繼電保護原理及應用
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繼電保護原理及應用范文第1篇
中圖分類號： F406文獻標識碼：A
一、前言
隨著經濟的發展，電力系統在社會發展中的作用越來越重要，而繼電保護技術在電廠中具有非常重要的作用，對電力繼電保護技術的基本原理及其應用進行分析和研究，對于促進電力繼電保護技術的發展具有重要作用。
二、電力系統繼電保護技術概述 1.繼電保護基本概念 在電力系統運行中，由于外界因素和內部因素都可能引起各種故障及不正常運行的狀態出現，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路；短路等。電力系統非正常運行狀態有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發電機短時異步運行等。電力系統繼電保護和安全自動裝置是在電力系統發生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術和設備。 2.電力繼電保護的工作原理 繼電保護的工作原理，是根據電力系統發生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成，電力系統發生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：
電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。
電壓降低。當發生相間短路和接地短路故障時，系統各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。
電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角，一般約為20°，三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的，一般為60°～85°。
測量阻抗發生變化。測量阻抗即測量點（保護安裝處）電壓與電流之比值，正常運行時，測量阻抗為負荷阻抗；金屬性短路時，測量阻抗轉變為線路阻抗，故障后測量阻抗顯著減小，而阻抗角增大。利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。
3.繼電保護在電力系統安全運行中的作用 一個可靠穩定的繼電保護系統是整個機電系統安全運行的保障。通常來說繼電保護的穩定性能主要是由搭配合理的技術終端和安全可靠的繼電保護設施來決定的，它們是整個電力系統安全運行的基本保障。
繼電保護在電力系統安全運行中的作用如下：
（一）保障電力系統的安全性 當電力系統元件在受保護的狀態中發生故障的時候，保護該元件的繼電保護裝置應及時準確的通過距離該原件最近的斷電保護，使得故障元件能夠快速的的與電力系統脫離，最大程度的減少對整個電力系統元件的破壞，把對整體供電系統的影響降低到最小。
（二）對電力系統的不正常工作進行提示
對于沒有正常運行的電氣設備，要根據不同的故障情況和設施運作過程中的不同情況，來發出相應的提示信息，以便值班的工作人員對故障進行相應的處理，比如：有系統進行自動的調整；手動使故障的電氣設備脫離系統；手動脫離故障連帶的設備。同時在設備發生不正常工作的時候，允許繼電保護裝置有一定的延遲，以免過度敏感的保護裝置發生誤報。
4.電力繼電保護技術的重要性 用電設備在運行中都會發生故障致其不能正常運行，最常見的就是短路現象，短路可能產生嚴重的后果，它能損害發生故障的元件，也能減少元件的使用壽命甚至能影響廣大人民群眾的生命財產安全，繼電保護技術的出現可以將其傷害降到最低，它分為測量、執行、邏輯三部分，當用電設備發生短路故障的時候，它能夠快速、正確地將發生故障的元件從電力系統中撤除，避免其受到更多的損害，這樣也能保障其他正常元件不會受其影響繼續正常運行。并且這種保護技術還能夠根據自身所處的環境，元件受損傷的程度，選擇合適的方式，做出保護動作。
