智能电网继电保护研究的进展_一_故障甄别新原理 (1)

智能电网继电保护研究的进展（一）

———故障甄别新原理

张保会1，郝治国1，Zhiqian BO 2

（1．西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049；

2．AREVA T &D UK Limited ，Stafford ST174LX ，England ）

摘要：利用故障暂态分量在区内故障时线路两侧功率方向相同、暂态能量大的特点，通过小波变换提取这些特征，实现超高压交流线路超高速保护、超高压母线超高速保护；利用直流输电线路端部的直流滤波器和平波电抗器对高频分量形成的阻抗边界，区内短路时高频分量远大于区外短路，使用高频能量在单端实现超高

压直流线路全线超高速保护；利用中性点非直接接地系统单相接地时其暂态零序分量是工频分量几十倍并且不被补偿减小的特点，提取零序电流的高频分量，采用方向比较和幅值比较，实现了单相接地故障选线装置。给出了试验装置可以超高速（5ms 内）判别故障性质的试验结果，展现了新的故障甄别原理可以满足智能电网中特高压系统对超高速切除故障的美好前景。

关键词：智能电网；故障暂态分量；超高速交流线路保护；超高速直流线路保护；单相接地故障选线中图分类号：TM 771

文献标识码：A

文章编号：1006－6047（2010）01－0001－06

收稿日期：2009－11－11

电力自动化设备

Electric Power Automation Equipment

Vol．30No．1Jan.2010

第30卷第1期2010年1月

0引言

电力系统继电保护的功能和作用随着电力系统对其要求的提高而发展，其实现技术随着相关学科的技术发展而变化。而继电保护能否完全满足智能电网发展的要求，高可靠性地完成保护任务，涉及一系列的技术环节。如保护甄别故障发生在区内、区外的原理、判据及其实现算法等，为了在最小范围内可靠地切除故障元件而配置多重保护及它们间的相互科学配合，为了达到上述要求采用不同的实现器件及技术构成保护装置，以及这些保护装置在现场的运行管理等，每一个环节都对保护功能的正确发挥起“一票否决”作用。本系列文章主要叙述在当前数字式保护技术的基础上，保护系统的研究发展，而这些研究发展可能会对未来整个继电保护技术产生重要影响。

我国正在建设坚强智能电网，750kV ／1000kV

网架的建设提供了超大功率的输电能力，这种输电能力的可用度（暂稳极限）尚依赖于继电保护的性能，研发具有超高速出口动作速度（5ms 内）的保护具有十分重要的现实意义。随着高速数字信号处理器（DSP ）与嵌入式系统技术的发展，光电互感器的推广使用，保护的硬件有能力对故障的暂态过程进行详细的记录与计算。数学中分析非周期突变信号特征的小波算法，为故障暂态数据的分析和计算提供了强有力的工具。故障暂态分量携带故障地点、类型等信息，高频分量可以被用来识别故障地点和类型，在以上硬件系统和数学方法的支撑下发展超高速动作的继电保护装置条件已经具备。

一个世纪以来，在电力元件集中参数模型基础上，利用正常运行与故障状态下被保护元件上工频电压、电流等电气量的差别，提出了多种保护原理并发展了相量分析方法、对称分量分析方法等，构成了故障甄别的理论基础。为了消除故障暂态过程中非工频分量，研究了多种滤波方法并成为保护实现算法的重要组成内容。这些理论和算法日臻成熟，使得电力系统任意点的故障可以被快速、准确、有选择性

编者按语：

“智能电网”这个名词目前在世界范围内、社会各界中成为热门话题，在电力行业成为电力建设发展的目标。继电保护作为智能电网的重要组成部分，其功能和作用如何发展才能满足智能电网发展的要求，承担起保证电网更坚强、可自愈和能避免大停电等任务，涉及一系列的技术环节。科技工作者凭着电网发展的需要和实现条件的拓展，已经在多方面研究了智能电网继电保护的原理、技术、配置配合与作用。本组论文概略介绍西安交通大学张保会教授课题组近年来在利用暂态量特征实现超高速故障甄别，以减少故障对电网的冲击；改进保护的配置配合方式，增强电网的强壮性；拓展保护的功能，提高电网的自愈性等方面的研究进展。以“抛砖引玉”达到推动智能电网继电保护全面发展的目的，欢迎专家学者就智能电网的继电保护研究、应用等内容不吝赐稿，参与讨论。

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第30卷

电力自动化设备

地切除。然而，获取一个完整的工频（50Hz ）周期的信息需要至少20ms ，理论上保护的动作速度不会小于20ms 。对于需要更快切除的故障，采取近似的方法，以1／2或1／4周期的信息代表整周期的信息进行计算，并以缩小保护的动作范围来保证选择性。

20世纪60年代，人们就开始研究利用故障时的暂态行波波头的特征构成保护，开启了利用暂态特征构成保护的思路，限于当时的技术手段和识别故障点反射波头的复杂性，保护样机的可靠性和速动性不高。但是它与现场录波器的记录都说明了故障的暂态分量中含有大量的反映故障位置与类型的信息，挖掘、分析这些特征，提出甄别故障元件的新原理解决工频量保护不能解决的问题、提高保护的动作速度，更好地满足特／超高压系统的需求是符合技术发展和电力系统发展规律的。

尽管智能电网的概念刚刚提出不久，然而科技工作者凭着电网发展的需要和实现条件的拓展，已经在多方面进行了发展研究。本文简单介绍作者课题组10多年来在利用暂态量特征的交、直流输电元件超高速保护新原理、装置的实现技术和部分试验结果，以达“抛砖引玉”推动继电保护故障甄别原理发展的目的。限于篇幅，以下只叙述研究取得的结果，其详细的原理、算法和研究过程请参考相关文献。

1超高压交流输电线路暂态量保护研究

利用区内外故障时电压、电流高频分量在幅值和方向上的差异，构成区内外故障的区分。其一侧的保护框图如图1所示。

1.1主要保护元件及其原理［1-12］

a.启动元件：根据输电线路上故障初始行波的突变特性（Lipschitz 系数），采用信号奇异性检测的“小波变换模之和WTMS ”方法，构成故障启动、干扰不启动。

b.方向元件：当正向故障时正向行波Δu f 、反向行波Δu b 之间的比值Δu f ／Δu b =k r 为反射系数，0

b ∞。据此，构成识

别故障方向的原理算法。

c.边界元件：母线对地等效电容和线路阻波器组成线路（波阻抗）边界，线路边界内部故障时高频分量远大于外部故障时高频分量（难于穿越边界），利用电压反行波或电流波的高、低频分量比值可判定线路内、外部故障。

d.雷电干扰识别元件：对暂态电流信号进行分频提取，分别计算（0~5kHz ）和（5~10kHz ）频段的能量，当其比值较高时则判定为普通故障或雷击故障，较低时为雷电干扰。

e.合闸于故障判别元件：断路器合闸时线路上有无故障，在初始前行波和初始反行波的时间间隔、极性关系和电流的频域特征上存在明显的差异，由此构成合闸于故障识别元件的原理算法。

f.选相元件：行波法选相，综合利用故障电流行波幅值和极性特征可选出故障相；暂态能量法选相，测量三相电流暂态能量的相对大小，利用不同类型故障时故障相与非故障相之间的耦合关系，可选出故障相别。

