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繼電保護原理及應用范文1
一、引言
電動機是當前應用最廣泛的動力設備，是其他機電設備的動力源泉，電動機正常的輸出是其驅動的機電設備正常工作的前提，如今已被廣泛應用于工農業、交通運輸、國防等領域。電動機所帶的負載種類繁多，且往往是整個設備中的關鍵部分，因而確保電動機的正常運行就顯得十分重要。電動機保護器（電機保護器）是發電、供電、用電系統的重要器件，是跨行業、量大面廣、節能效果顯著的節能機電產品[1]。電動機保護器的作用是給電機全面的保護控制，在電機出現過流、欠流、斷相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉子偏心時、繞組老化予以報警或保護控制。如今電動機保護器幾乎滲透到所有用電領域，在國民經濟和節能事業中有著不可替代的重要地位和作用。
二、電動機保護器的保護原理與構成
對電動機來說，其故障形式從機械角度可以分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成繞組損壞的主要原因有：1.電動機長時間的電、熱、機械和化學作用下，繞組的絕緣老化損壞，定轉子繞組匝間短路或是對地短路。2.電網供電質量差，電源電壓三相不平衡、電壓波動大、電網電壓波形畸變、高次諧波嚴重或者電動機斷相運行。3.電源電壓過低使得電動機啟動轉矩不夠，電動機不能順利啟動或者是在短時間內重復啟動，電動機長時間承受過大的啟動電流導致電機過熱。4.因機械故障或其它原因造成電動機轉子堵轉。5.某些大型電機冷卻系統故障或是長時間工作在高溫高濕環境下造成電機故障。
電動機保護原理的研究是保證電動機保護器性能高低的關鍵，根據三相對稱分量法的理論，三個不對稱的向量可以唯一分解成三組對稱的向量，分別為正序分量、負序分量和零序分量。對稱分量的計算公式如下：
根據（1）式，電動機在發生對稱故障和不對稱故障時，電動機的三相電流都會發生變化。電動機故障條件流過繞組的電流過大，超過電動機的額定電流，因此可根據這一特征來對電動機過電流進行保護。電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓，運行電流上升的比例將等于電壓下降的比例；電機過載時，常造成堵轉，此時的運行電流會大大超過額定電流。針對以上情況，電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測，根據運行電流的不同性質來確定不同的保護方式，從而對電機予以的斷電保護。電動機的故障類型分為過流保護、負序電流保護、零序電流保護、電壓保護和過熱保護等幾種。
通過對電動機保護器的保護原理分析可以看出，理想的電動機保護器應滿足可靠、經濟、方便等要素，具有較高的性能價格比。經過發展和更新，如今電動機保護器一般由電流檢測電路、溫度檢測電路、基準電壓電路、邏輯處理電路、時序處理電路、啟動封鎖及復位電路、故障記錄電路、驅動電路、電動機控制電路組成。電動機保護器的構成原理如圖l所示。
圖1 電動機保護器組成模塊和構成原理圖
三、電動機保護器的類型及應用分析
目前我國普遍采用的電動機保護器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機保護器。熱繼電器是五十年代初引進蘇聯技術開發的金屬片機械式電動機過載保護器，它在保護電動機過載方面具有反時限性能和結構簡單的特點[2]。但存在功能少，無斷相保護，對電機發生通風不暢，掃膛、堵轉、長期過載，頻繁啟動等故障不起保護作用。這主要是因為熱繼電器動作曲線和電動機實際保護曲線不一致，失去了保護作用。且重復性能差，大電流過載或短路故障后不能再次使用，調整誤差大、易受環境溫度的影響誤動或拒動，功耗大、耗材多、性能指標落后等缺陷。溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器，在電動機中埋入熱元件，根據電動機的溫度進行保護，但電動機容量較大時，需與電流監測型配合使用，避免電動機堵轉時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導致電動機繞組受損。溫度繼電器具有結構簡單、動作可靠，保護范圍廣泛等優點，但動作緩慢，返回時間長，3KW以上的三角形接法電動機不宜使用。目前在電風扇、電冰箱、空調壓縮機等方面大量使用。電子式電動機保護器通過檢測三相電流值和整定電流值，采用電位器旋鈕或拔碼開關操作來實現對電動機的保護，電路一般采用模擬式，采用反時限或定時限工作特性。