三、電力繼電保護的基本要求1.可靠性是指保護該動體時應可靠動作。不該動作時應可靠不動作。可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。繼電保護的可靠性主要由配置合理，質量和技術性能優良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證。任何電力設備都不允許在無繼電保護的狀態下運行。220KV及以上電網的所有運行設備都必須由兩套交，直流輸入，輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當任一套繼電保護裝置或任一組斷路器拒絕動作時，能由另一套繼電保護裝置操作另一級斷路器切除故障。在所有情況下，要求這套繼電保護裝置和斷路器所取的直流電源都經由不同的熔斷器供電。2.選擇性是指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護，線路保護或斷路器失靈保護切除故障，為保證對相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內有配合要求的兩元件的選擇性，其靈敏系數及動作時間，在一般情況下應相互配合。3.靈敏性是指在設備或線路的被保護范圍內發生金屬性短路時，保護裝置應具備必要的靈敏系數，各類保護的最小靈敏系數在規程中具有具體規定。選擇性和靈敏性的要求，通過繼電保護的速定實現。4.速動性是指保護裝置應盡快地切除短路故障，其目的是提高系統穩定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等。一般從裝設速動保護，充分發揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用，減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘的時間等方面入手來提高速動性。
四、電力繼電保護技術的主要特點
繼電保護技術的主要特點是:
自主化運行率提高,計算機的數據處理技術能夠使得繼電設備具有很強的記憶功能,加之自動控制等技術的綜合運用,使得繼電保護能更好地實現故障分量保護,提高運行的正確率。
兼容性輔助功能強,繼電保護技術在保護裝置的制造上采用了比較通用兼容的做法,便于統一標準,并且裝置體積小,減少了盤位數量,在此基礎上,還可以擴充其它輔助功能。
操作性監控管理好,該技術主要表現在一些核心部件不受外在化境的影響,能夠產生一定的使用功效。與此同時,該保護技術能夠通過計算機信息系統,具有一定的可監控性能,大大降低了成本。
五、電力繼電保護技術的應用工廠和企業的高壓供電系統和變電站都會運用到繼電保護裝置。在高壓供電系統分母線繼電保護的應用中，分段母線不并列運行時裝設的是電流速斷保護和過電流保護，但是在斷路器合閘的瞬間才會投入，合閘后就會自動解除。配電所的負荷等級如果較低，就可以不裝設保護裝置。變電站常見的繼電保護裝置有線路保護、母聯保護、電容器保護、主變保護等。 1.線路保護 ，通常采用二段式或者三段式的電流保護。其中一段是電流速斷保護，二段是限時電流速斷保護，三段是過電流保護。
母聯保護 ，限時電流保護裝置聯同過電流保護裝置一起裝設。
電容器保護，包括過流保護、過壓保護、零序電壓保護和失壓保護。 4.主變保護，包括主保護（重瓦斯保護、差動保護），后備保護（復合電壓過負荷保護、過流保護）繼電保護技術在目前已經得到飛速的發展，各種各樣的微機保護裝置正逐漸被投入使用，微機保護裝置是有各種不同，但是其基本原理和目的都是一樣的。
六、結束語
隨著時代的進入，科研的深入，加強繼電保護技術的應用對于提高社會生產力和生產效率具有重要作用，是社會發展的必然趨勢。
