特高壓電力旗下的繼電保護測試儀可以幫助眾多電力工作者更加方便的進行各類電力測試。

當電力系統部件（如發電機、線路等）或電力系統本身發生危及電力系統安全運行的故障時，能夠及時向運行值班人員發出警告信號，或直接向控制系統發出斷路器跳閘命令終止這些事件在開發一種自動化措施和設備。實現這種自動化措施的成套設備通常稱為繼電保護裝置。

本期介紹繼電保護的基本原理、基本要求、基本任務、分類及常見故障分析與處理。

一、基本原理

繼電保護裝置必須具有正確區分被保護元件是正常運行還是故障，是在保護區內還是在保護區外的功能。要實現這一功能，保護裝置需要根據電力系統故障前后電物理量變化的特性。

電力系統發生故障后，工頻電量變化的主要特點是：

1) 電流增加

短路時，故障點和電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將從負載電流增加到大大超過負載電流。

2) 降壓

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，越接近短路點電壓越低。

3）電流與電壓相角的變化

正常運行時，電流與電壓的相位角為負載的功率因數角，一般為20°左右。三相短路時，電流與電壓的相角由線路的阻抗角決定，一般為60°～85°。保護反方向三相短路時，電流與電壓的相角為180°+（60°～85°）。

4) 測量阻抗變化

測量阻抗是測量點（保護裝置）的電壓與電流的比值。正常工作時，被測阻抗為負載阻抗；金屬短路時，被測阻抗變為線路阻抗，故障后被測阻抗顯著下降，而阻抗角增加。

當發生不對稱短路時，會出現相序分量。例如，兩相和單相接地短路時，會出現負序電流和負序電壓分量。單相接地時會出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時不會出現。通過短路故障時電量的變化，可以構成各種原理的繼電保護。

此外，除上述反應工頻電量保護外，還有反應非工頻電量保護，如氣體保護。

二、基本要求

繼電保護裝置要完成其任務，在技術上必須滿足選擇性、快速性、靈敏度和可靠性四項基本要求。作用于繼電脫扣的繼電保護應同時滿足這四項基本要求，繼電保護設備作用于信號并僅反映異常運行情況，可以降低四個基本要求中的一些。

1.選擇性

選擇性是指當電力系統中的設備或線路發生短路時，其繼電保護只會將故障設備或線路從電力系統中切斷，當故障設備或線路保護或斷路器拒動時，應將相鄰設備或線路線路保護將故障切斷。

2.快速行動

快速動作是指繼電保護裝置應能盡快排除故障，從而減少設備和用戶在大電流、低電壓下的運行時間，降低設備的損壞程度，提高系統并聯運行的穩定性。

一般來說，必須快速排除的故障包括：

1）使電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值（一般為額定電壓的0.7倍）。

2）大容量發電機、變壓器、電動機內部故障。

3）中低壓線路截面過小，避免出現過熱、不允許延時切斷的故障。

4）可能危及人身安全并對通訊系統造成強烈干擾的故障。

故障排除時間包括保護裝置和斷路器的動作時間。一般快速保護的動作時間為0.04s～0.08s，最快為0.01s～0.04s，而一般斷路器的脫扣時間為0.06s～0.15s，最快為0.02s～0.06s。

對于響應異常運行條件的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而是根據選擇性條件延遲發送信號。

3. 靈敏度

靈敏度是指在電氣設備或線路的保護范圍內發生短路故障或異常動作時保護裝置的反應能力，用靈敏度系數來衡量保護裝置的靈敏度。

能滿足繼電保護靈敏度的要求，在規定的故障范圍內，無論短路點的位置和短路的類型、短路點和過渡電阻如何，都能反映動作，這要求不僅系統運行在三相短路時能可靠動作，在系統最小運行模式下經過較大的過渡電阻后兩相或單相短路故障時也能可靠。

系統最大運行模式：

在被保護電路末端發生短路時，系統等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大運行模式。

系統最低運行模式：

在相同的短路故障情況下，系統的等效阻抗最大，通過保護裝置的短路電流為最小運行模式。

4. 可靠性

可靠性，包括安全性和可靠性，是繼電保護最基本的要求。

1) 安全

要求繼電保護可靠，不需要時不動作。

2) 可靠性

要求繼電保護在規定的保護范圍內發生應動作的故障時能可靠動作，即不拒動。

繼電保護誤動作和拒收會給電力系統帶來嚴重危害。即使是相同的功率元件，隨著電網的發展，保護誤動作和拒收對系統的影響也會發生變化。

以上四項基本要求是繼電保護設計、配置和維護的基礎，也是繼電保護分析評價的基礎。這四項基本要求相互關聯，但往往相互矛盾。因此，在實際工作中，根據結構電網和用戶的性質，辯證統一。

基本任務

電力系統繼電保護的基本任務是：

1、自動、快速、有選擇地從電力系統中排除故障部件，防止故障部件損壞，快速保證其他無故障部件的正常運行。

2、對電氣元件的異常運行狀態作出反應，并根據運行維護情況（如是否有人定期值班）對信號進行操作，以便值班人員及時處理，或進行調整由裝置自動進行，或將繼續運行會造成損壞或發展為事故的電氣設備拆除。此時一般不需要保護快速動作，而是根據對電源的損壞程度而定系統及其部件，提供一定的延時，以免因不必要的動作而造成暫時的短時操作波動和誤操作造成的干擾。

3、繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動裝置配合，在條件允許的情況下，采取預定措施，縮短停電時間，盡快恢復供電，提高電力系統運行的可靠性.