1.2暂态量保护的实验装置［3-4，13］

其一是暂态量保护的实验室样机，它能够8路同步地采集暂态信号（400kHz ，12bit A ／D ）；其二是暂态模拟信号发生器，它能够将现场录波或EMTP 仿真等途径获得的数字信号高速地转换成模拟信号。对累计的800余组EMTP 故障仿真样本进行过4000次以上实时试验，整套保护中乘法运算约34728次、加法运算约31785次，暂态量保护样机能够在不超过4ms 内全部正确判别出故障，性能稳定。1.3暂态量保护相关问题的探讨1.3.1互感器的传变问题［14］

对保护装置中的电磁式互感器进了实物试验，它依靠一次和二次绕组匝间电容和对地电容起高频（10kHz 以上）信号传变作用，电磁式电压互感器可以传变700kHz 以下的高频信号的幅值信息，电磁式电流互感器可以传变500kHz 以下的高频信号的幅值信息，高频传变的截止频率与互感器本身的结

图1输电线路暂态量保护的方案框图

Fig.1Block diagram of transient -based protection for EHV transmission system

C s

母线M

电流

互感器防混叠滤波器i a i b i c A ／D

电压互感器

防混叠滤波器

u a u b u c

A ／D

断路器合闸信息

收／发讯机启动

元件对侧方向标志

启动方向元件启动元件

闭锁

正方向保护复归，重新

开放启动元件

反方向

雷电

干扰识别

软件

正方向边界元件雷电干扰标志

合闸干扰标志

合闸到故障识别元件

选相元件出口逻辑

选相完成标志

线路有故障

停止单端保护标志

本侧方向标志

输电线路

干扰

张保会

，等：

智能电网继电保护研究的进展（一）

第1期

f ／Hz

1000-100-200

A ／d B

100

101

102

103104

105

106

图4直流输电线路边界幅频特性（100~106Hz ）

Fig.4Amplitude -frequency curve of DC

line boundary （100~106Hz ）

故障极判别元件

保护复归，重新开放启动元件

直流线路故障保护

启动本极线路故障

出口逻辑启动元件边界元件内部扰动雷电识别

区外故障

雷电干扰

另一极线路故障

圯U 1

I 1

圯U 2

I 2

图3直流输电线路单端超高速保护原理框图Fig.3Block diagram of transient -based protection

at single end for HVDC transmission line 构有关，而与是否带有铁心无关。

1.3.2开关操作和高频载波信号干扰的考察［15］

大量仿真结果表明，对于非保护安装线路的开关操作和保护安装线路操作，没有造成保护误动。高频载波信号能量与故障高频段能量信号相比小得多，二者同时存在时，边界元件对区内末端故障判断的灵敏度略有降低，但区外故障仍能完全可靠判断。

2单端暂态量超高压直流输电线路全线超高速保护研究［16-18］

直流输电系统原理接线图如图2所示，虚线内为直流输电线路，直流输电线路的两端均加装有直流滤波器组及平波电抗器，它们构成了直流输电线路高频暂态量的天然“边界”。在直流输电线路内部

和外部故障时，在保护安装处（虚线处）采集的电压、电流信号中高频暂态分量存在着明显差别，并且不受故障时刻的影响，实现单端超高速保护相比于交流线路更为可靠。

现有的直流线路保护主要由ABB 和SIEMENS 两家公司提供，其快速的单端量保护依据电压行波突变量、电压行波变化率和电流变化梯度为判据，2007年8月27日葛南直流线路发生高阻接地故障时（计算过渡电阻为295Ω），行波保护和电压突变量保护拒动。近几年天广直流工程实际运行中，当直流线路经过高阻抗短路时，行波保护的电压变化率元件曾经不启动，导致行波保护拒动。由于变化率受到故障地点、故障过渡电阻等因素的影响，以变化率判据为基础的直流线路保护为了确保区外故障时保护不误动，其门槛值的选取将难以保证区内各类故障时保护的可靠动作。同时，变化率门槛值的整定也比较困难。

利用高频分量特征的直流输电线路单端超高速保护原理框图如图3所示。

a.启动元件原理与算法：检测电流量的变化，采

用改进的梯度算法，即使用当前点的后3个数据之和减去当前点的前3个数据之和，当电流变化梯度超过一定值时，保护启动。计算简单方便，特别是对于高阻接地故障具有较高的灵敏度。

b.边界元件原理与算法：直流输电线路的边界频率特性如图4所示，区内故障时检测到的高频分量要比区外故障时高50dB 以上，利用高频分量的幅值可以区分内、外部故障。使用db3小波变换来提取故障电压、电流故障分量Δu 、Δi ，或由它们计算得到的电压正向行波Δu f 和反向行波Δu b 中的高频分量，并使用高频分量的能量来构成保护判据，通过与门槛值的比较，区分区内、外故障。

c.故障极判别元件：直流输电系统双极线路同杆架设时，由于线路间的电磁耦合作用，当一极故障时导致健全极线路上也会感应出较大的暂态电压、电流量，单靠高频量的幅值难于区分故障极。比较两极线路较低频带上信号分量的大小关系，故障极信号强于非故障极，来判断故障是否发生在本极线路上。

整套暂态量保护的仿真测试：以某1043km 长度、±500kV 典型直流输电系统为试验系统，用PSCAD ／EMTDC 仿真软件。保护采样率为100kHz ，采用db3小波变换，整套保护需要约5760次乘法和4800次加法，用C32系列DSP 运算时间不超过

图2直流输电系统示意图

Fig.2Schematic diagram of HVDC transmission system

换流阀

无功功率源

交流滤波器

平波电抗器

直流线路

直流滤波器

接地极

1500-150

i 0-3／A

120

140

160180

200

t ／ms

图6故障线路（短线）零序电流

Fig.6Zero -sequence current of faulty line （the shortest line ）

300μs ，取1ms 的数据窗，整套保护耗时小于2ms 。

经考察两侧整流器交流侧、整流器直流侧与滤波器之间的几千种外部故障以及换相失败，保护可靠不动作。直流输电线路内部雷电干扰、击穿和经500Ω大过渡电阻末端（逆变侧）接地，保护能准确区分并具有足够的灵敏度（动作值是门槛值的10倍以上）。而依靠电压行波变化率d u ／d t 的保护，在线路首端经300Ω以上过渡电阻接地时，已经无法与区外故障可靠区分开来。

3超高速母线保护［19-20］

当分析暂态量的母线保护、采用PSCAD ／EMTDC 仿真软件时，如果采用等值母线模型（将母线上各元件的对地杂散电容等值为一个电容），使得母线内部故障的暂态过程不真实，需要正确使用变压器、避雷器、电容分压式电压互感器（CVT ）、阻波器的模型并考虑母线上其他元件杂散电容的电气位置，典型的3／2接线仿真模型如图5所示。

保护采样频率400kHz ／s ，选用以4阶B -样条函数作为基小波的二进小波变换，考察了行波电流极性比较式母线保护原理、行波电流差动保护原理和行波功率方向比较式母线保护原理。使用相模变换技术时，3个模量中至少2个模量满足判据要求。仿真结果表明，3种原理的母线保护都能够在故障后2ms 的时间内判出区内外故障。而行波电流差动原理最为灵敏、可靠。由于变压器支路行波电流很小，使得变压器支路行波电流极性和功率方向难于判断，甚至会造成保护误判，在可靠性上需要进一步研究。该保护的突出优点是动作速度快，不受TA 饱和、过渡电阻等的影响。

4小电流接地系统单相接地选线装置研究［21-23］

中性点非直接接地系统单相接地故障的选线问题，几十年来工程上多采用基于稳态量的选线算法。由于故障信号稳态分量幅值小，加上消弧线圈的补偿作用、接地电阻影响使工频零序电流更小，加