參考文獻：
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[2]王金明.淺談電力繼電保護[J].大科技，2012（12）：86-87.
繼電保護原理及應用范文第2篇
關鍵詞:接地裝置 腐蝕 防護 陰極保護法
1 接地裝置腐蝕后的危害
接地技術已有二百多年的歷史,它最早是18世紀富蘭克林為避雷針防雷而提出來的。目前,接地已成為保障電力系統,電子設備和建筑設施等安全可靠運行和人身安全的重要技術措施之一。在雷電防護措施中,接地更是相當重要的一環,接閃器,引下線,避雷器只有通過良好的接地裝置才能將強大的雷電流迅速泄放入地,在防靜電、抑制雷電電磁脈沖干擾方面,也必須進行良好的接地處理。
在我國現階段,用于接地的材質還主要為碳鋼材料。接地裝置埋設在地下,既看不見又無監視裝置,當接地裝置投入運行后,腐蝕問題就會暴露出來。發生腐蝕后,接地碳鋼材料變脆、起層、松散甚至斷裂,接地體截面減小,表層的腐蝕產物造成接地性能不良,雷電沖擊電流流經地網時,可能因電動力作用使地網或引下線斷裂;腐蝕之后接地電阻明顯增大,雷電流經引下線由接地裝置入地時,入地點的地電位,跨步電壓都會顯著增大,危及人身安全;由于防雷的接地裝置大多與設備、電源接地共用,接地裝置上過大的壓降,以過電壓的形式侵入電源系統,對設備造成反擊,引起事故。
2 接地裝置的電化學腐蝕機理
土壤由含有多種無機物和有機物的土粒、水、空氣所組成的不均勻多相體系。在土粒間存在大量細微孔隙,孔隙中充滿空氣和水,鹽類溶解在水中成為電解質。埋在土壤中的接地體,其表面的不同部位因接觸介質的理化性質不同(如溫度、鹽濃度、氧濃度、水含量等)而形成了不同的電極電位。接地金屬構件上不同部位的電位差是引起接地裝置腐蝕的根本原因。它通過土壤介質構成回路,形成腐蝕電池。電位較負的部位成為陽極,進行金屬溶解反應,放出電子;電位較正的部位成為陰極區,進行陰極反應。
陽極FeFe2++2e
陰極 2H++2eH2 (強酸性土壤中)
O2+2H2O+4e4OH- (中性或堿性土壤中)
鐵離子進一步與OH¯結合生成Fe(OH)2
在陽極區有氧氣存在時,還將進行反應:
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
Fe(OH)3不穩定,它將轉變為更為穩定的產物:
Fe(OH)3FeOOH+H2O
Fe(OH)3Fe2O33H2OFe2O3+3H2O
在含有硫酸鹽還原細菌的土壤中,陰極過程還包括硫酸根的還原:
SO4²-+6H20+8eH2S+10OH-
當土壤中存在HCO3-、CO3²-、S²- 陰離子時,與陽極附近金屬離子反應生成不溶性腐蝕產物,如FeCO3、FeS等。
因此,普通碳鋼接地裝置在土壤中的腐蝕產物主要為鐵的氧化物、氫氧化物及鐵離子與土壤中陰離子作用生成的不溶性物質。
3 腐蝕的防護
常用防腐方法包含以下幾種:
(1) 合理設計。在接地裝置設計中,應該測量土壤對銅、鋼和渡鋅鋼的腐蝕速度, 并按預期的接地體使用年限,考慮一定的富裕量按腐蝕要求應選擇的導體材料。然后與按熱、動穩定要求所選擇的導體截面積相比較,取大值作為設計。布置地網時,盡量避免將電極電位差較大的金屬導體相連接或靠近,減小腐蝕速度。
(2)采用銅及其它耐腐蝕的有色金屬做接地材料。但是銅價格昂貴,剛性不夠,施工困難,并與地網連接或相鄰的設備外殼構架基礎、電纜皮、水油氣管道等之間形成原電池,加速腐蝕。
(3)用覆蓋層保護。覆蓋層的作用在于使導體與外界隔離開來,以阻礙金屬表面的微電池作用。覆蓋層可以分為兩類:一是金屬覆蓋層,用耐腐蝕性強的金屬或合金將容易腐蝕的金屬表面完全覆蓋起來,如銅包鋼材料、鍍鋅鋼等。二是非金屬覆蓋層,其主要作用是將導體與電解質溶液隔離開來,用油漆,瀝青和塑料等。這種方法主要用于接地引下線的防腐。