除了上述三種常見的電動機保護器，磁場溫度檢測型繼電器和智能型電動機保護器也在電動機故障保護中得到普遍應用。磁場溫度檢測型保護器通過在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據電動機內部旋轉磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉、缺相、過熱保護和磨損監測，保護功能完善，缺點是需在電動機內部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。智能型電動機保護器能實現電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數字設定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據自己實際使用要求和保護情況在現場自行對各種參數修正設定，采用數碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協議，目前高壓電動機保護均采用智能型
四、電動機保護器應用選擇原則
選用電動機保護裝置的目的，既能使電動機充分發揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。合理選用電機保護裝置，既能充分發揮電機的過載能力，又能免于損壞，從而提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。具體的功能選擇應綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素，力爭做到經濟合理。在能滿足保護要求的情況下首先考慮最簡單保護裝置，當簡單的保護裝置不能滿足要求時，或對保護功能和特性提出更高要求時，才考慮應用復雜的保護裝置，做到經濟性和可靠性的統一。
五、結束語
如今電動機保護器已發展到了微電子智能型時代，電動機保護器也朝著多元化方向發展。這就需要我們的工作人員在選型時應充分考慮電動機保護實際需求，超前、準確、及時地判斷電動機的故障，合理選擇保護功能和保護方式，實現對電動機的良好保護，達到提高設備運行可靠性，減少非計劃停車，減少事故損失的目的。
參考文獻
繼電保護原理及應用范文2
【關鍵詞】漏電保護器；原理；應用；技術誤區
0 引言
漏電保護器具有安裝簡單，使用方便，脫扣迅速，高靈敏度的特點，已廣泛應用與工業和民用領域，在電氣安全保障方面體現較高應用價值。但是在實際應用當中，正是由于其高靈敏度造成的頻動和技術應用上誤區造成的拒動，人們工作和生活中的正常用電受到不同程度的影響，人們對漏電保護器的可靠性產生懷疑并失去信心，造成漏電保護器非正常損壞、人為解除退出運行的現象非常嚴重，安全用電問題亟待解決。
1 漏電保護器的原理和構成
在正確的安裝和使用條件下，漏電保護器將充分體現其靈敏性高和動作快速的優點，可最大程度保障人身在設備漏電時的安全。對于自動空氣開關和熔斷器而言，只能在發生相間短路或大電流接地故障時迅速切斷電源，但不能判斷檢測發生漏電時的微弱電流。正常狀態運行時，漏電保護器檢測不到系統的剩余電流，當發生漏電故障時它可檢測到的微弱的剩余電流（動作值可以整定得很小，一般為mA級）。如果出現較大的剩余電流，漏電保護器的檢測發現后會立即可靠地動作，切斷電源。
電流型漏電保護器靈敏度高，目前應用廣泛。它的構成如下：
（1）檢測單元：檢測單元是通過一個零序電流互感器實現漏電檢測功能。相線和中線同時穿過鐵心構成了一次繞組，鐵芯上纏的繞組構成二次繞組。在正常運行狀態下，即在無漏電情況發生，那么流過一次繞組的總電流向量和等于零，二次繞組上就產生不了感應電勢和電流。假如有漏電情況發生，一次繞組的總電流向量和不等于零，二次繞組必然產生感應電勢和電流，故障信號就會進一步送到中間環節進行處理。
（2）中間單元：通常將放大器、比較器、脫扣器都納入到中間環節。中間單元的功能就是將出自檢測單元的漏電信號進一步放大處理后，發送到執行單元。
（3）執行單元：本單元的執行結構收到中間單元的信號指令后，立即執行脫扣動作，切斷故障點的供電電源。
（4）試驗單元：對漏電保護器定期檢查是必要的，確定其保護功能運行正常，動作是否可靠。定期測試就是模擬漏電故障發生時，保護裝置能否可靠動作，主要包括試驗按鈕和限流電阻。
2 漏電保護器的安裝注意事項
安裝要求必須要符合電氣設備安裝規程，此外以下幾點應引起注意：
（1）漏電保護器的電源應接線至標有電源側的一端，不能隨意接在負荷側，否則會造成脫扣線圈不會因斷開電源時而失電，從而導致長期帶電而把線圈燒毀。
（2）漏電保護器的安裝并不能代替其它安全防護措施，所以不得拆除或放棄原有的安全防護措施，它只能作為整個電氣安全系統中的附加保護。
（3）在安裝使用時，必須要把保護線和中線嚴格區分開。對于四極四線式和三極四線式漏電保護器的安裝和使用，一定要將中線接入保護器，并且不得再作為保護線。
（4）工作在保護器負荷側的零線不得重復接地，否則就不能保證漏電保護器正常工作。
（5）采用支路漏電保護器的，工作零線只可用作本支回路的零線，禁止連接至外回路工作零線，也不得將本支回路的工作零線用于其它線路。
（6）按照《建筑電氣工程施工質量驗收規范》中“動力和照明工程的漏電保護器應做模擬動作試驗”的要求，安裝漏電保護器完成后要進行相應試驗，以證明其可靠性和靈敏性。試驗時可分別按試驗按鈕三次，帶負荷分合試驗三次，確認保護器動作可靠正確，才可投入正式使用。
3 漏電保護器的運行