之

第30卷

电力自动化设备

图5暂态量母线保护仿真模型

Fig.5Simulation model of transient -based bus protection

-F 2

F 1

L 1L 2---CVT M2QF 4

G 3

QF 5

QF 6

TA 5

TA 6

TA 7

TA 8

----

CVT M1----阻波器

----CVT

M 2

M 1

L 3

QF 1

G 2

QF 2

QF 3

TA 1TA 2

TA 3TA 4

----

T 1

F 4

F 3

----G 1

G 4

TA 误差等原因，使得基于此类理论的产品选线成功

率都比较低；特别在接地电阻较大或接地点存在间隙性电弧现象时，检测效果不佳。尽管现场安装了多种基于工频量特征的选线装置，在各种因素影响下选线准确率低到令现场人员失去使用选线装置信心的程度。

利用暂态电容电流最大可达稳态电容电流十几到几十倍且不受消弧线圈补偿作用影响的特点，如图6所示。比较各馈线暂态零序电流的方向，由线路流向母线的为故障线；或比较零序电流的幅值大小，幅值最大的为故障线。通过对配电网频率特性的分析，以上特征在一定“特征频带”内成立，该频带受网

络参数、故障模式等影响，是有变化的。根据故障条件，自适应甄别特征频带成为保证选线准确性和可靠性的关键。

对包括如图7所示的电缆架空线的中性点不接

地、经消弧线圈接地过补偿和欠补偿的多个系统上万组RTDS 仿真试验，选线准确率在97％以上。多台装置的现场运行尚无误选线记录。

5结论

现代坚强智能电网的建设，对继电保护的动作速度和可靠性提出更高的要求，随着高速数字处理器件、技术的发展，光电传感器的推广使用，利用故障暂态信息甄别故障不再困难，暂态量原理的继电保护已经具备了实现条件。

由于不同的电力元件波阻抗的不一致及其连接处波的透、返射特性，致使故障暂态中包含丰富的故障地点、类型信息，充分挖掘和正确利用后，可以构成超高速、更灵敏的交、直流输电线路、母线主保护。用暂态量特征识别小电流接地系统的单相接地选线，不受中性点补偿的影响，选线灵敏、可靠性高。

致谢

本文的研究工作曾先后多次受到：国家自然科学基金、教育部博士学科点基金、许继奖教金和南瑞继保公司的研究资助，在此表示衷心感谢！感谢参与本研究的博士、硕士研究生们，他（她）们的智慧、辛劳和创新精神促成了本文。参考文献：

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张保会，等：智能电网继电保护研究的进展（一）

第1期

图7中性点非直接接地系统示意图

Fig.7Schematic diagram of neutral indirectly

grounding power system

110kV

Y Y 0

10kV

电缆与架空混联

10km

L 2=5km L 1=30km

L 3=2km L 4=20km L 5=25km L 6=10km

R f

L N

S

Development of relay protection for smart grid （1）：

new principles of fault distinction

ZHANG Baohui 1，HAO Zhiguo 1，Zhiqian BO 2

（1．Xi ’an Jiaotong University,Xi ’an 710049，China ；

2．AREVA T &D UK Limited ，Stafford ST174LX ，England ）

Abstract ：As the fault transient components have same power directions at both line ends and great transient energy during internal line faults,they can thus be extracted by the wavelet transform and applied in the ultra -high -speed protections for EHV transmission line and bus.When the DC filter and smoothing reactor are installed at the ends of DC line to form an impedance boundary of high frequency components,which makes the high frequency components of internal fault signals much greater than those of external ones ，the energy of them can thus be used to realize the ultra -high -speed protection for UHVDC transmission line at single end.As the transient zero -sequence component is several ten times larger than the power frequency component and not reduced by the compensation during the single -phase -to -ground fault in a neutral indirectly grounding power system ，the high frequency component of zero -sequence current is thus extracted to realize the grounding line selection by comparison of direction and amplitude.Tests show that the fault kind can be determined with ultra -high -speed （within 5ms ）and the new principles of fault distinction can satisfy the demand of EHV system for ultra -high -speed fault removal in smart grid.

Key words ：smart grid ；fault transient component ；ultra -high -speed protection for AC transmission line ；ultra -high -speed protection for DC transmission line ；single -phase -to -ground fault line

selection

第30卷

电力自动化设备

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2008，36（13）：5-11.

Z HANG Baohui ，Z HAO Huimei ，Z HANG Wenhao ，et al.Faulty line selection by comparing the amplitudes of transient zero sequence current in the special frequency band for power distribution networks ［J ］.Power System Protection and Control ，2008，36（13）：5-11.

［23］徐靖东，张保会，尤敏，等.基于暂态零序电流特征的小电流接

地选线装置［J ］.电力自动化设备，2009，29（4）：101-105.

XU Jingdong ，ZHANG Baohui ，YOU Min ，et al.Fault line selection device for non -solid earthed network based on transient zero -sequence current features ［J ］.Electric Power Automation Equipment ，2009，29（4）：101-105.

（责任编辑：李玲）

作者简介：

张保会（1953-），男，河北魏县人，教授，博士研究生导师，主要从事电力系统继电保护、安全稳定控制和电力线通信等领域的教学、科研工作（E -mail ：bhzhang@https://www.wendangku.net/doc/cf9550959.html, ）。

