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1、电力系统继电保护技术及其维护目 录摘要 1第1章 引言 2第2章 继电保护的作用和意义 22.1 继电保护的基本概念 22.2 保护装置评价指标 32.2.1 继电保护装置常见状态 32.2.2 目前常用的评价统计指标 32.3 10KV 供电系统继电保护 42.4 10KV 供电系统继电保护装置的任务 52.5 几种常用电流保护的分析 5第3章 继电保护装置使用和维护 63.1 继电保护装置的使用 63.2 继电保护装置的维护 73.2.1 日常维护 73.2.2 故障处理要点 7第4章 电力系统继电保护技术发展的前景 9第5章 结论 10第6章 参考文献 10致谢 11摘 要继电保护对电力
2、系统的安全有效运行影响重大,要确实保证电力系统的正常使用,就要在保护措施上做好工作,而继电保护是其中最主要,最有效的方式。因此,为保障电力系统的安全运行,必须对继电保护有一定的了解,才能有效使用。本文将对继电保护的作用意义和装置使用及维护,以及其技术发展前景进行分析。城市电网配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处 发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响，为了确保城市电网配电系统的正常运行。必须正确地设置继电保护装置。关键词：继电保护；电流保护；继电维护第1章 引言电力在现代社会各方面起着重大的作用
3、,没有电力的支持,社会生活和生产根本就无法正常进行。基于电力在现代社会中的重要性,对电力的维护就显得格外重要。而对电力维护起重要作用的继电保护,则是电力系统能否正常工作的关键。继电设施的正常运转,技术运用与发展对电力系统的运行影响重大。如何确保继电保护设施和技术的可靠性和有效性,是电力系统应该着重关注的,也是社会各界所关注的问题。改革开放30年来,中国的市场经济得到快速的发展,我国的经济建设取得了举世瞩目的成就。随着经济的发展,对电力的需求越来越大,电力供应开始出现紧张,在很多地方都出现了供电危机,使其不得不采取限电、停电等措施,以缓解电力供应的紧张。在如此严峻的形式下,加强对电力系统的安全维
4、护至关重要,而继电保护正是其中主要的保护手段之一。继电保护对电力系统的维护有重大的意义。第2章 继电保护的作用和意义随着我国电力工业和电力系统的快速发展，电力作为当今社会的主要能源，对发电厂、变电站的安全运行要求越来越高。另外，因电子计算机和通信系统的快速发展，进而加快推进了发电厂、变电站监控系统的自动化水平不断提高。在这种背景下，微机继电保护和安全自动装置成为提供电力系统安全运行和可靠供电的重要保障。当电力系统发生故障或异常时,继电保护可以实现在最短时间和最小区域内,自动从系统中切除故障设备,也可以向电力监控警报系统发出信息,提醒电力维护人员及时解决故障,这样继电保护不仅能有效的防止设备的损
5、坏,还能降低相邻地区供电受连带故障的机率。同时还可以有效的防止电力系统因种种原因,而产生时间长、面积广的停电事故,是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。2.1 继电保护的基本概念可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各方面。具体到继电保护装置，其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒动作，而在任何其它该保护不应动作的情况下，它不应误动作。继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害，但提高其不拒动和提高其不误动作的可
6、靠性的措施往往是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质的不同，拒动和误动所造成的危害往往不同。例如当系统中有充足的旋转备用容量，输电线路很多，各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时，由于继电保护装置的误动作，使发电机变压器或输电线路切除而给电力系统造成的影响可能很小；但如果发电机变压器或输电线路故障时继电保护装置拒动作，将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏，损失是巨大的。在此情况下提高继电保护装置不拒动的可靠性比提高其不误动的可靠性更为重要。但在系统中旋转备用容量很少及各系统之间和负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下，继电保护装置的误动作使发电机变压器或输电线切除时，将会引起对负荷供电的中断甚至
