繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的作用 繼電保護(hù)基本原理及調(diào)試

1. 引言
   電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會的基礎(chǔ)設(shè)施，為人們的生活和生產(chǎn)提供能源。然而，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能會遇到各種故障和異常情況，如短路、過載、過電壓等。為了確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要采用繼電保護(hù)裝置對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
2. 繼電保護(hù)裝置的基本原理
   繼電保護(hù)裝置的基本原理是利用電力系統(tǒng)中的電氣量（如電流、電壓、功率等）的變化，通過一定的邏輯判斷和處理，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)。具體來說，繼電保護(hù)裝置通過以下步驟實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能：

2.1 檢測電氣量的變化
繼電保護(hù)裝置首先需要檢測電力系統(tǒng)中的電氣量，如電流、電壓等。這些電氣量的變化可以反映電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)和故障情況。

2.2 邏輯判斷
根據(jù)檢測到的電氣量變化，繼電保護(hù)裝置通過一定的邏輯判斷，確定是否發(fā)生了故障或異常情況。邏輯判斷通常包括定值比較、時間延遲、方向判斷等。

2.3 動作輸出
當(dāng)邏輯判斷確定發(fā)生了故障或異常情況時，繼電保護(hù)裝置會發(fā)出相應(yīng)的動作信號，如斷路器跳閘、報(bào)警等，以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)。

3. 繼電保護(hù)裝置的分類
   根據(jù)保護(hù)對象和功能的不同，繼電保護(hù)裝置可以分為以下幾類：

3.1 過電流保護(hù)
過電流保護(hù)主要用于保護(hù)電力系統(tǒng)中的過電流故障，如短路、過載等。過電流保護(hù)通常包括瞬時過電流保護(hù)、定時過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)等。

3.2 差動保護(hù)
差動保護(hù)主要用于保護(hù)電力系統(tǒng)中的差動元件，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)等。差動保護(hù)通過比較差動元件兩側(cè)的電流，判斷是否發(fā)生了內(nèi)部故障。

3.3 距離保護(hù)
距離保護(hù)主要用于保護(hù)電力系統(tǒng)中的線路故障。距離保護(hù)根據(jù)故障點(diǎn)到保護(hù)裝置的距離，確定保護(hù)動作的時間。

3.4 零序保護(hù)
零序保護(hù)主要用于保護(hù)電力系統(tǒng)中的接地故障。零序保護(hù)通過檢測電力系統(tǒng)中的零序電流，判斷是否發(fā)生了接地故障。

3.5 過電壓保護(hù)
過電壓保護(hù)主要用于保護(hù)電力系統(tǒng)中的過電壓故障。過電壓保護(hù)通過檢測電力系統(tǒng)中的電壓，判斷是否超過了設(shè)定的保護(hù)值。

繼電保護(hù)基本原理及調(diào)試

1、什么是繼電保護(hù)及安全自動裝置

當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危及其安全運(yùn)行的事件時，及時向運(yùn)行值班人員發(fā)出告警信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止故障或異常事件發(fā)展而起到保護(hù)電力元件作用的裝置，稱為繼電保護(hù)裝置；用于保護(hù)電力系統(tǒng)的，則稱為電力系統(tǒng)安全自動裝置，如備自投裝置、安全穩(wěn)定控制裝置等。

2、繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

（1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部份迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；

（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件而動作于發(fā)信號，減負(fù)荷或跳閘。

3、電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的基本要求

可靠性、選擇性、快速性、靈敏性

4、主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)

（1） 主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)；

（2） 后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，用來切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)；近后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失錄保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。

（3） 輔助保護(hù)是為了補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡單保護(hù)；

（4）異常運(yùn)行保護(hù)是反應(yīng)電力設(shè)備或線路異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)。

電力系統(tǒng)的基本常識

1、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式：我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有三種：

（1）中性點(diǎn)直接接地方式。

110kV及以上電壓等級電網(wǎng)的中性點(diǎn)均采用此種方式。在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時接地短路電流很大，故稱為大接地電流系統(tǒng)。在大接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的概率較高，可占總故障的70%左右，因此要求其接地保護(hù)能靈敏、可靠、快速地切除接地短路故障。