智能电网继电保护技术探讨 蔡立保

智能电网继电保护技术探讨蔡立保 发表时间：2019-01-16T10:04:45.770Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：蔡立保 [导读] 摘要：继电保护在电力系统中的重要性不言而喻，随着我国智能电网建设的快速发展，给电力系统的继电保护带来越来越多的挑战，因此，对智能电网继电保护的研究具有重要的现实意义。 （国网河北省电力公司沧州供电公司河北沧州 061000） 摘要：继电保护在电力系统中的重要性不言而喻，随着我国智能电网建设的快速发展，给电力系统的继电保护带来越来越多的挑战，因此，对智能电网继电保护的研究具有重要的现实意义。本文从智能电网中继电技术研究现状入手，结合关键技术的应用对智能电网的保护的影响，探讨智能电网对继电保护的作用，为相关电力工作者提供参考。 关键词：智能电网；继电保护；技术分析 引言：根据国家电网有关规划，以及智能变电站技术标准，需要对早期变电站进行改建并对新电站建设进行规划，以加强智能电网的建设脚步。由于常规变电站设备信息共享难、可操作性不强，系统受电磁干扰影响严重，所以难以支持现代化社会生产机社获得需求。智能电网的可靠性、稳定性及安全性能优势明显，能够达到安全经济的运行目标，所以现有变电站需要进行智能电网的改建。基于本地信息和小型化、微网运行、大量分布式电源、节能减排的发展趋势，利用计算机控制技术、时钟同步技术、光纤通信技术、新型传感技术、智能软件分析等，提高当地电网智能化的水平，改建电力发展的方向，优化电网资源配置，给继电保护的研究与应用提供了广阔的发展空间。 1电力系统继电保护的重要作用 随着经济的发展，电力需求的增加，电力供应开始紧张，不少地方出现电力危机现象，只能加大电力保障力度，提高电力供应的安全性和可靠性，使电力供应紧张情况得到缓解。同时，随着智能技术的不断应用，智能电网在政策和社会的需求下双重推动其得到了很大程度的发展，尤其在超特高压电网投运、大规模能源并网以及智能配用电等方面使用较广，因而在运行中也遇到了一些急需解决的问题。鉴于此，提高电力系统维护的安全性尤为重要，而在电力系统安全维护手段中，继电保护是影响电力系统安全和正常运行的主要因素之一，其原因是如果电力系统出现故障，继电保护可以在最短时间和最小范围内，由系统故障设备自动切除，并发出警告信号，由值班人员排除异常情况的根本原因，减少或避免邻近地区设备或电源的损坏。电力系统继电保护可同时运行，实时监测和分析现场电力系统是否存在异常，满足电力系统稳定性要求，提高电力系统安全运行水平。重视继电保护管理，为社会经济，社会稳定和人民生命财产做出了重要贡献。 2智能电网继电保护技术 智能电网的继电保护技术主要是智能感应技术、广域测量技术、大功率电力电子技术、模拟和控制决策技术、信息和通信技术、数字化变电站这六个技术，以支撑智能电网的运行以及继电保护措施的实施。 2.1智能感应技术 这主要为了实现智能电网的有效监控，智能电网系统复杂，为了实现有效控制需要进行全面化监控，一般是采用光纤传感器，无线传感器和智能传感器与网络进行链接，实现电站全面控制。智能变电站以电子变压器替代传统变压器，光纤替代电缆，二次设备代替传统智能设备，合并单元及智能借口增多，所以结构更为紧凑，面积占据两更小，用轻质纤维代替了有色金属，既节省了成本又满足环境保护国策。 2.2广域测量技术 这是利用全球定位系统进行P9高精度脉冲实现同步相量测量，是现在电力系统中较为常用的技术，系统使用时，电压和电流信号会与电力系统是实现精准的同步。 2.3大功率电力电子技术主要是在柔性交流输电，柔性直流输电，高压直流输电和定制供电应用，采用半导体开关进行电力快速、有效、经济、方便的转换，及补偿和控制。 2.4模拟和控制决策技术 这是为了实现电网运行的安全性、可靠性及经济性应用的，以实现智能电网的可视化，数字化和控制目的，掌控智能电网的实施状态，为决策和措施提供信息。 2.5信息和通信技术 按照现代通信技术和信息交互标准——IEC61850标准实现电网的智能化，利用光纤通信技术实现高效数据共享及资源共享，实现智能电网的高速通信管理，接轨数字智能化与现代技术。 2.6数字化变电站 主要是一次设备智能化、二次设备网络化的配置，用二次设备实现功能分散、信息共享以及相互操作，按照IEC61850标准进行变电站的建模和通信。数字化变电站的通信体系主要氛围三层，变电站层、间隔层和过程层，二次设备通过三个层次之间的信息转化及通信等通信操作，满足数字化变电站的建设要求。 3智能电网环境下继电保护的应用措施 3.1广域保护 关于保护是电网在智能运行中，对电网子集以继电保护为分析对象的运行单位，按照子集的运行情况选择适合的数据信息并合理分析，以此来掌握智能电网的整体运行情况。广域保护在具体运行中要把整个电网按照不同的区域进行划分，再按照划分好的区域进行继电保护。广域保护的主要组成部分是控制和保护，控制室在电网运行时相应的自愈方案，可以保证在运行的时候有效的实现自我保护，保护是对整个电网的运行状态，通过对信息进行分析，判断故障的原因并对此原因提出相应的解决措施，保护主要是对运行中出现较为复杂的问题检修保护作用，关于保护在整个继电保护中有着较为重要的作用，广域保护能确保智能电网的相互适应和融合，保障智能电网的稳定运行。 3.2保护重构 继电保护的作用需要和智能电网同步的时候才能发挥出较好的作用和效果，促进电网的运行安全可靠。重构技术在继电保护中的应用

智能电网继电保护技术的分析

智能电网继电保护技术的分析 近年来，我国经济建设快速发展，人们生活水平不断提高，对于能源的需求与日俱增。伴随着现代经济的不断发展，人们对电能的需求不断增大，智能变电站也不断增多。为了能够充分满足人们生产生活的需要，需要针对智能电网进行继电保护配置。标签：智能电网;继电保护技术 引言 我国经济建设昀近几年发展非常迅速，离不开各行业的支持，尤其是电力行业的大力贡献。针对智能电网继电保护技术革新提出针对性的措施，提高智能电网继电保护装备稳定性、兼容性和高效性的办法，从而推动和支持继电保护的快速发展，提高智能电网继电保护的整体有效性。 1我国智能电网现阶段的发展状况 随着智能化技术的飞速发展，促使其在社会各个领域内得到广泛运用，尤其是在工业以及基建设施领域等运用智能化技术，并取得卓越的成就。通过建设完成之后，智能化水平得到有效的提升，而电力网络系统的智能化成为现阶段以及日后电网建设与改造的基本前提。由于智能电网建设涉及范围相对比较广，并且对专业技术要求非常高，耗费巨大，从而致使其成为整个行业领域的瞩目。智能电网具有广阔的市场发展空间，尤其是西方一些发达国家，早已开始抢占智能电网的市场。例如，美国不断推动智能电网发展，进而促使国内经济得到相应的增长，而欧盟也针对电网制定相应的规划和制度，并且在未来发展的道路上，能够建立一套完善且适用各国的智能电网，以此满足于供电的实际需求，促使各国经济得到相应的发展。 2智能电网继电保护技术 2.1单元件保护技术 单元件保护技术是智能电网环境下主流的继电保护技术，它主要以直流线路、变压器和发电机保护为主。这种保护技术实现了对传统元件的改良，采用了新的继电保护原理，可以适应智能化的供电网络环境，符合智能电网的供电需要。适应交直流线路的继电保护单元件保护技术减少了故障测量的衰减，消除了选相失败的风险，减少了主保护行波的制约，能够在多种传感器的辅助下解决变压器励磁通流识别不足的问题。基于新的元器件可以及时的进行故障分析与数据统计。单元件保护技术还可以解决匝间短路的问题，能够精准化的校验电网运行情况，实现了整定计算，做到了对超大容量机组的全面保护，电元件保护技术配合智能传感技术提高了技术设备的实用性，降低了继电保护技术的风险，达到了科学化和全面化继电保护的目标。 2.2基于全景信息开放的在线运检系统

电力系统继电保护原理试题及答案

大学200 －200 学年第( )学期考试试卷课程代码 3042100 课程名称电力系统继电保护原理考试时间120 分钟 阅卷教师签字： 一、填空题（每空1分，共18分） 1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将部分切除，电力系统出现不正常工作 时，继电保护装置一般应。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时，不应动作时。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的整定，其 灵敏性通常用 来表示。 4、距离保护是反应的距离，并根据距离的远近确定的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中，受过 渡电阻的影响最大， 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的和的原理实现 的，因此它不反应。 7、在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的分量，其 中以为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动， 即， 和。 二、单项选择题（每题1分，共12分）