7、造成系统稳定的破坏，损失是巨大的。而当某一保护装置拒动时，其后备保护仍可以动作而切除故障，因此在这种情况下提高继电保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。2.2 保护装置评价指标2.2.1 继电保护装置常见状态继电保护装置属于可修复元件，在分析其可靠性时，应该先正确划分其状态，常见的状态有：正常运行状态。这是保护装置的正常状态。检修状态。为使保护装置能够长期稳定运行，应定期对其进行检修，检修时保护装置退出运行。正常动作状态。这是指被保护元件发生故障时，保护装置正确动作于跳闸的状态。误动作状态。是指保护装置不应动作时，它错误动作的状态。例如，由于整定错误，发生区外故障时，保护装置错
8、误动作于跳闸。拒动作状态。是指保护装置应该动作时，它拒绝动作的状态。例如，由于整定错误或内部机械故障而导致保护装置拒动。故障维修状态。保护装置发生故障后对其进行维修时所处的状态。2.2.2 目前常用的评价统计指标正确动作率即一定期限内(例如一年)被统计的继电保护装置的正确动作次数与总动作次数之比。用公式表示为：正确动作率=(正确动作次数总动作次 数)100%。用正确动作率可以观测该继电保护系统每年的变化趋势，也可以反映不同的继电保护系统(如220kv与500kv)之间的对比情况，从中找出薄弱环节。可靠度r(t)是指元件在起始时刻正常的条件下，在时间区间(0，t)不发生故障的概率。对于继电保护装
9、置，注意力主要集中在从起始时刻到首次故障的时间。可用率a(t)是指元件在起始时刻正常工作的条件下，时刻t正常工作的概率。可靠度与可用率的不同在于，可靠度中的定义要求元件在时间区间(0，t)连续的处于正常状态，而可用率则无此要求。故障率是指元件从起始时刻直到时刻t完好条件下，在时刻t以后单位时间里发生故障的概率。平均无故障工作时间从修复到首次故障之间的时间间隔为无故障工作时间，则其数学平均值为平均无故障工作时间。修复率是指元件自起始时刻直到时刻t故障的条件下，自时刻t以后每单位时间里修复的概率平均修复时间平均修复时间是修复时间的数学平均值。2.3 10KV供电系统继电保护10KV供电系统是电力系
10、统的一部分，它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。10KV供电系统的几种运行状况：供电系统的正常运行这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作；各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况；供电系统的故障这种状况系是指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行，并有可能使事态进一步扩大的运行状况。供电系统的异常运行这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障时的运行状况。2.4 10KV供电系统继电保护装置的任务在供电系统中运行正常时，它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据。
11、如供电系统中发生故障时，它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行。当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时地、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。2.5 几种常用电流保护的分析反时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简 单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。定时限过电流保护继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的
12、整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护 方式就称为定时限过电流保护。继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。定时限过电流保 护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只 信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保
13、护。动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。第3章 继电保护装置使用和维护继电保护装置是实现继电保护的基本条件,要实现继电保护的作用,就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置,所谓“工欲善其事,必先利其器”,有了设备的支持,才真正具备了维护电力系统的能力。因此,要做好继电保护的工作,就必须要重视保护的设备。而设备的质量问题,直接决定了继电保护的效果,因而必须对继电保护的装置提出较高的要求。3.1 继电保护装置的使用灵敏性：即要求继电器保护装置