(4)犧牲陽極的陰極保護法。陰極保護法是電化學保護法的一種, 電化學保護法還包括陽極保護法。 陰極保護法主要有兩種,一種是消耗陽極法,即犧牲陽極以保護陰極,也稱為無源法;另一種是饋電法或稱有源法。
圖1是無源法的原理圖。將一個比被保護物有更大負電性的輔助電極(鎂)埋在土壤中,并與銅鋅導體連接,就會產生所需電流。這樣輔助電極被腐蝕,保護了鋅和銅。
圖2是有源法原理圖。將電源負極接在被保護的鋅和銅導體上,正極接在一輔助電極上(可用鋼或石墨做成),這樣電流從正極流向銅鋅導體,輔助電極被腐蝕。
4 犧牲陽極的陰極保護法在接地裝置防腐蝕中的應用
犧牲陽極的陰極保護法在海洋石油鉆井平臺、油氣管線的腐蝕防護中廣泛應用,實踐證明它能有效地防止金屬腐蝕,它具有保護效果好、保護周期長、施工方便等突出優點。接地體的腐蝕是由于鋼材本身的電化學不均勻性和外界環境的不均勻性,在其表面形成了腐蝕原電池。因此,可以采用改變金屬的表面電極電位而改變金屬的腐蝕狀況。犧牲陽極的陰極保護法靠電位較負的金屬(例如鋅和鎂合金)的溶解提供保護電流,使被保護金屬表面陰極極化,防止表面發生腐蝕。
目前用于犧牲陽極保護的陽極材料主要有鋅、鋁、鎂以及以它們為基體的合金。由于鋅合金陽極只適用于土壤電阻率低于15~20Ω?m的地區,鋁合金陽極性能又不夠穩定,在地下鋼質物體的防腐保護方面大多用鎂合金陽極。
當已知接地網的防蝕表面積S(m2),根據下式計算得防蝕電流:
I=S?δ(mA)δ=5~50(mA/m2)
按下式計算所需的犧牲陽極發生的電流I
I=(Ea-E0)/(ρ1/s+R)
R=(ρ1/s)?(Ea-Ep)/(Ep-E0)
式中:Ea保護陽極的開路電位 V
Ep設計保護電位 V
E0 被保護物的自然電位 V
S 被保護物的表面積 m2
ρ1 被保護物體L間距內的外敷絕緣層的電阻率Ω?m2
R陽極組的接地電阻 Ω
I―陽極輸出電流,A
對于鎂合金陽極,A=2205A?h/kg,η=60%,K4=0.8,則上式可簡化為
T=121G/I
按以上計算公式分析,設計犧牲陽極法陰極保護時,應考慮以下幾點:
(a)犧牲陽極應設在土壤潮濕,地勢低洼,且透氣性差的地區,土壤電阻率以50~60Ω?m為宜,不超過80Ω?m。
(b)為了減少屏蔽作用,陽極間距離以3m為宜,陽極與被保護地網的間距也以3m為宜。陽極組適于小集中、大分散布置。每組根數以6根為宜,可水平或垂直敷設.陽極組的間距一般為1~2m。
5 結語
接地裝置腐蝕的本質是電化學腐蝕,采用保護層、加入緩蝕劑都不能做到長期保護,采用銅合金又因資源缺乏成本過高難以推廣。利用鎂合金采取犧牲陽極的陰極保護法不僅適合新建接地裝置的防護,而且技術經濟性好,可望實現接地裝置長久有效的目標。
參考文獻
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繼電保護原理及應用范文第3篇
關鍵詞：微機繼電保護 事故種類 處理方法
引言
微機繼電保護由于各種內在和外在的原因，會發生死機、誤動、誤發信號、錯誤指示斷路器位置等情況，嚴重威脅當前電網的安全穩定運行及微機繼電保護裝置的可靠性。因此，在優化硬件設計、提高制造工藝及元器件質量的同時，加強保護裝置在正常運行中的維護和管理，掌握微機繼電保護事故動作的一般規律，是減少微機繼電保護裝置故障和保障電網安全穩定運行的重要手段。
一、 繼電保護事故的特點及其共性
1、逆變穩壓電源問題。①紋波系數過高②輸出功率不足或穩定性差③直流熔絲的配置問題 ④帶直流電源操作插件。
2、定值問題。①整定計算的誤差②人為整定錯誤③裝置定值的漂移。
3、TA飽和問題。繼電保護測量對二次系統運行起關鍵作用，系統短路電流在中低壓系統中急劇飽和時，現場的饋線保護因電流互感器飽和難以啟動，這時就會很容易發生事故。對TA飽和問題，從故障分析和運行設計的經驗來看，主要采取分列運行的方式或采取串聯電抗器的做法來限制短路電流；采取增大保護級TA的變比以及用保護安裝處可能出現的最大短路電流和互感器的負載能力與飽和倍數來確定TA的變比；采取縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面；保護安裝在開關廠的方法有效減小二次回路阻抗，防止TA飽和。