做好定期的維護時保證漏電保護器的安全可靠運行的前提，此外還需要定期進行動作特性試驗（包含動作值、動作時間和不動作電流值等），完整做好各次試驗記錄，并將最新試驗數據與初始安裝時的數據作比較，根據比較結果決定保護器是否適合繼續運行。嚴格執行規定，每月檢查一次漏電保護器的工作狀況，操作試驗按鈕，檢查脫扣器是否正常脫扣，并斷開電源。應注意在檢查時按試驗按鈕的時間不宜過長，點動操作即可，也不要進行過多操作試驗，避免燒毀內部元器件。
在使用過程中保護器跳閘時，應先進行初步觀察和檢查，在沒有發現明顯動作原因時，可進行一次試送電，如保護器仍然跳閘，須進一步查找故障原因，在排除故障前不得連續地強送電。
在漏電保護器發生損壞不能再繼續使用時，要讓專業電工對保護器檢查更換。假如漏電保護器發生誤動或拒動，其可能原因：一是由于漏電保護器本身質量不穩定引起，二是可能來自線路故障，最好是具體問題具體分析。
需特別指出注意：在發生人體單相觸電事故時，如果人體是在負載側碰觸一根火線，此時漏電保護器就能發揮其本身的保護作用。但如果人體同時觸碰一火一零，通過人體形成回路，而且人體對地絕緣，漏電保護器檢測不到漏電，就失去了保護作用。
4 頻動、拒動的原因分析及技術應用誤區
經過大量實踐應用證明，漏電保護器經常發生誤動、拒動，造成漏電保護器非正常損壞、人為解除退出運行的現象非常嚴重，影響到安全用電。以上情況的發生是有多方面原因的，但頻動的產生，主要有兩方面：
一是，電氣回路發生接地故障時，漏電保護器正常響應，斷開電源。造成這種狀況的原因主要有：回路老化、氣候及環境因素影響，極少情況是由于人體觸電造成的。人們對電力的需求是獲得穩定可靠的電力供應，這種為防止小概率事件導致的意外停電，給人們正常生產生活帶來不必要的煩惱。
二是，在電氣回路無接地的情況下，由下列可能情況造成誤動：
（1）由由外界電磁干擾造成信號觸發，引起誤動；
（2）在開關電源合閘送電時，瞬時產生的沖擊信號引起誤動；
（3）多個帶漏電保護功能的分支開關負荷側漏電電流之和可能超過上級開關的漏電保護值，造成越級跳閘；
（4）中性線多次接地可引起串流誤動。
綜上所述，因為技術上的原因就可能產生誤動，漏電保護器的誤動問題更趨嚴重和復雜。
對于漏電保護器使用而言，電網中性點接地是必須的，漏電保護器在實踐應用當中存在的技術誤區也是產生拒動原因，而產生誤區的原因基本大都與中性點接地相關：
（1）在中線出現多次接地時，漏電保護器會發生因分流而拒動的情況，一般其重復接地點是難于被發現的；
（2）如果電源意外缺相，而漏電保護器的工作電源又恰好取自所缺相，它就失去漏電保護功能，發生拒動；
（3）在變壓器中性點接地時，電網相線電壓將支（下轉第115頁）（上接第82頁）撐物擊穿，電流通過電網接地點流經中性點，造成頻動；
（4）在變壓器中性點接地時，偶然出現的相線接地故障，泄漏電流也會很大，增加了回路電損，還會造成火災，同樣會造成頻動；
繼電保護原理及應用范文3
關鍵詞：繼電保護 故障 維修 診斷 分析
中圖分類號：TM58 文獻標識碼：A 文章編號：
前言：隨著電網建設的蓬勃發展，繼電保護作為一種必不可少的設備廣泛的應用于各級電壓的電力系統中，尤其是在110kV及以上電壓等級中更是得到了廣泛的應用。由于繼電保護在電網中非常重要，一旦出現故障，輕則引起大面積的停電現象，重則嚴重危害人民群眾的生命財產安全。因此，及時發現繼電保護的故障，提升的維修技術水平，有著十分重要的意義。
1．電力故障診斷技術
受限于科學技術水平，在我國除了縱聯保護和差動保護之外，繼電保護裝置僅剩下顯示保護安裝處電氣量的功能。由于同一設備在正常運行時，其各相的狀態應該是一致的，所以，對繼電保護的故障進行分析可以使得相關的工作人員更及時、更徹底的了解繼電保護裝置的動作報告和錄波報告。國外的繼電保護工作由于起點比較早的原因已經領先了我們許多，所以我們要迎頭趕上。
從1990年開始，微機保護呈現迅速發展的態勢，造成了大量新型繼電保護的方案和原理，這些方案和原理也對裝置的硬件提出了更高的要求。由于缺乏相應的可靠地數據通信手段，對于主設備的保護來說，對于微機線路保護裝置、正序故障分量方向高頻保護、變壓器組保護以及發電機的失磁保護等也逐漸通過了尖頂，繼電保護只能起到縮小事故影響區域以及切除故障元件的作用。在西方發達國家很早就誕生了系統保護的理念，受限于時代的不同，當時該理念主要是指安全自動裝置。通過電力繼電保護完全可以做到避免大面積停電的問題以及重大電力設備損壞的事故。對于一些學術性的試驗項目，如果其偏差超出了規程規定的范圍，那么必須仔細分析、檢查，找出原因，繼而采取有效措施改變現狀。
2．故障診斷技術的發展方向
通過利用電力系統中發生異常情況時產生的電氣量變化來構成繼電保護動作即為繼電保護。所以，就要求所有的保護單元都可以共享故障信息以及全系統的數據，而且為了保證系統的安全穩定運行，必須要求每個保護單元和重合閘裝置在分析信息和數據的同時協調相應的動作。下面筆者就電力繼電保護的故障及維修技術進行淺談。