14、,可以及时的把继电保护设备,因为种种问题而出现的故障和运行异常的情况,灵敏的反映到保护装置上去,及时有效的反映其保护范围内发生的故障。以便相关部门和人员采取及时有效的防治措施。可靠性：即要求继电器保护装置的正常,不能发生误动或拒动等不正常的现象,在继电器接线和回路接点上要保证其简练有效。快速性：即要求继电设备能在最短时间内,消除故障和异常问题,以此保证系统运行的稳定,同时可以把故障设备的损坏降到最低限度,以最快的速度启动正常设备的正常运转,避免出现由局部故障而造成全面故障的情况出现。选择性：即在要求继电器在系统发生故障后,可能选择性的断开离故障点最近的开关或断路器,有目标的,有选择性的切除故障
15、部分,在实现最小区间故障切除的同时,保证系统其它正常部分最大限度地继续运行。重要性：不仅要在选用上考虑其是否达到基本运行条件的要求,还要在日常的检测和维护上做好工作。首先,要全面了解设备的初始状态。继电保护设备的初始状态,影响其日后的正常和有效运行。因此必须注意收集整理设备图纸、技术资料以及相关设备的运行和检测数据的资料。对设备日常状态的检修,要对设备生命周期中各个环节都必须予以关注,进行全过程的管理。一方面是保证设备正常的、安全有效的使用,避免投入具有缺陷的设备。同时在恰当的时机进行状态检修,以便能真正的检测出问题的所在,并及时的找到应对方案。另一方面,在设备使用投入前,要记录好设备的型式试
16、验和特殊试验数据、各部件的出厂试验数据、出厂试验数据以及交接试验数据和运行记录等信息。其次,要对设备运行状态数据进行及时全面的统计分析。首先要了解设备出现故障的特点和规律,进而通过对继电保护装置运行状态的日常数据的分析,预先判断分析故障出现的部分和时间,在故障未发生时,及时的排查。因此状态检修数据管理就显得非常重要,要把设备运行的记录、设备状态监测与诊断的数据等结合起来,通过正确的完整的技术数据进行状态检修。通过数据的把握和设备运行规律的把握,可以科学地制定设备的检修方案,提高保护装置的安全系数和使用周期,保证电力系统的正常运行。再次,要了解继电设备技术发展趋势,采用新的技术对设备进行监管和维
17、护。在电力事业高度发展,继电保护日益严峻,继电保护设备不够完善的情况下,必须加强对新技术的应用,唯此才能保证保护装置的科学有效,在电力系统的保护中发挥应有的贡献。目前我国在线监测技术上,使用还不够成熟,在日常的状态检修工作中还不能做出准确的判断,只能依靠在线数据与离线数据的相互配合,进行综合分析评价。因此,对各种新技术的使用是必要的,比如在离线监测装置和技术上的使用,运用红外热成像技术、变压器绕组变形测试等,进行日常的设备监测与维护,可以更有效的分析设备的状态,有利于设备和系统的安全。3.2 继电保护装置的维护3.2.1 日常维护当班运行人员定时对继电保护装置进行巡视和检查，对运行情况做好记录
18、。 建立岗位责任制，做到人人有岗，岗岗有人。 做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行，防止误碰运行设备，注意与带电设备保持安全距离，避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。 对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次，对差动保护要记录差动电流值。 定期对保护装置端子排进行红外测温，尽早发现接触不良导致的发热。 每月对微机保护的打印机进行检查并打印。 每月定期检查保护装置时间是否正确，方便故障发生后的故障分析。 定期核对保护定值运行区和打印出定值单进行核对 3.2.2 故障处理要点 电力系统中继电保护的工作是一项技术性很强的工作，如果只想学会对设备的调试并不难，而一旦出现异常现象，想
19、处理它却并非易事。它要求工作人员有扎实的理论基础，更要有解决处理故障的有效方法。一个合适的方法在工作中能帮你少走弯路，提高效率，可以说继电保护技术性很大程度上体现在故障处理的能力上。因此，如何用最快最有效最安全的方法去处理故障，体现技术水平，成为广大继电保护工作者所共同要探讨的课题。下面是常用的几种故障处理方法。 直观法：处理一些无法用仪器逐点测试，或某一插件故障一时无备品更换，而又想将故障排除的情况。比如10KV开关柜分或拒合故障处理。在操作命令下发后，观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作，说明电气回路正常，故障存在机构内部。到现场如直接观察到继电器内部明显发黄，或哪个元器件发出浓烈的焦味等便可
20、快速确认故障所在，更换损坏的元件即可。 掉换法：用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件，来判断它的好坏，可快速地缩小查找故障范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。当一些微机保护故障，或一些内部回路复杂的单元继电器，可用附近备用或暂时处于检修的插件、继电器取代它。如故障消失，说明故障在换下来的元件内，否则还得继续在其它地方查故障。如一条110kV旁路LFP-941A微机保护运行指示灯忽闪忽灭，并不打印任何故障报告，很难判断为何故障。正好附近有备用间隔，取各插件相应对换，查出故障在CPU插件上。用此项方法，要特别注意插件内的跳线、程序及定值芯片是否一样，确认无误方可掉