（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。

利用消弧線圈的感性電流補(bǔ)償接地故障時的容性電流，使接地故障電流減小。有三種方式：欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償、過補(bǔ)償，電力系統(tǒng)一般采用過補(bǔ)償方式。

（3）中性點(diǎn)不接地方式。

3~35kV電壓等級電網(wǎng)的中性點(diǎn)采用第（2）、（3）種接地方式。在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時短路電流很小，故稱為小接地電流系統(tǒng)。在小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，并不破壞系統(tǒng)線電壓的對稱性，系統(tǒng)還可運(yùn)行1-2小時，只有在特殊情況或電網(wǎng)比較復(fù)雜，接地電流比較大時，才裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)，動作于信號或跳閘。

2、短路的特點(diǎn)

以電力線路為例，如圖所示：

當(dāng)線路正常運(yùn)行時，對于單電源系統(tǒng)，如上圖所示，電流從電源端流向負(fù)荷端，系統(tǒng)中電流為負(fù)荷電流，越靠近電源端的線路上的負(fù)荷電流越大，同時 ，各電壓母線上的電壓，一般都在額定電壓的±5%-10%的范圍內(nèi)變化，且越靠近電源端母線電壓越高。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，如圖中d點(diǎn)，則短路點(diǎn)電壓降到0，從電源到短路點(diǎn)之間將流過很大的短路電流，各電壓母線上的電壓也將在不同程度上有很大的降低，距短路點(diǎn)越近時降低得越多。所以，發(fā)生短路之后，總會伴隨有電流增大、電壓降低、線路始端測量阻抗減小以及電壓與電流之間的相位角的變化。因此，利用正常運(yùn)行與故障時這些基本參數(shù)的區(qū)別，便可以構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)，如反應(yīng)電流增大而動作的過電流保護(hù)，反應(yīng)電壓降低而動作的低電壓保護(hù)，反應(yīng)短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的阻抗而動作的距離保護(hù)（低阻抗保護(hù)）等。

高壓輸電線路的保護(hù)配置（以110kV線路為例）

1、保護(hù)配置：現(xiàn)場運(yùn)用的線路保護(hù)有多個廠家多個型號，但保護(hù)配置及保護(hù)原理基本是相同的，一般有以下幾種：

1.1 光纖差動保護(hù)（主保護(hù)）

1.2 距離保護(hù)，分別為相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)（后備保護(hù)）

1.3 零序電流保護(hù)（后備保護(hù)）

1.4 其它

保護(hù)配置以下圖為例：

?

這是一條110kV線路保護(hù)的二次原理接線圖，從圖中可看出電流互感器及相應(yīng)保護(hù)的配置情況。

從上圖可以看出，110kV線路電流互感器共有四個二次繞組，3組P級，變比為600/5，第一個繞組用于線路保護(hù)(光差保護(hù)、距離保護(hù)、零序保護(hù))，第二個繞組用于故障錄波，第三個繞組用于母線保護(hù)。第四個繞組為0.5S級，變比400/5，用于測量及計(jì)量。

2、保護(hù)原理

如上圖所示，當(dāng)在線路AB上d點(diǎn)發(fā)生短路時，線路兩側(cè)的電流流向短路點(diǎn)，A、B母線電壓降低，保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的阻抗減小，越靠近短路點(diǎn)，電壓越低，電流越大，保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)的阻抗越小。所以，差動保護(hù)是反應(yīng)電流增加的保護(hù)，距離保護(hù)是反應(yīng)線路阻抗減小的保護(hù)，并可以根據(jù)線路阻抗測出短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離，零序保護(hù)是反應(yīng)接地短路時零序電流增大的保護(hù)。