4、插件絕緣問題。微機保護裝置集成度高，布線緊密，長期運行后由于靜電作用，會使得插件接線焊點周圍聚集靜電塵埃，在外界條件允許時兩焊點之間出現導電通道，從而引起裝置故障或者事故。
5、抗干擾問題。微機保護的抗干擾性能較差，對講機和其他無線通訊設備在保護屏附近的使用會導致一些邏輯元件誤動作。現場曾發生過電焊機在進行氬弧焊接時，高頻信號感應到保護電纜上使微機保護誤跳閘的事故。新安裝、基建、技改都要嚴格執行有關反事故技術措施。盡可能避免操作干擾、沖擊負荷干擾、直流回路接地干擾等問題的發生
6、性能問題.主要包括兩方面，即裝置的功能和特性缺陷。有些保護裝置在投入直流電源時出現誤動；高頻閉所保護存在頻拍現象時會誤動；有些微機保護的動態特性偏離靜態特性很遠也會導致動作結果的錯誤。在事故分析時應充分考慮到上述兩者性能之間的偏差。
7、軟件版本問題.裝置自身的質量或程序漏洞問題只有在現場運行過相當一段時間后才能發現。繼電保護人員在保護調試、檢驗、故障分析中發現的不正常或不可靠現象應及時向上級或廠商反饋情況，及時升級軟件版本.
二、微機繼電保護事故處理的一般原則
1、具有高度的主人翁責任感
2、具有科學的實事求是的工作態度
繼電保護的事故的處理不僅涉及運行單位和個人，且一旦拒動或誤動，必須查明原因，并力圖找出問題的根源所在，以便徹底解決問題。這必將涉及到事故的責任者，甚至可能接受相當嚴厲的處罰。事故發生后的許多資料和信息都可能被修改或丟失，給事故分析帶來較大難度甚至查不出原因，存在的問題無法得到解決，系統類似的設備無法吸取事故教訓。因此，事故的調查組織者必須堅持科學的實事求是的態度。
3、具有實踐和理論相結合的豐富經驗
繼電保護的事故處理不僅涉及繼電保護的原理及元器件，而且現場處理繼電保護事故的經驗表明：大部分繼電保護事故的發生與處理過程與基建、安裝、調試過程密切相關。掌握足夠必要的微機繼電保護基本原理及一般繼電保護理論是分析和處理事故的首要條件，但足夠的豐富的現場經驗往往對準確分析與定性事故又起著關鍵作用。
4、對試驗電源要求。
在微機保護試驗中，要求使用單獨供電電源并核實用電試驗電源的相序和對稱性
5、對儀器儀表要求。
萬用表、電壓表、示波器等電壓信號儀器選用高輸入阻抗；繼電保護測試儀、移相器、三相調壓器應注意其性能穩定。
6、掌握繼電保護技術 。① 電子技術知識。電網中微機保護使用越來越多一名繼電保護工作者學好電子技術及微機保護知識當務之急 ② 微機保護原理和組成。在微機繼電保護測試儀及自動裝置的使用過程中，要能迅速分析出產生故障或事故的原因以及故障部位，這就要求電力工作人員需要具備過硬的微機保護知識，熟悉保護原理和裝置性能，熟記微機保護邏輯框圖，熟悉電路原理和元件功能。 ③具備技術資料的閱讀能力。 微機繼電保護事故的處理離不開諸如檢修規程、裝置使用與技術說明書、調試大綱和調試記錄、定值通知單、整組調試記錄二次回路接線圖等資料，所以必須具備這方面的素質。
7、運用正確的檢查方法。①逆序檢查法。如果利用微機事件記錄和故障錄波不能在短時間內找到事故發生的根源時，應注意從事故發生的結果出發，一極一級往前查找，直到找到根源為止。這種方法常應用在保護出現誤動時。②順序檢查法。該方法是利用檢驗調試的手段來尋找故障的根源。按外部檢查、絕緣檢測、定值檢查、電源性能測試、保護性能檢查等順序進行。這種方法主要應用于微機保護出現拒動或者邏輯出現問題的事故處理中。③運用整組試驗法。此方法的主要目的是檢查保護裝置的動作邏輯、動作時間是否正常，往往可以用很短的時間再現故障，并判明問題的根源。如出現異常，再結合其他方法進行檢查。
三、結束語