21、换，并根据情况模拟传动。排除法：将并联在一起的二次回路顺序脱开，然后再依次放回，一旦故障出现，就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路，直至找到故障点。此法主要用于查直流接地，交流电源熔丝放不上等故障。如直流接地故障。先通过拉路法，根据负荷的重要性，分别短时拉开直流屏所供直流负荷各回路，切断时间不得超过3秒，当切除某一回路故障消失，则说明故障就在该回路之内，再进一步运用拉路法，确定故障所在支路。再将接地支路的电源端端子分别拆开，直至查到故障点。如电压互感器二次熔丝熔断，回路存在短路故障，或二次交流电压互串等，可从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离，此时故障消除。然后逐个
22、恢复，直至故障出现，再分支路依次排查。如整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上，则可通过各块插件的拔插排查，并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。又例如保护装置发控制回路断线信号，可以在保护屏用万用表测量到开关柜电缆的合、分闸回路的电位，初步就可以判断故障点在开关柜还是在保护装置上，然后进一步进行故障排除。第4章 电力系统继电保护技术发展的前景我国继电保护技术的发展是随着电力系统的发展而发展的,电力系统对运行可靠性和安全性的要求不断提高,也就要求继电保护技术做出革新,以应对电力系统新的要求。熔断器是我国最初使用的保护装置,随着电力事业的发展,这种装置已经不再适用,而继电保护装置的使用,
23、是继电保护技术发展的开始。我国的继电保护装置技术经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式的发展历程。 随着科技时代的来临,我国的继电保护技术,也开始走向了科技时代。在未来的一段时间内,我国继电保护的技术主要是朝微机继电保护技术方向发展。 与传统的继电保护相比,微机保护有其新的特点。一是全面提高了继电保护的性能和有效性。主要表现在其有很强的记忆力,可以更有效的采取故障分量保护,同时在自动控制等技术,如自适应、状态预测上的使用,使其运行的正确率得到进一步提高。二是结构更合理,耗能低。三是其可靠性和灵活性得到提高,比如其数字元件不易受温度变化影响,具有自检和巡检的能力,而且操作人性化,适宜人为操作
24、。而且可以实现远距离的实效监控。 微机继电保护技术的这些特点,使得这项技术在未来有着广阔的发展前途,特别是在计算机高度发达的21世纪,微机继电保护技术将会有更大的拓展空间。在未来继电保护技术将向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展的趋向发展。 我国应当在继电保护技术上增加投入,以便建立一套适应现代电力系统安全运行保障要求的继电保护技术,在继电保护装置的使用上要注意及时的更新,适应我国各方面对电力安全使用的要求,为在未来切实的做好继电保护工作提供最基本的设备支持。同时还应该掌握世界继电保护技术的发展,在微机继电保护技术上进一步的增强研究引进的力度,使我国的电力系统的安全
25、系数达到世界先进水平,为我国强势的经济增长速度提供更完善的电力支持。第5章 结论继电保护对我国电力系统的安全运行,起着不可替代的作用,在我国经济持续发展,对电力要求不断增大的情况下,要做好继电保护工作,就要从各方面对继电保护的基本任务和意义,以及起保护作用的继电保护装置有深刻的了解,并要及时掌握未来技术发展的方向。随着科技时代的来临,特别是电子技术、计算机技术和通信技术的发展,我国继电保护技术主要是朝微机继电保护技术方向发展。继电保护是电力系统的安全卫士，是保证安全正常、稳定运行的有利手段，目前已经得到了广泛的应用，随着科学技术的不断进步，继电保护技术日益呈现出向微机化，网络化，智能化，保护、
26、控制、测量和数据通信一体化发展的趋势，提高供电的可靠性。第6章 参考文献1 工厂供电第2版 刘介才编，机械工业出版社，2007年2月2 工厂供用电设计手册 刘介才编，机械工业出版社，2005年3月3 实用继电保护技术 方大千编，人民邮电出版社，2004年10月4 低压电工实用技术 郭仲札编，机械工艺出版社，2006年1月5 低压电器及其应用 郑凤翼编，人民邮电出版社，2006年11月6 高压电网继电保护原理与技术第二版 朱声石编，电力出版社，1995年7 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 熊炳耀编，中国电力出版社，1993年8 电力系统继电保护原理与应用下册 尹项根、曾克娥编，华中科技大学出版社，2001年9 继电保护自动装置及二次回路 熊为群编，电力工业出版社，1981年致谢本文是在我的指导老师的精心指导下完成的。无论在选题、确定研究内容，还是在研究过程中都凝聚了老师的辛勤与汗水。导师渊博的知识、活跃的学术思想、严谨求实的治学态度、丰富的教学经验、敏锐的科学前瞻性使我受益很多，导师的谆谆教海和精心指导将使我永生难忘。指导老师教导我学习的同时还指导我正确的工作态度和方法，从他身上我可以感受到一个真正科学工作者的一丝不苟，这对我一生都受益匪浅。在此我要向指导老师表示最诚挚的敬意和谢意。- 12 -