘+繼電保護(hù)”便構(gòu)成了一個(gè)比較完整 的閉環(huán)系統(tǒng)，該閉環(huán)系統(tǒng)能夠有效地做到切除真正意義上的 永久性故障設(shè)備。由此可見，在一些沒有充分準(zhǔn)備備用設(shè)備 的場所而言，采用重合閘技術(shù)是非常必要的。第二，具體措施。（1）確保繼電保護(hù)具有很高的動(dòng)作正 確率。從電力系統(tǒng)的組織架構(gòu)來看，繼電保護(hù)僅僅只是一個(gè) 自動(dòng)化設(shè)備，它只有在電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重不正常運(yùn)行狀態(tài)或 者是出現(xiàn)了故障問題之后才會(huì)動(dòng)作。但是繼電保護(hù)動(dòng)作所帶 來的后果便是直接改變了電力網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，繼電保護(hù)動(dòng) 作的正確性暫且不論，其動(dòng)作之后所帶來的影響無疑是非常 巨大的。例如，倫敦"8 28”大停電的罪魁

8、禍?zhǔn)變H僅只是 因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)。我需要意識(shí)到，導(dǎo)致大停電 事故的原因并非只有短路，因此在保證線路保護(hù)具有較高的 正動(dòng)率前提下，還需要大力提高主設(shè)備的正動(dòng)率。（2）積極 研發(fā)新型的繼電保護(hù)設(shè)備。新型的繼電保護(hù)設(shè)備需要具備快 速切除故障設(shè)備、無通道保護(hù)和行波保護(hù)的能力。快速切除 故障設(shè)備的能力使得繼電保護(hù)設(shè)備在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的 時(shí)候能夠在最大程度上降低因?yàn)楣收显O(shè)備導(dǎo)致的能量不平 衡問題，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)“故障狀態(tài)f正常狀態(tài)f穩(wěn)定 狀態(tài)”的轉(zhuǎn)變爭取寶貴的時(shí)間。無通道保護(hù)和行波保護(hù)是目 前繼電保護(hù)的研究重點(diǎn)課題。無通道保護(hù)是一種新型的繼電 保護(hù)模式，它能夠僅僅利用單端電氣量便可以形成全線

9、相繼 速動(dòng)或者全線速動(dòng)。依照利用電氣量的差異可以將其劃分兩 種模式，即工頻無通道保護(hù)模式和暫態(tài)無通道保護(hù)模式。工 頻無通道保護(hù)模式主要是利用了線路健全相傳遞的對(duì)端開 關(guān)動(dòng)作信息而進(jìn)行動(dòng)作；暫態(tài)無通道保護(hù)模式則主要是利用 線路出現(xiàn)故障之后而產(chǎn)生的高頻暫態(tài)故障信息而進(jìn)行動(dòng)作。行波保護(hù)主要是利用了電力線路出現(xiàn)故障之后產(chǎn)生的暫態(tài) 行波故障信息。行波保護(hù)擁有著傳統(tǒng)保護(hù)模式所不具備的獨(dú) 特優(yōu)勢，即行波保護(hù)功能的發(fā)揮不會(huì)受到長線分布電容、過 渡電阻、電力系統(tǒng)振蕩以及ct飽和的影響。除此之外，行 波保護(hù)還具有非常高的動(dòng)作速度，因?yàn)殡娏€路出現(xiàn)故障之 后產(chǎn)生的暫態(tài)行波故障信息一旦出現(xiàn)，行波保護(hù)便能夠發(fā)揮 作用，