四、分類、

繼電保護可分為以下四種方式：

一、按保護對象分類

電力線路保護和主要設備保護（如發電機、變壓器、母線、電抗器、電容器等）。

2、按保護功能分類

短路故障保護和異常動作保護。前者可分為主保護、后備保護和輔助保護；后者可分為過載保護、退磁保護、失步保護、低頻保護和非全相運行保護。

3、保護裝置比較和運算處理的信號量分類

有模擬保護和數字保護，所有機電式、整流式、晶體管式和集成電路式（運放）保護裝置，它們直接反映連續模擬量的輸入信號，屬于模擬保護；采用微處理器和微機的保護裝置，將模擬量采樣轉換為模擬/數字量后反映離散數字量的，屬于數字保護。

4、按保護作用原理分類

過流保護、低壓保護、過壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、縱向保護、氣體保護等

五、異常

當發現繼電保護動作異常或有缺陷時，除加強監測外，應將其出口壓片返回可能引起誤動作的保護，然后聯系繼電人員進行處理。

出現下列異常情況，應及時退出：

1.母差保護

當發送“母線差交流斷開”和“母線差直流電壓消失”信號時；當母線不平衡電流不為零時；母線開關系列無專用旁路母線，以代替線路操作和反向操作。

2.高頻保護

當直流電源消失時；周期性通道測試參數不符合要求；設備故障或通道信號異常無法返回時；側母線切換操作過程。

3.距離保護

當所采用的PT停止運行或三相電壓回路斷開時；正常情況下輔助磁流過大、過小；當負載電流超過相應區段的保護允許電流時。

4.微機保護

當主報警燈亮，且四種保護（高頻、距離、零序、綜合權重）之一亮時，退出相應保護；如果兩個cpu故障，設備應退出所有保護；所有信號報警插件的燈不亮。如果電源指示燈熄滅，則表示直流消失。退出出線壓板，待直流電源恢復后再投入。如果CPU正常，說明保護與接口CPU之間的通訊電路異常，退出CPU巡檢開關處理。如果信號沒有返回，說明CPU有致命缺陷，退出保護出口壓板，斷開巡檢開關處理。

5.氣體保護

變壓器運行中加油、濾油或更換硅膠；輸入維護后地下油泵或油冷卻器（散熱器）排油；需要打開呼吸系統閥門或放油塞，或清洗加濕器;當有人在油管上工作時。

繼電保護常見故障分析

1、電流互感飽和故障

ct的飽和對電力系統的繼電保護影響很大。隨著配電系統設備終端負載容量的增加，如果發生短路，短路電流會很大。如果系統短路在終端設備區域附近，電流可能是ct單次額定電流的100倍以上。在正常短路的情況下，ct的誤差隨著一次短路電流倍數的增加而增大。當電流斷路保護降低靈敏度時，可能會阻止操作。當電路短路時，電流互感器電流飽和，電流互感器二次感應電流很小或接近于零， 

2、開關保護設備選用不當

開關保護設備選型是一項非常重要的工作，目前大部分配電在高負荷密度地區設置開關站，即采用變電站-開關站-配電變壓器供電和輸電方式。在繼電保護的開關站不是自動化的，應多采用負荷開關或與其相結合的繼電設備系統作為開關保護設備。 

七、繼電保護故障處理方法及措施

1、常見繼電保護故障處理方法

1）代換法

通過將被認為有故障的部件替換為完好部件來判斷部件的好壞，可以迅速縮小故障查找范圍。 

2）參考方法

通過比較正常設備和異常設備的技術參數，找出異常設備的故障點。該方法主要用于檢查定值驗證過程中測試值與預期值相差較大的接線錯誤和故障.當改造和設備更換后二次連接不能正確恢復時，可參考同類設備的連接。如果在繼電器恒值校驗過程中發現某個繼電器與設定值相差較遠，則不容易做出判斷。如果繼電器特性不好，應調整繼電器上的刻度值。同一儀表可用于測量同一電路的其他類似繼電器進行比較。

3) 短接

短接用于一段或部分電路回路，判斷故障是否存在于短接范圍內或其他地方，從而確定故障范圍。此方法主要用于電磁鎖故障、斷路、切換繼電器不工作，判斷控制轉換開關觸點是否完好。 

2、保證繼電保護正常動作的措施

合理的人員配置，使人員調度和協助工作順利進行，明確人員工作目標，保證用電正常運行；完善規章制度，根據繼電保護的特點，完善和完善各項規章制度。保護裝置運行管理、繼電保護設備臺賬、運行維護、事故分析、定期檢查、缺陷處理等檔案逐步采用計算機管理跟蹤檢查，嚴格考核，實行獎懲；二次設備狀態監測的方法是易于實現綜合自動化變電站繼電保護狀態監測。