我國電力系統繼電保護技術的發展經歷了4個歷史階段，微機繼電保護在程序的指揮下，有極強的綜合分析和判斷能力，因而微機繼電保護裝置可以實現常規保護很難辦到的自動糾錯，即自地識別和排除干擾，防止由于干擾而造成誤動作。另外微機繼電保護裝置有自診斷能力，能夠自動檢測出計算機本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動，因此可靠性很高。隨著電力系統的高速發展和計算機技術和通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。其發展將出現原理突破和應用革命，由數字時代將跨入信息化時代，發展到一個新的水平。這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了廣闊的發展空間。
參考文獻
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繼電保護原理及應用范文第4篇
關鍵詞：暫態量；保護；高頻；行波；差動；新式算法（prony）
中圖分類號：U665.12 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
現在國內電網的趨勢為全國形成一個大的互聯網絡，為此，關于大容量、遠距離、特高壓和超高壓輸電的研究越來越成為必須。對于特高壓以及超高壓輸電線路而言，它的兩端通常連接著大系統，具有較遠的輸送距離以及較大的傳輸功率，因而對其上的繼電保護提出了更高的要求，來提高系統的暫態穩定性。
現在繼電保護中發揮著極其重要作用的傳統型繼電保護考慮的量為工頻的相關電氣量，但是隨著對于電力系統的逐步增高的要求以及各項技術（通信、計算機及DSP等方面）的發展，對于故障過程中的基于暫態量的繼電保護越來越為人們所認識和重視，做更深層次的研究。本文中，介紹了基于暫態量的繼電保護的相關背景知識、相關原理以及分類等方面的內容，一種基于新算法的暫態量的保護在本文中得到探討研究。
1 應用于輸電線路基于暫態量的繼電保護相關背景知識
暫態，即瞬態，是由于電路中的儲能元件的存在，在電路分合瞬間產生的對應瞬時的狀態。輸電線路在發生故障瞬間，會產生持續時間很短暫的瞬態過程。
傳統型繼電保護考慮的量為工頻的相關電氣量，保護裝置的整定值都是根據工頻電氣量而設定的，但是當線路發生故障時，由于存在著暫態分量，使工頻下電壓及電流波形畸變，在這種情況下，極易發生保護誤動作[1]。為此，基于暫態量的繼電保護被提出。電力輸送線路發生故障時會產生含有很多表征故障信息的故障信號，例如位置、所屬類型等等。
應用于輸電線路的基于暫態量的繼電保護具有很多優良特性，例如保護的快速性，在系統振蕩時不會受到很明顯的影響等。在分析得到故障信息后，不僅可以實現保護，還可以實現測距以及自動重合閘等其他功能，具有很強的實用性。為此，對于超、特高壓輸電線路而言，基于暫態量的保護的研究成為必須，成為研究關注的焦點。
另外，在硬件方面，光纖作為傳輸媒介的傳輸方式、互感器的一個新應用——光電互感器、全球定位系統GPS及數字信號處理DSP及其例如小波、prony新算法等相關知識及技術的發展都是基于暫態量的輸電線路的根本保證[2]。
2 應用于輸電線路中的基于暫態量的繼電保護研究現狀
當今最通用的關于基于暫態量的繼電保護的分類為兩類，即基于行波的繼電保護以及基于高頻分量的繼電保護。
2.1 基于行波的繼電保護
最開始應用于輸電線路中的基于暫態量的繼電保護是基于行波的繼電保護，該保護的根本判別根據是故障瞬間行波的相關特征，例如幅值、極性以及反射特點等 [3]。基于行波的方法的優點是速度極快、很強的抗干擾能力以及檢測時間極短。
基于行波的繼電保護根據原理以及裝置分類，有極性比較式、差動、方向等保護。本文對一個具有代表性的基于行波的繼電保護——差動保護進行介紹。
2.1.1基于行波的繼電保護基本原理及特點（以差動保護為例）
如圖1所示，在線路M端輸出的行波經過一定的時延后到達N端，并不會發生改變。將MN兩端的正向行波差值與設定的整定門檻值進行比較，來判斷保護區域內，是否發生故障，這是差動保護的基本原理說明 [4-5]。