1、电力系统最危险的故障是（ ）。 （A ）单相接地 （B ）两相短路 （C ）三相短路 2、继电保护的灵敏系数 要求（ ） 。 （A ） （B ） （C ） 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ ）。 （A ）提高保护的灵敏性 （B ）外部故障切除后保护可靠返回 （C ）解决选择 性 4、三段式电流保护中，保护范围最小的是（ ） （A ）瞬时电流速断保护 （B ）限时电流速断保护 （C ）定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中， （ ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗时， 该继电器处于 （ ）状态。 （A ）动作 （B ）不动作 （C ）临界动作 7、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II 段的动作阻抗时，分支系数应取（ ）。 （A ）大于1，并取可能的最小值 （B ）大于1，并取可能的最大值 （C ）小于1，并取可能的最小值 8、从减小系统振荡的影响出发，距离保护的测量元件应采用（ ）。 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 9、被保护线路区内短路并伴随通道破坏时，对于相差高频保护（ ） （A ）能正确动作 （B ）可能拒动 （C ）可能误动 10、如图1所示的系统中，线路全部配置高频闭锁式方向纵联保护，k 点短路，若A-B 线路通道故障，则保护1、2将（ ）。 （A ）均跳闸 （B ）均闭锁 （C ）保护1跳闸，保护2 闭锁 图1 11、变压器的电流速断保护与( )保护配合，以反应变压器绕组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。 （A ）过电流 （B ）过负荷 （C ）瓦斯 12、双绕组变压器纵差动保护两侧电流互感器的变比，应分别按两侧（ ）选择。 sen K 1sen K <1sen K =1sen K >860set Z =∠?Ω430m Z =∠?Ω A B C D

电力系统继电保护重点

2．对本元件主保护起后备作用的保护称为近后备保护。 3．在两相星形接线的中性线上接入一个继电器是为了提高保护的灵敏系数。 4.功率方向继电器用90°接线方式，若，则= Uab 。 5、为保证选择性,过电流保护的动作时限应按阶梯原则整定,越靠近电源处的保护,时限越长 7、距离I段和距离II 8.方向所占面积大的动作特性的阻抗继电器。 、目前在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式主要有两种：即 2.简述瞬时电流速断保护的优缺点。 优点：简单可靠、动作迅速。 缺点：不能保护本线路全长，故不能单独使用，另外，保护范围随运行方式和故障类型而变化。 4.纵联保护根据通信通道的不同可分为哪几类保护？ 1、电力线载波纵联保护(简称高频保护)。 2、微波纵联保护(简称微波保护)。 3、光纤纵联保护(简称光纤保护)。 4、导引线纵联保护(简称导引线保护)。 3、、定时限过流保护的特点是什么? 2、何谓继电保护装置的可靠性? 3、什么叫重合闸后加速? 4、相间方向电流保护中，功率方向继电器一般使用的内角为多少度?采用90°接线方式有什么优点?

1. 电力系统运行状态：是指电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作 状态； 2. 短路故障类型：三相故障、两相故障、两相短路接地、单相接地故障 ● 常见故障单相接地故障 3. 负荷电流与供电电压之间的相位角就是通常所说的功率因数角，一般小于 030 4. 电流速断保护：优点：简单可靠、动作迅速；缺点：不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受运行方式变化的影响。 5. 限时电流保护：增加一段带时限动作的保护，用来切除本线路速段保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。 6. 定时限过电流保护：保护启动后出口动作时间的固定的整定时间 7. 电流保护的接线方式 是指保护中的电流继电器与电流互感器之间的连接方式。有两种：三相星型接线、两相星型接线 8. 方向性电流保护的主要特点：在原有电流保护的基础上增加一个功率方向判断元件，以保证在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作。 用以判断功率方向或测定电电压间相位角的元件（继电器）称为 功率方向元件（功率方向继电器） 9. 零序电流保护主要由零序电流(电压)滤过器、电流继电器和零序方向继电器三部分组成 10. 整定阻抗 1set set Z z L =，1z 为单位长度线路的复阻抗；set L 整定长度 11. 距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成。 12. 电压形式相位比较方程： 0090arg 90C D U U -≤≤ 13. 只有实际测量电流在最小和最大精确工作电流之间、测量电压在最小精确工作电压以上时，三段式距离保护才能准确地配合工作，其误差已被考虑在可靠系数中。最小精确工作电流是距离保护测量元件的一个重要参数，越小越好。 14. 纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于线路两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，就是说在线路两侧之间发生纵向的联系 15. 纵联保护按4种：导引线纵联保护；电力线载波纵联保护；微波纵联保护；光纤纵联保护。 16.电力载波通道的优点：无中继通信距离长；经济、使用方便；工地施工比较简单。缺点：通信速率低；抗干扰能力低。 光纤通信组成发射机、光纤、中继器和光端接收机 前加速优点：（1）能够快速地切除瞬时故障，（2）提高重合闸的成功率；能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6~0.7倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；（4）只需装设一套重合闸装置，简单经济。 ●前加速的缺点：（1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多；（2）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较多；（3）如果重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸，则将扩大停电范围。