經過了十五年的迅速發展，西方先進國家的微機保護已經進行了三次更新換代的工作，并且最新的微處理技術已經得到了廣泛的應用并被絕大多數實例證明其可靠性。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。所以在進行電力繼電保護的故障和維修工作時，工作人員可以用質量完好的元件來替代自己所質疑有故障的元件。故障診斷始于機械設備故障診斷，其全名是狀態監測與故障診斷。故障診斷的技術手段是采用智能診斷方法和人工智能。電力系統對微機保的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能。
3．繼電保護故障信息分析處理系統
電力繼電保護的故障及維修要求電力繼電保護故障排除工作人員以及故障維修工作人員有很強的電力繼電保護技術。由于設備故障與征兆之間關系的復雜性和設備故障的復雜性，形成了設備故障診斷是一種探索性的反復試驗的特點故障診斷過程是復雜的。對于一般的非系統保護，實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多。當電力繼電保護系統出現了故障時，工作人員可以通過縮小故障查找范圍來進行電力繼電保護的故障查找和排除。這些數學診斷方法又各有優缺點，研究故障診斷的方法成為設備故障診斷技術這一學科的重點和難點因此不能采用單一的方法進行診斷。
變壓器保護的配置與整定時，應根據造廠提供的變壓器繞組流過故障電流大小與允許時間的關系曲線配置與之相適應的保護。其目的是使微機保護系統在實現功能日益完善的軟硬件基礎上實現保護系統運行及性能價格比的最優化結構。一般來講，速動性主要是指繼電保護裝置應該盡可能迅速地去切除短路故障，縮短切除故障的時間。則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也取得了一定的成果，在電力繼電保護出現故障時，工作人員會對電力繼電保護中的某個元件產生懷疑，由于電力繼電保護故障通常都是由于某個元件的故障引起的。
今后的故障診斷方法的發展方向是：將多種診斷方法進行綜合取長補短以便于應用和減少診斷結果的誤差，同時也便于實現提高保護裝置的可靠性。通過使用網絡來達到分布式母線保護的原理，大大改善了傳統方式的低可靠性局面。筆者在文中描述的方法，在大愛的縮小電力繼電保護故障排除的范圍的同時得到了廣泛的使用，是維修中采取次數最多的方法。計算機處理信息的速度與人工操作相比具有速度快、準確性高等優點，所以我們今后的發展方向便是大規模的使用計算機，通過人工智能和智能診斷的方法來檢測故障。
結束語：
隨著我國經濟的飛速發展以及電網的廣泛普及，我國對電力的需求急劇增高，電力事故的不斷出現，極大地影響了人民群眾的日常生活并對其人身財產安全帶來了一定的危害。并且我國的電力行業現狀不是很理想，缺乏統一的信息化溝通渠道以及統一指揮，并且電力行業長期處于壟斷式的發展中，造成了管理、安全理念落后，所以我們一定要采取適當的方法措施，及時發現繼電保護的故障并提高繼電保護的維修技術水平，避免事故的發生。因此，全面的研究繼電保護發展趨勢是我們現在面臨的急需解決的問題，繼而才可以推動我國電力事業的可持續發展。
參考文獻：
[1] ，劉沛，陳德樹.繼電保護中的人工智能及其應用[J].電力系統自動化，2005.
繼電保護原理及應用范文4
【關鍵詞】 繼電 保護 趨勢
我國自上世紀90年代后期開始也開展了配電自動化研究與應用工作，目前，經過十幾年的探索與實踐，配電自動化技術已經比較成熟，為故障的快速和科學處理奠定了良好的基礎。長期以來，在配電自動化系統的故障處理功能研究領域，國內外開展了大量卓有成效的研究。
1 繼電保護的發展現狀
1.1 繼電保護的現狀
繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展起來的。幾十年來，隨著我國電力系統向高電壓、大機組、大電網發展，繼電保護技術及其裝置應用水平獲得很大提高。在20世紀50年代以前，繼電保護是用電磁型的機械元件構成的。隨著半導體器件的發展，利用整流二極管構成的整流型元件和由半導體分立元件組成的保護裝置得到了推廣利用。20世紀70年代以后，利用集成電路構成的裝置在電力系統繼電保護中得到廣泛應用。到80年代后，計算機技術發展很快，利用計算機強大的計算分析能力來分析電力系統的有關電量，判定系統是否發生故障。目前，在電力系統中，微機型繼電保護及自動裝置得到了廣泛應用，它與傳統保護相比有明顯的優越性。
繼電保護技術與其他技術不同的是，新技術不能完全取代老技術。電力系統中運行的繼電保護可以說是“四世同堂”。由于計算機網絡的發展和其在電力系統中的大量采用，給微機保護提供了無可估量的發展空間，微機硬件和軟件功能的空前強大，變電站綜合自動化的提高，電力系統光纖通信網絡的逐步形成，使得微機保護不再是一個孤立的、任務單一的、消極待命的裝置，而是積極參與、共同維護電力系統整體安全穩定運行的計算機自動控制系統的基本組成單元，進入20世紀90年代以來，它在我國已得到了廣泛應用，受到電力系統運行人員的歡迎，已經成為繼電保護裝置的主要形式，從而使得繼電保護成為電力科學中最活躍的分支。電力系統的快速發展又給繼電保護技術提出了艱巨的任務，電子技術、計算機技術、通信技術又為繼電保護技術的發展不斷注人新的活力。
1.2 繼電保護技術的發展趨勢