圖1 行波在電力輸送線上分布
此類差動保護具有簡單易懂、判別故障較為容易，根據行波信息容易判別出是否故障。但是采用此類差動保護，忽略了衰減特性，具有一定的理想性，對線路兩端行波的同時性要求較高，傳輸通道要求較為嚴格，這些限制了它的發展。
2.1.2 基于行波的繼電保護存在的局限性及研究重難點
首先，一方面由于在故障發生的瞬時，電壓的初相角并不能確定，另一方面，行波的反射與母線所連接故障線路數目有很大關聯，而母線結構對于我們是不確定的。以上兩個方面造成了行波信號的幅值等不確定，從而影響判別。
其次，由于某些特殊情況下例如諧波和雷擊等因素產生的諧波行波的特征類似于故障行波，很難把它們做明顯區分，這樣極易造成保護誤動作。
由于前面問題的存在，如果解決，仍是個嚴峻的考驗，如何避免這些情況并進行改正仍需要做進一步研究。
2.2 基于高頻信號的繼電保護
與基于行波的繼電保護方式類似，基于高頻分量的繼電保護方式也具有簡單、極易判斷故障等優點。在初始角較小的情況下，性能更優于基于行波的繼電保護方式。基于高頻分量的繼電保護按照數學處理方式不同分類，有小波算法、prony算法和形態學等保護。本部分對一個具有代表性的基于高頻分量的繼電保護方法新算法——prony算法保護進行介紹。
2.2.1基于行波的繼電保護基本原理及特點（以新算法prony為例）
最初為了分析氣體膨脹相關原理而提出的prony算法起源于1795年，它主要針對指數（復數）衰減，建立這樣一種數學模型，將對象進行線性組合，來模擬一類數據，該類數據采樣方法為等間隔采樣，后期對于此類方法進行改善，可以應用于信號相關特征值進行估計[6]。
與傳統的算法相比較而言，新算法（prony算法）的性能更優良，這是因為它更切實際，更符合實際故障運行情況。如圖2所示為基于高頻分量的新算法（prony）流程圖。
圖2 基于高頻分量的新算法（prony）流程圖
基于高頻分量的新算法（prony）具有很多優良特征，例如，在噪聲情況下并不會影響信號的提取，對于表征暫態過程具有全面性，具有極高的精度等等。
2.2.2基于高頻分量的繼電保護存在的局限性及研究重難點
同基于工頻分量的繼電保護比較而言，應用于高壓傳輸線上的基于高頻分量的保護有很多優良性能，但與此同時，仍存在著相關問題及局限性限制其發展，主要表現在以下幾個方面：
1）繼電保護在整定過程中，相關原則還需要完善和改進，如今的理論基礎還不夠行成共識；
2）在暫態過程中的提取信號分量仍是研究的重難點，來滿足繼保的相關要求；
3）在某些方面的研究仍處于基礎階段，并未形成一個系統性的工作，并且，為滿足可靠性要求仍是一個難點，例如，故障選相等方面都有待進一步深入研究。
3 應用于輸電線路的基于暫態量的繼電保護前景展望
對于高電壓輸電線路而言，利用某些新型的信號提取、處理方法，例如基于高頻的繼電保護新算法（prony）等，對于滿足繼保特性要求都具有優良特性。
隨著各項高新技術（通信、計算機及DSP等方面）的發展，繼電保護的集成化發展已經成為必然趨勢，將這些新技術的優點進行優化組合，綜合各技術的優勢，來分析暫態過程量以及處理相關問題是今后研究的一個方向。
由于仍需要解決某些存在問題，應用于輸電線路的暫態量保護的研究仍處于試驗階段。但是，目前基于暫態量的繼電保護研究越來越成熟以及相關知識水平的不斷提高，基于暫態量的保護一定能不斷取得突破性進展，并在實踐中得到廣泛應用。
4 總結
我國的電網的發展趨勢為利用特、超高壓傳輸線聯結電網，為此對于繼電保護的要求更高更嚴，傳輸線上的暫態量保護正在逐漸成為研究關注的焦點。暫態量保護應用于特、超高壓系統中具有很多獨特的優勢，同時，在應用中，仍有很多方面需要改進和完善。本文對于當今比較完善的兩種暫態量保護進行了介紹，它們分別為高頻暫態保護以及行波保護，然后闡述了關于行波保護中的差動保護以及基于一種新的算法（prony）的高頻保護的相關知識（原理、優缺點等），最后對暫態量保護的產生背景以及相關的需要改進和完善的方面及發展前景進行了闡述和介紹。