智能电网环境下的继电保护 祝正双

智能电网环境下的继电保护祝正双 发表时间：2019-06-26T11:02:26.427Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：祝正双 [导读] 摘要：继电保护是电力系统安全稳定运行的重要保障，相比于传统电网，智能电网在发展的过程中要想拥有更高的发展质量，进行继电保护方面的工作，对于继电保护灵活性、可靠性水平的提升将会拥有着极大的促进作用，因此探究智能电网环境下的继电保护，对于电力系统安全稳定的运行拥有着十分必要的保障。 （江苏金智科技股份有限公司江苏省南京市 211100） 摘要：继电保护是电力系统安全稳定运行的重要保障，相比于传统电网，智能电网在发展的过程中要想拥有更高的发展质量，进行继电保护方面的工作，对于继电保护灵活性、可靠性水平的提升将会拥有着极大的促进作用，因此探究智能电网环境下的继电保护，对于电力系统安全稳定的运行拥有着十分必要的保障。本文主要对智能电网环境在建设过程中存在的问题，以及智能电网环境下继电保护技术的使用进行了深入的分析，从而通过这种方式，促使我国智能电网环境问题的改善。 关键词：智能电网；继电器保护；可靠性 引言 随着社会经济的发展与科学技术的发展，作为支撑经济发展的电力系统随着智能技术的发展而实现了智能化操作管理。电力传感测量技术、IEC61850标准的实施等都为智能化电网建设提供了基础。当前我国正处于智能电网建设的关键时期，提高智能化操作对于提高用户满意度具有积极意义。继电保护是电力系统的第一道防护，能够及时有效地对电力系统进行监测与保护，因此,基于智能电网建设步伐的加快，推动继电保护技术的创新与发展是当前电力改革建设的重要内容。 1 在智能电网环境下继电保护功能的实现 智能电网利用传感器可以完成发电、输电等设备监控，在此基础上利用网络系统收集监控信息，并将这些信息传递和存储，整合分析，以实现远程动态监测和校正。因此，智能电网对分布式发电、交互式供电、继电保护提出了更高的要求。继电保护技术应用于智能电网，可以安全地保护对象。这个保护装置能够准确地找到故障点，没有人工干预实现故障的自我修复能力，确保连续和完整的电力系统的电力供应。 2 我国智能电网建设中面临的问题分析 2.1难以对智能电网的超特高压环境进行适应 在智能电网环境中，最突出的一点特征就是在智能电网中存在着超/特高压，相比于一般的电压，超/特高压在运行的过程中只有在高质量的继电保护中才能有效运行，如果继电保护在使用的过程中存在着难以适应超/特高压环境方面的问题，就会导致智能电网在运行的过程中出现严重的故障，进而产生分量比较大的谐波，而且非周期分量也会随之受到削弱，继电保护工作的可靠性会逐渐地下降，不利于继电保护工作的持续开展。同时，在超/特高压环境下，继电保护在进行工作的过程中只有具有超高的可靠性以及安全性，才能保证智能电网的正常运行。 2.2配电网的实际发展滞后 配电网面向用户，需保证供电的质量水平，提升运行效率。我国所运用的电力供应消费模式是单向，用户以及电网间严重缺乏互动，造成负荷的峰谷有着非常大的差额，存在非常低的用电实际负荷率。建设智能配用电系统，增强电网和用户之间的双向互动，能有效调动用户的积极性，提升输电的实际效率，降低相关的投资，有效节约社会资源。很多分布式电源接入，相关配电网需要满足用户的送电能力，单电源模式向着多电源模式转变要适当调整配电保护和控制技术。 2.3新能源电力缺少就地平衡的互补电源 我国总体上缺少与新能源电力互补的可快速调节的电源，如水电站和燃气电站。新能源电力波动性大、难以稳定输出，如果缺少足够的就地互补电源，则会出现以下问题：已建成的新能源装机无法充分并网，风电弃风现象严重；新能源接入后为了达到电力供需平衡，燃煤机组需要频繁调整出力，运行工况变化大，造成设备老化加快和发电煤耗增加；此外新能源电力并网造成的系统调峰容量下降还会降低电网安全裕度。因此要尽量实现新能源电力的就地平衡，根据实际条件，应积极探索风、光、水、气、火、储组合的优化互补方案，以减少波动性输出对整个系统的影响。 3智能电网环境下继电保护的主要内容 3.1元件保护 单元件保护的对象包括发电机、变压器以及交直流线路等，主要是对传统元件保护的改良和新原理算法的研究。在发电机组的保护中要做好内部短路保护工作，尤其是在匝间短路保护工作上要给予足够的重视，并且还要对发电机组的保护设计、灵敏度检测、整定计算等方案进行精确地设计，进而满足匹配发电机组承压力、反时限过流、过激磁等后期保护判断上的需求，保证定转子一点接地保护的可靠度。在变压器保护方面，励磁涌流识别仍然是关注的焦点，因励磁涌流所存在的非线性、随机性、混淆性以及多样性特征，使得目前解决方案并非完美无缺，变压器内部故障分析计算和保护新原理仍是研究的重点。在交流线路的保护上，要做好保护原理、保护方法的进一步改进。这是因为在智能电网的实际运行过程中，高阻接地会受到距离保护功能的影响，当电网系统因振荡而发生短路问题时，不仅无法发挥保护职能，进而造成较大的故障测距误差。在直流线路保护方面，作为主保护的行波保护应用时仍然存在着受故障产生行波信号的不确定性、采样率限制以及过渡电阻影响等问题的制约。 3.2广域保护 目前，在实际广域保护中，我们可将其后备系统分为：广域集中式、IED分布式、站域集中与区域分布相配合，3种模式。其中，广域集中式其基本单元是被保护的电气设备，采用直接方法对电网内的全部信息进行整合，判断电网所发生的故障；IED分布式则是通过IED元件，将其分布在被保护设备之内后进行相关信息数据的采集，最终实现继电保护功能。 4继电保护面临的挑战和机遇 在智能电网快速发展的新形势下，继电保护作为保障电网安全运行的第一道防线，也同时面临着挑战和机遇。 4.1继电器保护面临的挑战 大电网对继电保护提出了高要求。在智能电网中，大电网的超/特高压互联非常重要，严重影响继电保护。特高压电网故障时谐波分量

智能电网继电保护技术探讨

智能电网继电保护技术探讨 摘要电力系统继电保护主要是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施，是保障电网安全运行最基本、最重要、最有效的技术手段。而智能电网将极大地改变传统电力系统的形态，电子式互感器、数字化变电站技术、广域测量技术、交直流灵活输电及控制技术的大量应用，必然会对继电保护带来影响。 关键词智能电网；继电保护；技术 1 继电保护装置技术 1.1 目前继电保护装置的现状 现阶段，超高压电压和大联网系统是电力系统发展的趋势，在发展过程中一项重要的研究课题就是继电保护可靠性、选择性、灵敏性以及快速性的有效提高。现代电力系统是由电能产生、输送、分配以及用电环节而组成的，这是经过了许多电力技术人员的不断实践、研究并利用累积的大量经验而得到的。 1.2 继电保护装置的任务与基本特性 继电保护是为了避免电力系统中元件发生异常或短路的现象，并利用这些情况来达到电气量变化的保护措施[1]。继电保护在供电系统运行正常的时候，通过对各种电力设备进行完整的监控来保证设备能够安全正常的运行，在发生故障的时候能够及时切除故障部分来保证其他设备正常的工作，并在发生故障时候能够及时发出警报，使相关人员能够及时对故障部分进行处理。值班人员能够依据继电保护在这过程提供的可靠运行依据来工作。 在运行过程中继电保护装置的基本特征十分明显，包括可靠性、速动性、灵敏性以及选择性等。如今技术水平愈发先进，智能电网运行过程中其继电保护的多种性能也得到了进一步的强化，更具有有效性与合理性。 2 智能电网中继电保护技术发挥的作用 2.1 预保护功能 在智能电网的运行中注意其子系统的不平衡功率，以及控制系统的状态，可以对可能发生的事故起到预防作用，进行事故预警和保护，达到智能电网的新需求。 2.2 使输电断面的安全性提高 在输电线路中全面发展其过负荷保护措施，可对连锁过载跳闸进行自动预

电力系统继电保护课后部分习题答案

电力系统继电保护（第二版） 张保会尹项根主编 继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？ 答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。因为母线保护和线路保护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。 后备保护的作用是什么？ 答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。 为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？答：定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合。 在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题？ 答：在双侧电源供电网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。方向性电流保护利用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作。反之，不允许保护动作。用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线路两侧的保护只需按照单电源的配合方式整定配合即可满足选择性。 功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？ 答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位，并且根据一定关系[cos(+a)是否大于0]判别初短路功率的方向。为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小雨最小动作电压时，就出现了电压死区。在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏。 为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都能动作，需要确定接线方式及内角，请给出90°接线方式正方向短路时内角的范围。 答：(1)正方向发生三相短路时，有0°

电力系统继电保护复习知识点总结材料

第一章、绪论 1、电力系统运行状态概念及对应三种状态： 正常（电力系统以足够的电功率满足符合对电能的需求等）不正常（正常工作遭到破坏但还未形成故障，可继续运行一段时间的情况）故障(电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等故障) 2、电力系统运行控制目的： 通过自动和人工的控制，使电力系统尽快摆脱不正常运行状态和故障状态，能够长时间的在正常状态下运行。 3、电力系统继电保护： 泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。 4、事故： 指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户停电或少送电或电能质量变坏到不能允许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏的事件。 5、故障： 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等。 6、继电保护装置： 指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 7、保护基本任务： 自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使元件免于继续遭到损坏，保障其它非故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 8、保护装置构成及作用： 测量比较元件（用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较根据比较结果，给出“是”“非”“0”“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应启动）、逻辑判断元件（根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分）、执行输出元件（根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作） 9、对电力系统继电保护基本要求： 可靠性（包括安全性和信赖性；最根本要求；不拒动，不误动）；选择性；速动性；灵敏性 10、保护区件重叠： 为了保证任意处的故障都置于保护区内。区域越小越好，因为在重叠区内发生短路时，会造成两个保护区内所有的断路器跳闸，扩大停电范围。 11、故障切除时间等于保护装置（0.06-0.12s，最快0.01-0.04s）和断路器动作时间（0.06-0.15，最快0.02-0.6）之和。 12、①110kv及以下电网，主要实现“远后备”-一般下级电力元件的后备保护安装在上级（近电源侧）元件的断路器处；②220kv及以上电网，主要实现“近后备”-，“加强主保护，简化后备保护” 13、电力系统二次设备： 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。