繼電保護技術的未來趨勢是向微機化、網絡化、一體化的方向發展。電力系統對繼電保護的要求不斷提高，除了實現基本功能外，還應具有故障信息和數據的存儲、對數據的快速處理、與其他繼電保護聯網、共享信息和網絡資源等能力。因此，繼電保護的微機化是保護技術的必然發展趨勢。
保證系統安全穩定運行，就要求各個繼電保護共享全系統的運行和故障信息的數據，各個繼電保護在分析這些信息和故障的基礎上協調動作，才能確保系統的安全穩定運行。實現這種功能的基本條件是將全系統的繼電保護全部用計算機網絡連接起來，實現繼電保護的網絡化。計算機網絡作為信息和數據的通信工具，已成為當前的技術支柱，那么實現繼電保護的網絡化，在當前的技術條件下是完全可能的。
如果實現了繼電保護的微機化和網絡化，繼電保護可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將自身所獲得的信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，各個繼電保護不但可完成本身基本功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，即實現了保護、控制、測量、數據通信一體化。
2 繼電保護的目標
2.1 繼電設備的故障
電力系統繼電保護是電力系統安全、穩定運行的可靠保證。電力系統中的電氣設備在運行中，受自然的（如雷擊、風災、機械損傷等）外力破壞、內部絕緣擊穿、人為的（如設備制造上的缺陷、誤操作等）原因等，不可避免地會發生各種形式的短路故障和不正常工作狀態。
電氣設備故障最常見的是短路，其中包括三相短路、兩相短路、大電流接地系統的單相接地短路及電氣設備內部線圈的匝間短路。在大電流接地系統中，電氣設備短路故障以單相接地短路的機會最多。
最常見的異常運行狀態是電氣元件的電流超過其額定值，即電氣元件處于過負荷狀態。長時問的過負荷會使電氣元件的載流部分和絕緣材料的溫度過高，從而加速設備的絕緣老化，或者損壞設備，甚至發展成事故。故障和異常運行狀態都可能發展成系統中的事故。事故是指整個系統或其中一部分的正常工作遭到破壞，以致造成對用戶少送電、停止送電或電能質量降低到不被允許的地步，甚至造成設備損壞和人身傷亡。在電力系統中，為了提高供電可靠性，防止造成上述嚴重后果，要對電氣設備進行正確的設計、制造、安裝、維護和檢修；對異常運行狀態必須及時發現，并采取措施予以消除；一旦發生故障，必須迅速并有選擇性地切除故障元件。
2.2 繼電保護裝置的任務
繼電保護裝置是一種能反映電力系統中電氣元件發生故障或異常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務有以下兩方面：
（1）當電力系統中被保護元件發生故障時，繼電保護裝置應能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，并保證無故障部分迅速恢復正常運行。
（2）當電力系統被保護元件出現異常運行狀態時，繼電保護應能及時反應，并根據運行維護條件，動作于發出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免不必要動作和由于干擾而引起的誤動作。
繼電保護裝置的功能，就是將檢測到的電氣量與整定值或設定的邊界進行比較，在越過整定值或邊界時就動作。這里的越過有兩層含義：①對于反應被測量的增加而動作的保護裝置，是指測量的量大于整定值或越過邊界到界外；②對于反應被測量的減小而動作的保護裝置，是指測量的量小于整定值或越過邊界進入界內。
3 對繼電保護的要求
繼電保護的種類有很多，按保護基本工作原理不同歸類：有反映穩態量的常規保護和反應暫態量的新原理保護兩大類。其中，根據所反應參數不同，常規保護有過電流保護、低電壓保護、距離保護、差動保護、高頻保護、方向電流保護、零序保護及氣體保護等；新原理保護有工頻變化量保護和行波保護等。按保護動作原理不同歸類：有機電型保護、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等。實際上繼電保護的動作原理也表明了繼電保護技術發展的進程，目前通常把微機保護之前的保護稱為傳統保護或模擬保護，與此相對應，微機保護還可稱為數字保護。
為了能正確無誤而又迅速地切除故障，要求繼電保護具有足夠的選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。
3.1 選擇性
系統發生故障時，繼電保護裝置應該有選擇地切除故障部分，非故障部分應能繼續運行，使停電范圍盡量縮小。
繼電保護動作的選擇性，可以通過正確地整定上下級保護的動作時限和電氣動作值的大小來達到配合。一般上下級保護之問的時限差取0.5～0.7s，即同一故障電流通過時，上一級保護的整定時間應比下一級保護整定時間長0.5～0.7s，故下一級開關比上一級開關先動作。
3.2 快速性
快速切除故障可以提高電力系統并列運行的穩定性，減少電壓降低的工作時間。理論上講，繼電保護裝置的動作速度越快越好，但是實際應用中，為防止干擾信號造成保護裝置的誤動作及保證保護問的相互配合，繼電保護不得人為地設置動作時限。目前最快的繼電保護裝置的動作時間約為5ms。
3.3 靈敏性