3、現(xiàn)場保護(hù)調(diào)試

在電力系統(tǒng)中，我們規(guī)定電流的正方向是母線流向線路，當(dāng)線路正常運(yùn)行時，流進(jìn)線路AB兩側(cè)保護(hù)裝置的電流方向?yàn)橐徽回?fù)，故保護(hù)裝置中的電流為兩側(cè)電流相減。當(dāng)線路發(fā)生d點(diǎn)短路時，流過線路兩側(cè)保護(hù)裝置的電流同時為正方向，故保護(hù)裝置中的電流為兩側(cè)電流之和，若大于差動保護(hù)定值，保護(hù)動作出口跳開線路兩側(cè)斷路器。

動作方程：Id= Ida+Idb ＞Icd

3.1 差動保護(hù)的調(diào)試

3.1.1本側(cè)裝置的本體調(diào)試

首先在裝置上將光纖通道進(jìn)行自環(huán)，在保護(hù)裝置的電流回路端子上加入差動保護(hù)的動作電流，光纖差動保護(hù)動作，因此時在保護(hù)裝置內(nèi)只有本側(cè)電流，動作電流只有整定值的二分之一。

3.1.2 光纖通道的聯(lián)調(diào)

在本側(cè)保護(hù)裝置調(diào)試正常后，要與對側(cè)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，此時恢復(fù)光纖通道，投入差動保護(hù)壓板，檢查裝置無通道告警信號，在本側(cè)及對側(cè)分別加入電流，裝置應(yīng)能正常采集并顯示兩側(cè)的電流幅值，加入差動保護(hù)的動作值，差動保護(hù)應(yīng)正確動作出口，跳開兩側(cè)斷路器。

3.2距離保護(hù)的調(diào)試

距離保護(hù)是低阻抗保護(hù)，在調(diào)試前只投入距離保護(hù)壓板，差動保護(hù)及零序保護(hù)壓板要退出。在保護(hù)裝置的電流回路及電壓回路分別用調(diào)試儀器加入電流及電壓，模擬相間故障，相間距離保護(hù)動作。模擬接地故障，接地距離保護(hù)動作。

3.3 零序保護(hù)的調(diào)試

零序保護(hù)是接地故障保護(hù)，在調(diào)試前投入零序保護(hù)壓板，差動保護(hù)及距離保護(hù)壓板要退出。在保護(hù)裝置的電流回路及電壓回路分別用調(diào)試儀器加入電流及電壓，模擬接地故障，零序保護(hù)動作。

4. 繼電保護(hù)裝置的功能
   繼電保護(hù)裝置的主要功能包括：

4.1 故障檢測
繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崟r檢測電力系統(tǒng)中的故障和異常情況，為保護(hù)動作提供依據(jù)。

4.2 故障定位
繼電保護(hù)裝置能夠根據(jù)故障的特征，確定故障的位置，為故障處理提供指導(dǎo)。

4.3 故障隔離
繼電保護(hù)裝置能夠通過斷路器跳閘等手段，將故障部分與正常部分隔離，防止故障擴(kuò)大。

4.4 故障記錄
繼電保護(hù)裝置能夠記錄故障發(fā)生的時間、類型、位置等信息，為故障分析和處理提供數(shù)據(jù)支持。

5. 繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
   繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，主要包括以下幾個方面：

5.1 發(fā)電系統(tǒng)
在發(fā)電系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置主要用于保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備，防止設(shè)備損壞和故障擴(kuò)大。

5.2 輸電系統(tǒng)
在輸電系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置主要用于保護(hù)輸電線路和變電站，確保輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 配電系統(tǒng)
在配電系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置主要用于保護(hù)配電線路和用戶設(shè)備，防止故障影響用戶的正常用電。

5.4 工業(yè)系統(tǒng)
在工業(yè)系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置主要用于保護(hù)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)線，確保生產(chǎn)的安全和效率。

6. 結(jié)論
   繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中具有非常重要的作用。通過實(shí)時檢測電力系統(tǒng)的電氣量變化，繼電保護(hù)裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)故障和異常情況，并通過邏輯判斷和動作輸出，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)裝置的功能和性能將不斷提高，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更加可靠的保障。