智能电网环境下的继电保护 郝苗苗

智能电网环境下的继电保护郝苗苗 发表时间：2018-06-19T15:43:42.400Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：郝苗苗 [导读] 摘要：随着智能电网建设规模的日益扩大，智能电网已经成为我国电力技术发展的主要趋势。 （国网太原供电公司山西太原 030009） 摘要：随着智能电网建设规模的日益扩大，智能电网已经成为我国电力技术发展的主要趋势。继电保护作为电力系统的第一道防线，在智能电网发展趋势影响下继电保护技术也在不断地发展与创新。本文基于智能电网视角分析继电保护技术，以期为构建安全可靠的继电保护体系提供建议对策。 关键词：智能电网；继电保护；可靠性 随着社会经济的发展与科技技术的发展，作为支撑经济发展的电力系统随着智能技术的发展而实现了智能化操作管理。例如：电力传感测量技术、IEC61850标准的实施等都为智能化电网建设提供了基础。当前我国正处于智能电网建设的关键时期，提高智能化操作对于提高用户满意度具有积极意义。继电保护是电力系统的第一道防护，能够及时有效地对电力系统进行监测与保护，因此，基于智能电网建设步伐的加快，推动继电保护技术的创新与发展是当前电力改革建设的重要内容。 1智能电网环境下继电保护的意义 随着城市建设步伐的加快以及电力行业供给侧结构性改革的实施，电力企业面临的用电压力越来越大，因此，如何构建安全高效的电力网络体系是当前电力企业深化改革的重要内容。随着互联网技术、大数据技术以及计算机技术在电力系统的应用，我国电力智能化水平越来越高，实践证明智能电网的建设无论对于电力系统的安全运行还是优化配置电力资源配置都具有重要的意义。继电保护作为电力系统安全的第一道防线，强化继电保护具有重要的意义是，首先，继电保护可以有效保证电力系统的安全与稳定。虽然智能电网发生故障的几率越来越小，但是其仍然存在故障，而且随着电网规模的不断扩大，电网故障的隐蔽性也越来越突出，而继电保护则是及时发现故障与解决故障的重要技术手段；其次，继电保护有助于降低电网损失。在电力系统出现故障之后如果没有及时做出相应的判断就会造成巨大的经济损失，而继电保护的功能就是第一时间根据故障做出准确的动作，以此降低损失。总之，继电保护的最大作用就是保证电力网络安全运行。 2智能电网环境下继电保护的构建体系 随着智能电网模式的发展，继电保护也随着智能电网技术的发展而不断进步，例如：传统的集成电路型继电保护模式已经被淘汰，取而代之的是微机型继电保护，而且此种模式在大数据技术下也在不断创新与发展，由于智能电网的发展，传统的继电保护模式已经难以满足实际工作需要，因此，构建继电保护体系是强化对继电保护的可靠性的评估。基于实践经验，继电保护在不同的电网环境下所测得到的数据具有高度的离散性，如果采取平均值计算则会削弱继电保护的可靠性，因此，需要基于大数据技术而构建具有实时监测的继电保护体系。在智能电网环境下，智能变电站的结构发生了变化，实现了“三层两网”，过程层、间隔层和站控层，通过利用互联网平台实现对各个层面的实时控制，通过对智能变电站结构的变化可以看出传统继电保护与智能化继电保护的差别，传统的继电保护采样值主要是由传感器直接传递到保护装置上，而智能继电保护则是将采集的信息通过合并单元汇集后交由交换机传递给保护装置，这样消除了二次电缆的故障因素，提高了信息传递的效率。综合考虑智能电网的发展对于继电保护会产生以下影响：①智能电网系统中的元件增多，尤其是元件的精密度、科技含量越来越高，这样对于继电保护系统而言带来了优势，与此同时也增加了继电保护的难度，尤其是提高了继电保护的可靠性。 ②继电保护的结构将更加复杂。传统的继电保护是以点对点的连接方式，而智能电网的普及则实现了以太网连接，这样一来拓扑结构存在较大的可塑性，因此，要求继电保护结构要更加灵活。③自动装置功能要求提高。例如：在智能电网中的PMU和WAMS网络可以为电力系统提供防御和紧急控制，从而实现智能电网的控制目的。但是由于智能电网建设的过程中还必须要考虑与传统电网模式的衔接问题，同样继电保护也要考虑与传统继电保护的配合问题，因此，具体可以采取以下方式，例如：在线路采取差动保护时，线路一侧使用电磁式电流互感器，而另一侧线路则要采取电子互感器，这样可以避免出现保护误动。 3智能电网环境下继电保护技术的发展策略 智能电网建设是我国电力发展的主要趋势，根据实践调查我国智能电网建设还存在以下问题：用电负荷不集中，远距离、交直流混合输电模式容易发生电力安全事故，尤其是远距离的输电体系为重大停电事故埋下隐患；电网接纳能力不足影响电力系统的稳定运行。例如：新能源电力的应用虽然有助于实现供给侧结构，但是新能源电力具有间歇性、随机性的特点，此种特点会给当前电力系统的运行造成冲击；配电网发展滞后等。正是基于我国智能电网建设中所存在的诸多问题，加强继电保护建设就显得格外重要。综合考虑继电保护需要重点做好以下工作：①发电机保护。发电机是继电保护装置的重要保护内容，需要关注内部短路。②变压器保护。③直流线路保护以及交流线路保护。距离保护易受高阻接地影响，一旦在系统振荡中发生短路的情况，以我国相关工作人员的技术水平，很难进行应对，因此相关人员就必须注意到其应用于同杆并架双回线时，受所利用电气量范围的限制的问题，同时也要注意交流电路的跨线故障和零序互感等因素的相关影响，对于问题必须要保持高度的警惕。 3.1广域保护技术 所谓广域继电保护技术，指的是以子域作为分析单位，对子域内继电保护信息进行有效采集，并对其进行域内和域外的综合判定。广域保护技术的主要优势在于其能实现自动化控制，在确保智能电网运行安全性上有着巨大的优势。同时，广域继电保护技术极大加快了保护动作实施时间，且显著提升了其与电网的保护配合，使得继电保护效率大大提升。该技术较强的自适应判断能力和保护能力，使得其在电网诊断和恢复上更加智能和高效。 3.2保护重构技术 保护重构技术的主要作用是对继电保护系统进行在线配置和重组，确保其与电网结构相符合，大大优化了继电保护效果。同时，保护重构技术能够对继电保护系统元件进行实时监测和诊断，及时发现存在的隐性问题和故障，并在发现失灵故障后自动进行替代，以恢复继电保护系统的运行，达到自我发现和自愈功能。这样一来，有效避免了继电保护故障问题导致智能电网故障，大大提高智能电网运行的稳定性。 3.3集中式后备保护 对于集中后备保护而言，其决策主机主要位于系统某中心站，而覆盖范围则包括了整个区域电网，其所包含的厂站甚至能够达到数十