靈敏性是指繼電保護裝置對其保護范圍內的故障的反應能力，即繼電保護裝置對被保護設備可能發生的故障和不正常運行方式，應能靈敏地感受和很靈敏地反應。上下級保護之間靈敏性必須配合，這也是保證選擇性的條件之一。
3.4 可靠性
為保證繼電保護裝置具有足夠的可靠性，應力求接線方式簡單，繼電器性能可靠，回路觸點盡可能減少。除此之外，還必須注意安裝質量，并對繼電保護裝置按時進行校驗和維護。
以上四個基本要求貫穿整個繼電保護內容的始終，要注意四個基本要求間的矛盾與統一，例如強調快速性時，可能會影響到可靠性和選擇性；強調選擇性時可能會影響到快速性。可以想象，同時滿足四個基本要求的繼電保護裝置，其造價一定昂貴。所以對具體的保護對象，裝設怎樣的繼電保護裝置，在滿足技術條件的同時，還要分析其經濟性。
繼電保護發展到今天，它的構成原理已形成了兩種邏輯：一種為布線邏輯，另一種為數字邏輯。布線邏輯的繼電保護裝置，其功能靠接線來完成，不同原理的繼電保護裝置其接線也不同；數字邏輯的繼電保護裝置其功能由計算（程序）來完成，不同原理的裝置計算方法（程序）不相同，但硬件基本相同。布線邏輯的裝置要實現一種完善的特性（如四邊形阻抗邊界），接線將十分復雜，有些邊界還不可能實現。數字邏輯的裝置其原理是由計算（程序）來實現的，因此，可實現特性完善的裝置。
4 結語
繼電保護技術的發展先后經歷了機電型、晶體管型、集成電路型和微機型，從初期的機電型發展到今天的微機型，已經歷了四代的更新。繼電保護的種類雖然很多，但就其基本組成而言，整套繼電保護裝置是由測量部分、邏輯部分和執行部分三部分組成。
繼電保護原理及應用范文5
關鍵詞：繼電保護；保護裝置；檢修分析；電力系統
中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A
繼電保護系統裝置也稱之為繼電保護綜合自動化系統裝置。隨著電力系統發展，系統裝置的應用除了具有良好的可靠性外，也要具有較好的穩定性，以此能夠確保電力系統安全運行。
1.繼電保護系統裝置原理及組成
在繼電保護系統裝置應用原理中，利用計算機網絡把電力系統的保護裝置連接，實現電力系統微機保護裝置自動化和網絡化。同時也是把系統中異常情況或元件短路、短路時分析系統的電氣量變化，具體執行繼電保護動作的。系統設置能實現電力系統中國每個保護單元間共享系統故障的信息和運行數據，重合閘裝置和每個單元經過分析和判斷信息數據，進行協調動作，保障系統的穩定運行。
一般地，繼電保護系統裝置構成是由測量、邏輯、執行三大部分組成的。其構成框架圖如圖1所示。
就測量部分來說，它是測量被保護元件工作的一個或者幾個物理量，和已經給的整定值進行比較，以此來判斷保護是否應該啟動。而對于邏輯部分是根據測量部分輸出量的大小、性質等促使保護裝置按照邏輯工作。在第三個部分執行環節中，是依據上述邏輯中的信號完成保護裝置擔負的任務。
2.繼電保護系統裝置的任務
繼電保護系統的裝置組成及原理簡單容易理解，被越碓蕉嗟賾τ玫較質檔牡緦ο低持校將事故限制在了最小范圍內，提高了系統運行的可靠性，確保了無故障設備的繼續正常運行，最大限度地保證了向用戶安全連接供電。鑒于此，繼電保護系統裝置的任務具體體現如下：
隨著繼電保護系統裝置的普遍應用，在一定程度上提示了報警功能，值班員根據報警提示會第一時間做出反應，采取措施把不正常工作情況及時處理和病態設備進行調整，或將可能引起事故的電氣設備予以切除。
除此之外，采用繼電保護系統裝置可以最大程度地監視電力系統的運行，減少對電力系統元件本身的損壞，降低對電力系統安全供電的影響，實現電力系統的自動化和遠程操作，以及工業生產的自動控制。
3.繼電保護裝置的要求
繼電保護裝置的要求是相對于在電力系統中來說的，選擇性、速動性、靈敏性和可靠性是滿足繼電保護裝置在電力系統中應用的基本條件。
為滿足同一個保護區內的配合要求的元件以及相鄰設備、線路的條件，要有統一的選擇，保障其在靈敏度極高的系數及動作時間內達到相互配合。這就是所說的選擇性。
速動性方面可以減輕繼電保護裝置中的故障設備和線路的損壞程度，提高自動重合閘和備用電源投入效果，進一步提高電力系統的穩定性。在運行中可以從高頻保護、差動保護等方面來提高速動性，減少繼電器固有動作以及斷路器跳閘時間帶來的問題。
在靈敏性方面，一般地最小靈敏保護系數在有關規程中有要求?？梢栽谠O備或線路保護范圍內發生短路時起到保護的作用。而可靠性是繼電保護裝置中最基本的要求。
4.繼電保護系統裝置檢修
在對繼電保護系統裝置檢修分析前，先闡述繼電保護系統裝置運行的特點，在特點的分析介紹上就可以得出系統裝置檢修的必要性以及要采取的應對措施。
應用中，繼電保護裝置一般會出現誤動故障和拒動故障的問題，這也是運行的主要特質。當系統在正常情況下運行時，保護裝置因為報錯信號的出現會發生誤動作，此時受到影響的是運行的穩定性。這就是誤動故障的運行特點。
另一個特點是，當繼電裝置對信號沒有及時傳遞、切除故障時，穩定系就會受到影響，這就是經常說的拒動故障。
在電力系統正常運行時，發生故障的機率并不是很高，但一旦有故障發生時，繼電保護裝置則會及時地根除故障，從而保證無故障線路及設備的正常運行，這對減少故障發生時所波及的范圍，減少故障損失及保證電網的安全運行具有極其重要的作用。