10、完全不用像傳統(tǒng)保護(hù)模式那樣在長時(shí)間地等待故障數(shù) 據(jù)。也是因?yàn)檫@個(gè)原因，提高行波保護(hù)的可靠性成為了當(dāng)前 行波保護(hù)的研究重點(diǎn)。(3)增強(qiáng)繼電保護(hù)對(duì)二次擾動(dòng)的應(yīng)對(duì) 能力。所謂的一次擾動(dòng)是指處于正常運(yùn)行狀態(tài)的電力系統(tǒng)出 現(xiàn)了故障；而所謂的二次擾動(dòng)主要是指電力系統(tǒng)故障所在地 點(diǎn)或者其他地點(diǎn)有可能會(huì)演變成為轉(zhuǎn)換性故障，或者是因?yàn)?斷路器的跳閘導(dǎo)致潮流突變與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響到其 他處于正常工作狀態(tài)的設(shè)備，使其繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng) 作。二次擾動(dòng)發(fā)生在一次擾動(dòng)之后，因而可以將其視為繼發(fā) 性的復(fù)故障。目前的繼電保護(hù)設(shè)備主要是針對(duì)一次擾動(dòng)而設(shè) 定的，因而在應(yīng)對(duì)二次擾動(dòng)方面顯得無能為力，無通道保護(hù) 和逆功率保

11、護(hù)等雖然初步研究了二次擾動(dòng)問題，但是相關(guān)研 究仍然需要深入。增強(qiáng)繼電保護(hù)對(duì)二次擾動(dòng)的應(yīng)對(duì)能力有利 于在根本上提高繼電保護(hù)的保護(hù)功能，協(xié)助完成一次擾動(dòng)之 后的負(fù)荷轉(zhuǎn)移和過負(fù)荷保護(hù)等。(4)自動(dòng)重合閘技術(shù)的優(yōu)化。 在某些情況下，自動(dòng)合閘技術(shù)能夠有效提高電力系統(tǒng)的防災(zāi) 治災(zāi)的能力。成功的自動(dòng)重合閘能夠有效阻止故障的蔓延， 而失敗的重合閘則會(huì)推動(dòng)故障的蔓延。自動(dòng)重合閘技術(shù)的優(yōu) 化需要保護(hù)系統(tǒng)能夠自動(dòng)地識(shí)別區(qū)分永久故障和瞬時(shí)故障、 能夠自動(dòng)掌握重合閘的最有時(shí)機(jī)。識(shí)別瞬時(shí)故障和永久故障 的基本原理是，瞬時(shí)故障的發(fā)生往往伴隨著故障電弧，接地 電壓較高，而永久故障的故障點(diǎn)則不會(huì)出現(xiàn)故障電弧，接地 電壓較低。實(shí)

12、現(xiàn)自動(dòng)重合閘技術(shù)的優(yōu)化之后，對(duì)于瞬時(shí)性故 障基本上不會(huì)產(chǎn)生影響，而對(duì)于永久性故障也不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng) 振蕩的加劇。(5)深入研究大電網(wǎng)安全保護(hù)問題。根據(jù)安全穩(wěn)定導(dǎo)則的劃分，繼電保護(hù)是防范第一類穩(wěn)定性故障的第一 道防線。事實(shí)上，繼電保護(hù)在整個(gè)故障發(fā)展過程中都在起作 用，既用于防范可能出現(xiàn)的新故障，又用于防范切機(jī)切負(fù)荷 過程（第二類故障）和系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行過程中（第三類故 障）可能出現(xiàn)的低頻、低壓、過負(fù)荷。電力系統(tǒng)安全保護(hù)系 統(tǒng)（epssps）正是針對(duì)第二、三道防線而提出來的新型保 護(hù)方式舊引，它分為有功平衡保護(hù)系統(tǒng)和無功平衡保護(hù)系統(tǒng) 兩個(gè)子系統(tǒng)。其基本思想是首先要保證系統(tǒng)的功率平衡，然 后根據(jù)各個(gè)設(shè)備所具有的備用容量大小決定系統(tǒng)控制方式， 包括切機(jī)和切負(fù)荷。它們的保護(hù)范圍不是一個(gè)具體設(shè)備而是 一個(gè)區(qū)域甚至整個(gè)電力系統(tǒng)，它們的動(dòng)作后果不是切除故障 或過載的電力設(shè)備（這個(gè)任務(wù)仍舊由現(xiàn)有繼電保護(hù)來完成）, 而是根據(jù)全局的情況決定切除哪些發(fā)電機(jī)或負(fù)荷。它需要把 一個(gè)系統(tǒng)的信息實(shí)時(shí)、快速地收集到一起并加以處理判斷