基于智能电网的继电保护技术及应用

基于智能电网的继电保护技术及应用 发表时间：2018-06-25T17:09:02.113Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：秦银平谢宜宏 [导读] 摘要：智能电网在我国电网系统中的占比不断增加，智能电网的实际应用范围也在不断扩大。 （国网连云港供电公司 222000） 摘要：智能电网在我国电网系统中的占比不断增加，智能电网的实际应用范围也在不断扩大。继电保护在电力传输系统中的重要性不言而喻，继电保护是智能电网安全运行的重要保障，也是智能电网稳定运行的基础。本文将就基于智能电网的继电保护技术及其实际应用进行阐述。 关键词：智能电网；继电保护；保护技术 引言： 随着我国科技的不断发展，能源的消耗量也在日益增长。但由于全球化的资源短缺使资源的开采成本不断增长，所以，我国面临的问题是该如何使已有的资源得到最大化的利用。在这种情形下，传统的电网由于损能率极大，必将被智能电网逐步取代。而对于传统电网来说行之有效的继电保护系统对智能电网却不一定有效。由于智能电网应用范围的不断扩大，电力企业需要研发出新的机遇智能电网的继电保护技术。 一、继电保护对于电网运转的重要意义 由于我国正处于生产力高速发展的经济转型阶段，用电量一直居高不下，在这种情况下，用户对我国电力企业的供电量和供电质量的要求也在不断提高。在实际的供电运转中，由于一些城市工业发达，或是一些城市的人口密度较大，那些城市就会出现供电量不足的情况。如果这种情况经常发生，就会对电力企业的长远发展产生影响。除了将电量根据城市的实际用电量进行精准分配以外，为了解决这个问题，供电企业也扩大了智能电网的应用范围。继电保护是电网稳定运转的基础保障。但对于智能电网来说，继电保护的作用不仅仅在于保护和防御，还在于警报。智能电网中的继电保护可以发现电网运转中可能出现的问题或是其他设施故障，并发起警报使工作人员对故障发生区域及时采取措施进行补救。而一旦没有继电保护系统，工作人员就有可能不能及时发现和解决电网运转中出现的问题，因此，继电保护是智能电网良好运转的保障。 二、进一步发展继电保护技术的原因 现在我国常用的继电保护技术主要是可以基于能够自动进行自我控制和调节的广域继保和基于继电保护本身的重构技术。重构技术的一大特点就是使继电保护系统在被重构后能够施行自我监控，一旦发现本身系统出现故障能够智能化的进行零件更换，可以保证继电保护系统本身的稳定性。不过，为了与现阶段用电需求不断增加的情况相适应，智能电网技术也会不断的发展，因此使基于智能电网的继电保护技术得到进一步发展就显得极为必要了。 （一）智能电网的整形复杂化 由于经济发展的不断进步，我国经济发展是全国化的趋势，所以供电系统的电网规模也正在不断扩大。同时，电网的运转和电网中的电线交错连接也正趋向于复杂化。由于智能电网的整形复杂化会使继电保护的整定计算工作的工作难度不断增加，这就导致如果继电保护技术一直停步不前，就会在新的智能电网中难以运用，继而出现无法保护智能电网稳定运转的情况。为了使智能电网与继电保护能够完美配合，让继电保护技术与智能电网一起发展是很有必要的。 （二）智能电网传输数据量的不断扩大 在现代，各行业经济技术都在高速发展，各个行业由于生产或是出于生产都会产生大量的电力数据。对于传统的电网来说，高效快速的传输大量数据并不容易。而智能化的电网是通过网络进行数据的传输的，可以大量传输电力数据。但电网中的数据传输不仅要保证数量，还要保证数据的精确性和传输的速度。进一步发展继电保护技术就是为了保证在数据传输时数据的精度和数据传输的速度，使其避免受到外来因素的干扰。 （三）智能电网结构不断变更 由于在智能电网中，电流的流向是双向的，因此在智能电网中的节点都具有双重的功能型，它可以是用户的用电点，也可以被当做一个新的电源点。其中的电源大都是分布式，它可以通过微网的形式运转而脱离整体系统。但这种方式存在着极大的不确定性和易变性，会导致继电保护的保护定值无法整形确定。由于智能电网的结构和运行方式不断变化，所以研发新的机电保护技术刻不容缓。 三、可行的智能电网继电保护策略 （一）实时监控电网数据 由于继电保护技术本身具有较好的数据监控能力，将其运用到智能电网中时要将其对数据的监控能力发挥出来，并不断提高技术，让继电保护除了具有数据的监控功能以外，还可以对数据进行分析预测。实际上，出于对智能电网运行效率的考虑，一般在数据的监控中常采用同步交互方式传输数据，这样也能保证继电保护与电网运行可以同步进行，将继电保护技术的优点高效的发挥出来，并可以精准传输电网数据。 （二）保障继电保护基础技术 虽然现在的电网已经逐渐智能化，继电保护技术也不断被要求提高，但是继电保护的基础技术，即传统的继电保护技术不能被忽略。现在的比较先进的继电保护技术都是由传统的继电保护技术发展而来，在继电保护中的基础技术一直没有发生太大的变化。进一步发展的继电保护技术，都是在原有的技术基础上加上实时的监控防止其出现错差。 （三）提高继电保护中建模参数的精度 建模参数是设置继电保护系统中的重要一笔。而建模参数主要是依据电网中的变量来确定。为了促进继电保护系统的智能化，一般都需要在传统的继电保护系统上利用建模参数来设计一个备用系统，有了这种备用系统，如果智能电网发生故障，不至于使继电保护系统受到智能电网中的电力数据的干扰而影响智能电网的正常工作。所以，优化建模参数可以在智能电网发生故障时对继电保护系统进行自动隔离，并让继电保护依据建模提供的数据自动判断电网的运转状态，以此为根据可以优化继电保护策略并提高其实际应用价值。 四、结束语 我国能源产业发展迅速，电力企业至今仍在我国能源产业中占有较大比例，为了适应经济发展对能源需求量的不断提高，电力企业也

电力系统继电保护原理(都洪基)课后答案

第一章 填空题： 1.电力系统继电保护应满足(选择性 )( 速动性)(灵敏性) ( 可靠性)四个基本要求。 2.电力系统发生骨子后，总伴随有电流（增大）电压（降低）线路始端测量阻抗的（减小）电压与电流之间相位角（变大） 3.电力系统发生故障时，继电保护装置应（切除故障设备），继电保护装置一般应（发出信号） 4.电力系统切除故障时的时间包括（继电保护动作）时间和(断路器跳闸)的时间 5.继电保护灵敏性指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力 6.继电保护装置一般由测量部分，逻辑环节和执行输出组成。 7.继电保护装置的测量部分是由被保护原件的（某些运行参数）与保护的整定值进行比较。 选择题： 8我国继电保护技术发展过了五个阶段，其发展顺序是C A机电型晶体管型整流型集成电路型微机型 B机电型整流型集成电路型晶体管型微机型 C机电型整流型晶体管型集成电路型微机型

9电力系统最危险的故障C A单相接地 B两相短路 C 三相短路 10电力系统短路时最严重的后果是C A电弧使故障设备损坏 B使用户的正常工作遭到破坏C破坏电力系统运行的稳定性 11.继电保护的灵敏度系数K1m要求（C） (A)K1m<1 (B)K11 (C)K1m>1 12.线路保护一般装设两套，它们是 (B) (A)主保护 (B)一套为主保护，另一套为后备保护 (C)后备保护 判断题： 13.电气设备过负荷时，继电保护应将过负荷保护设备切除。 （错） 14.电力系统继电保护装置通常应在保护选择性的前提下，使其快速动作。（对） 15.电力系统在不正常工作状态时，继电保护不但发出信号，同时也把不正常工作的设备切除 （错） 16.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。（错）