4.1日常的檢查工作。繼電保護系統裝置日常的檢查工作包括：每個設備的標簽是否齊全完備，檢修日期是否到期；每個設備按鈕以及開關是否靈敏、螺絲釘等部件是否牢固；控制室指示燈等指示標志是否能正常運行；配線是否整齊，固定卡子有無脫落；以及電壓互感器和電流互感器二次引線端子是否完好。
4.2 狀態檢修工作。繼電保護系統裝置狀態檢修是相對于設備的技術層面，依據運行情況、出現的故障和故障信息匯總等綜合信息，加之技術人員經驗，相關標準等進行分析總結，判斷繼電保護裝置是否存在問題。具體可以從以下幾個方面加以檢修：
當設備存在危險狀態時，根據試驗運行數據隨時觀察故障進一步發生的可能性；當設備存在可靠性下降狀態時，應根據試驗結果綜合分析隱患問題存在的原因。
當有個別數據有問題，應根據實驗數據是否正常，設備資料是否齊全等判斷設備有沒有隱患。
結語
根據上面的分析可以知道，繼電保護自動化裝置在電力系統的應用，可以較好地完成復雜工作，性能以及穩定性都很好。實際操作中可及時對信號予以傳遞、發出警報，選擇性切除故障，判斷準確，保障系統正常運行。
參考文獻
繼電保護原理及應用范文6
關鍵詞:虛擬儀器;微機保護;實驗系統
中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)19-5381-02
繼電保護裝置是一種利用電磁感應原理而發展起來的電力系統保護裝置,隨著電子技術和網絡通信技術的飛速發展,目前已經發展到微機型階段,并且利用軟件技術可以實現由軟件技術驅動硬件而實現微機繼電保護,這就是目前研究很熱的技術――基于虛擬儀器技術的繼電保護系統。利用虛擬儀器技術實現的微機繼電保護裝置,具有傳統微機繼電保護裝置所不具備的優勢,例如控制更加安全可靠等。
本論文主要將虛擬技術應用于微機保護實驗系統,擬對基于虛擬儀器技術的微機保護系統進行開發,并從中找到可靠有效的微機保護實驗方法與建議,并和廣大同行分享。
1 微機繼電保護概述
1.1 微機繼電保護的基本構成
微機繼電保護裝置,其基本結構構成與普通的電力保護裝置一樣,也是有硬件和軟件兩大部分構成。硬件部分主要由數據采集系統、數據處理系統及邏輯判斷控制模塊等幾個部分構成,主要由數據采集模塊負責對電力系統的相關電參數實現檢測與采集,并將數據傳送至數據處理系統,數據經過運算之后,由邏輯判斷控制模塊調用軟件控制程序,并發出相應的控制信號,驅動保護裝置執行保護動作,從而實現電力繼電保護的功能。
隨著集成電子電路技術的發展,目前發展的微機型繼電保護裝置,其硬件系統主要由CPU(微處理器)主機系統、模擬量數據采集系統和開關量輸入/輸出系統三大部分組成,盡管結構構成已經發生一定變化,但其實實現繼電保護的基本原理仍是一樣的,由模擬量數據采集系統負責相關保護參數的采集,微機繼電保護裝置是以微處理器為核心,根據數據采集系統所采集到的電力系統的實時狀態數據,按照給定算法來檢測電力系統是否發生故障以及故障性質、范圍等,并由此做出是否需要跳閘或報警等判斷。
1.2 微機繼電保護裝置的特點
微機保護與常規保護相比具有以下優點:
1) 微機繼電保護裝置主要由微處理器為核心而構成的硬件系統,因此借助于現代功能強大的微處理器,微機型繼電保護裝置可以實現一定程度的智能化。
2) 相比于傳統的機械式硬件實現的硬件保護裝置,微機型繼電保護裝置能夠依靠數據采集模塊實現對相關參數的檢測與采集,整個過程實現數字化流程,這就為繼電保護裝置的控制功能的穩定性、可靠性提供了技術條件;另一方面,依靠微處理器內部的軟件程序,微機繼電保護裝置能夠進行周期性自檢,一旦發現自身硬件或者軟件發生故障,能夠立即實施報警,從而保障了繼電保護裝置功能的可靠性。
3) 傳統的機械式硬件實現的硬件保護裝置,其保護功能較為單一,僅僅是實現基本的保護功能,動作依靠一次性機械元件完成,一旦該部件發生故障,則整個繼電保護裝置無法工作;而微機型繼電保護裝置除了能夠利用弱電驅動控制實現繼電保護的功能外,還能夠依靠數據采集系統對整個電力系統的相關電力參數都實施監測與采集,通過程序的分析,實現對電力系統整體性能的檢測,保護功能大大豐富。
4) 傳統的機械式硬件實現的硬件保護裝置,其功能調試復雜,工作量大,而且極容易造成內部晶體管集成電路的失效,而現代微機繼電保護裝置,依靠內部的核心微處理器,能夠開發專用的人機交互系統,利用人機交互系統實現繼電保護裝置的調試,簡單易行,還可以自動對保護的功能進行快速檢查。
5) 利用微機的智能特點,可以采用一些新原理,解決一些常規保護難以解決的問題。例如,采用模糊識別原理或波形對稱原理識別判斷勵磁涌流,利用模糊識別原理判斷振蕩過程中的短路故障,采用自適應原理改善保護的性能等。
2 基于虛擬儀器的微機保護實驗系統開發設計
2.1 總體結構設計
本論文探討的是基于虛擬儀器技術的微機繼電保護系統,因此首先面臨選擇合適的虛擬儀器開發平臺的問題,這里選擇基于G語言的LabView開發平臺是目前國際最先進的虛擬儀器控制軟件,集中了對數據的采集、分析、處理、表達,各種總線接口、VXI儀器、GPIB及串口儀器驅動程序的編制?；谔摂M儀器的微機繼電保護裝置系統,是利用虛擬儀器開發平臺,構建虛擬的微機繼電保護裝置,實現完整的微機繼電保護裝置的全部功能,并對設計的虛擬繼電保護裝置進行評估和改進,從而完成微機繼電保護系統設計的一種設計手段。