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繼電保護原理及應用范文第5篇
關鍵詞 電力系統繼電保護 ；概括概述； 發展前景
前言
所謂繼電保護技術就是指研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。
一、繼電保護技術的發展現狀
與當代其他的新興科學技術相比，電力系統繼電保護是相當古老了，然而電力系統繼電保護作為一門綜合性科學又總是充滿青春活力，處于蓬勃發展中。之所以如此，是因為它是一門理論和實踐并重的科學技術，又與電力系統的發展息息相關。它以電力系統的需要作為發展的泉源，同時又不斷地吸取相關的科學技術中出現的新成就作為發展的手段。電力系統繼電保護技術的發展過程充分地說明了這一論點。
二、繼電保護技術的發展史
隨著電力系統的出現，繼電保護技術就相伴而生。由于繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。以數字式計算機為基礎而構成的繼電保護起源于20世紀60年代中后期。60年代中期，有人提出用小型計算機實現繼電保護的設想，但是由于當時計算機的價格昂貴，同時也無法滿足高速繼電保護的技術要求，因此沒有在保護方面取得實際應用，但由此開始了對計算機繼電保護理論計算方法和程序結構的大量研究，為后來繼電保護的發展奠定了理論基礎。我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導的作用。60年代中期到80年代中期是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果，到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。90年代，電力系統繼電保護技術發展到了微機保護時代，也是繼電保護技術發展歷史過程中的第四代。1984 年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機，變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。從此以后，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。在19世紀末已開始利用熔斷器防止在發生短路時損壞設備，建立了過電流保護原理，1905-1908 年研制出電流差動保護，自1910年起開始采用方向性電流保護，于19世紀20年代初生產出距離保護，在30年__代初已出現了快速動作的高頻保護。由此可見，從繼電保護的基本原理上看，到本世紀20年代末普遍應用的繼電保護原理基本上都已建立，迄今在保護原理方面沒有出現突破性發展。從實現保護裝置的硬件看，從1901年出現的感應型繼電器至今大體上經歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微型計算機式等發展階段。縱觀繼電保護將近100年的技術發展史可以看出，雖然繼電保護的基本原理早已提出，但它總是根據電力系統發展的需要，不斷地從相關的科學技術中取得的最新成果中發展和完善自身。
三、繼電保護的發展階段
總的看來，繼電保護技術的發展可以概括為三個階段、兩次飛躍。三個階段是機電式、半導體式、微機式。第一次飛躍是由機電式到半導體式，主要體現在無觸點化、小型化、低功耗。第二次飛躍是由半導體式到微機式，主要在數字化和智能化。顯而易見，第二次飛躍有著尤為重要的意義，它為繼電保護技術的發展開辟了前所未有的廣闊前景。當前正面臨第二次飛躍的大好機遇，因此應該立足于充分發揮微機保護的智能作用，根據電力系統發展的需要，利用相關技術的新成就，把繼電保護技術提高到一個更高的水平。
四、結束語