利用虛擬儀器技術進行微機繼電保護系統的開發設計,從具體設計流程來說,主要從以下幾個環節入手進行總體結構的設計:
根據微機繼電保護系統的設計目標、設計功能,列出所需要的相關硬件,構建整體微機繼電保護系統結構框架;另一方面,盡量采用模塊化的開發設計模式,將微機繼電保護系統按照不同的功能環節,設計各功能模塊之間的結構關系。
如下圖所示,是本論文所探討的利用虛擬儀器平臺所開發的微機繼電保護系統結構原理圖。這種方式既便于模塊的單獨調試,節省系統開發周期,又便于系統功能的改變,使系統具有更強的移植與升級功能。
如圖1所示,基于虛擬儀器技術的微機保護系統結構主要由一次系統、轉換模塊、數據采集模塊、保護測量模塊及保護決策軟件系統等幾部分構成,一次系統主要負責面向電網系統模擬設置合適的傳感器,將相關擬生成電網的二次側電壓、電流信號,信號經過轉換、調理電路變換成符合要求的-5V～+5V模擬信號送數據采集模塊,數據采集模塊主要由DAQ數據采集卡構成,能夠自動將模擬產生的模擬電壓信號進行A/D轉換,并進行初步的數據處理轉換再傳送給以虛擬微處理器為核心的保護決策模塊,最終將生成的繼電保護控制決策信號輸出到保護策略模塊,最終實現微機繼電保護系統的功能。
2.2 數據采集模塊的設計與實現
本文中微機實現的繼電保護實驗系統輸入信號來源于繼電保護測試儀,根據保護系統測試輸入信號的特點,本論文采用數據采集卡來負責數據的采集與高速傳輸。
2.2.1 數據采集卡的選擇
要實現基于虛擬儀器技術平臺的微機繼電保護系統,一次系統在完成相應電力系統電參數的傳感檢測之后,數據采集模塊要能夠按照微機繼電保護系統的功能于設計要求實現相應數據的轉換與采集,因此,數據采集卡的選擇成為整個微機繼電保護系統保護功能實現的關鍵。目前的數據采集卡,主要有12位或16位的DAQ數據采集卡,在具體決定選用12位還是16位的DAQ設備時,主要從采集精度和分辨率這兩個指標考慮,可以由給定的系統精度指標衡量出DAQ卡需要的整體精度。
在本論文中,這里選取PCI-1716數據采集卡。PCI-1716是研華公司的一款功能強大的高分辨率多功能PCI數據采集卡,它帶有一個250KS/s16位A/D轉換器,1K用于A/D的采樣FIFO緩沖器。PCI-1716可以提供16路單端模擬量輸入或8路差分模擬量輸入,也可以組合輸入。它帶有2個16位D/A輸出通道,16路數字量輸入/輸出通道和1個10MHz16位計數器通道。PCI-1716系列能夠為不同用戶提供專門的功能。
2.2.2 虛擬數據采集程序的實現
在選擇了數據采集卡硬件設備之后,需要借助于虛擬儀器平臺為整個系統設計虛擬護具采集程序。在具體進行設計時,由系統內部虛擬程序產生數據采集卡鎖需要的相應信號,具體來說就是CT、PT信號,因此,在具體編程時,首先將CT、PT信號傳輸至相應的濾波器,LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,根據需要可以設置成低通、高通、帶通、帶阻等類型的濾波器;其次,將經過數據濾波處理之后的數據進行輸出。數據采集模塊的程序如圖2所示。
2.3 微機保護模塊的設計與實現
既然在數據采集模塊之后需要進行數據的濾波,盡管LabVIEW提供了各種典型的濾波器模塊,但是仍然需要借助于虛擬濾波模塊設計專用的濾波算法,而且在微機繼電保護系統中,對電力系統的繼電保護功能的實現,主要是由相應的濾波保護算法實現的,因此有必要為虛擬微機電力保護系統設計濾波保護算法程序。
本論文采用如下的設計方法對濾波保護算法進行設計:
1) 利用LabVIEW自帶的濾波器進行數據的排序濾波。
2) 按照系統保護功能所需要的數據頻帶,設置相應的低通、高通、帶通、帶阻等燈濾波保護功能。按照上述方法,基于虛擬儀器平臺的微機繼電保護系統,其濾波器輸入得到的數據序列,多數是傳感器采集到的電參數,如電壓和電流,而電壓和電流數據是離散的數字量序列,其中包含了大量的諧波干擾信號,因此有必要進行濾波。在本論文中,采用了二級濾波保護算法,即分別進行前置濾波和后置濾波,實現對數據的二級濾波保護,從而提高整個微機繼電保護系統的穩定性和可靠性。前置濾波模塊如圖3所示,后置濾波模塊如圖4所示。其中前置濾波模塊提供了差分濾波器、積分濾波器、級聯濾波器、半波和1/4周波傅立葉濾波器、半波和1/4周波沃爾氏濾波器,可以根據需要自行選擇;后置濾波模塊提供了平均值濾波器、中間值濾波器,也可以自由選擇。
3 結束語
利用虛擬儀器技術進行微機繼電保護裝置系統的設計開發,能夠很好的避免了實物硬件開發設計所帶來的周期較長、調試較復雜以及成本較高等劣勢,所有的開發設計任務全部在虛擬儀器平臺上完成。本論文將虛擬儀器技術應用到了微機保護裝置的設計,對于進一步提高微機繼電保護裝置的可靠性與穩定性具有優勢,同時借助于虛擬儀器技術的開發,能夠更好的實現電氣繼電保護功能的完善與提升。
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