继电保护原理与应用
1.2.2 我国继电保护原理与应用发展现状
我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科院起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输 电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方 面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机、变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通 大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中。
1.3 本文的主要内容
本文研究的是变压器继电保护中存在的若干问题。 全文共分为三章，各章内容简介如下：
第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；
第二章继电保护概况，介绍了继电保护基本概念及工作原理，继电保护性能要求，继电保护分类，继电保护运行与维护；
第三章电力变压器继电保护应用，简述电力变压器的故障类型及保护方式，电力变压器保护的配置，电力变压器保护中存在的问题，电力变压器继电保护发展趋势；
文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。
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2 继电保护概况
2.1 继电保护基本概念及工作原理
在电力系统运行中，由于外界因素和内部因素都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时异步运行等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。
继电保护的工作原理，是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成，电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：
（1）电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
（2）电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
（3）电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°。
（4）测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点（保护安装处）电压与电流之比值，正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。
2.2 继电保护性能要求
继电保护装置的工作职能和工作方式决定了自动化装置必须遵循可靠、灵敏、快速、及有选择性的特性。当电力系统和设备发生故障时，要求继电保护装置能最大限度的降低故障对设备的损坏程度；同时继电装置好要根据电气系统在非正常工作运行维护中采取发出的不同的信号，自动将运行设备进行调整或切除容易引起事故的电气设备，及时对系统进行提醒、规范和预防在操作中故障的出现，使其设备处在正常的工作状态下运行。
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1.可靠性。当电力系统在正常的运行状态下，保护装置实施对装置进行监督，在发生故障的情况下采取正确的防护措施。必须严格要求继电保护装置的可靠性，才能发挥继电保护装置的保护功能。因此可见，继电保护装置的可靠性是衡量电气系统能否正常运行的最基本的标准，在任何电力设备在无继电保护的状态下都不能运行。
2.灵敏性。灵敏性是整个电力系统安全运行的保障，只有在运行中减轻设备的故障率和受损程度，才能将受损范围缩小到最低值，从而提高继电保护系统的稳定性与灵敏度。灵敏系数的标定通常体现在设备在保护范围内不正常运行状态继电保护装置的应变能力，通过灵敏度的保护从而提高设备自动投入的效果，是生产过程中的设备和经济损失比降到最低。
3.快速性。快速性是指在设备发生故障后的修复能力，在设备运行中发生故障后能及时对故障进行修复，保持电力系统的继电能高效稳定的运行。电力系统的机电保护系统在处理和防范系统故障方面要求迅速切断短路故障线路，降低线路受损程度和系统中存在的其它危险系数。
4.选择性。电力系统在运行过程中发生故障时，继电保护装置对故障进行分析和数据分析，对发生故障的设备和线路进行定位切除，保护电力系统的稳定供电和用电需求。在处理故障的过程中，保护装置应根据故障点最近的断路器进行线路切除，只有被故障设备和线路本身的保护拒绝时，才允许由临近的线路或故障设备进行故障切除。
2.3 继电保护分类
继电保护可按以下4种方式分类。
①按被保护对象分类，有输电线保护和主设备保护(如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护)。
②按保护功能分类，有短路故障保护和异常运行保护。前者又可分为主保护、后备保护和辅助保护；后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。
③按保护装置进行比较和运算处理的信号量分类，有模拟式保护和数字式保护。一切机电型、整流型、晶体管型和集成电路型（运算放大器）保护装置，它们直接反映输入信号的连续模拟量，均属模拟式保护；采用微处理机和微型计算机的保护装置，它们反应的是将模拟量经采样和模/数转换后的离散数字量,这是
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数字式保护。
④按保护动作原理分类，有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、高频（载波）保护等。
2.4 继电保护运行与维护
（一）继电保护运行维护的原则
（1）保证系统运行的安全。在继电保护装置的运行中，需要遵守的最基本原则就是确保电力系统的安全运行，这也是最重要的运行维护原则。因此在对继电保护装置进行维护时，需要对其状态进行检修，并做好相应的 监测工作，对于继电保护装置的运行周期进行一定的调整，以确保继电保护装置能够持续发挥其保护作用。
（2） 做好宏观规划，将运行维护管理工作落实到实处。由于继电保护装置的运行维护是一项既复杂又系统的工作，但目前却并没有形成一套较为完善的运行维护管理体系，为了能够保证继电保护装置可以充分发挥其保护作用，就需要做好整体的宏观规划，并将规划逐步分层的落实到每个管理环节，并不断积累经验，提高运行维护管理水平。
（二）继电保护运行的具体维护
（1）加强继电保护装置运行中的异常现象监视，并将具体情况及时报告给主管部门。
（2）在检修过程中，应在与相关负责人协商一致后，再进行检修必要的分合开关操作，以免出现人为因素的故障，使得检修适得其反。
（3）及时查明继电保护动作开关跳闸的原因，对保护动作的情况作进一步了解，并在故障排除而滇西李彤回复运行后复归全部掉牌信号，做好故障发生、原因分析及具体排除措施等所有内容的实时有效的记录。
（4）对于继电保护装置的操作权限，值班人员只有开关的切换或转换、压板接通或断开及保险卸装等，不能做多余的违规操作，若出现不在操作权限内的异常状况，应及时断开开关并与相关负责人联系。
（5）根据《电气安全工作规程》规定并结合现场的设备图纸进行二次回路上的所有工作，并根据相关规定进行对传统变电站二次设备的定期检修，确保继电保护装置及其二次回路接线完好。
（三）提高继电保护可靠性的有效措施
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（1）增加对继电保护的投入
在科学技术的大力支持下，新的技术与设备层出不穷，要提高继电保护运行的可靠性，不只要注重对装置投运后的维护，还要合理选用继电保护装置，将有高技术含量的新型装置应用到电力系统运行中，不断完善电力系统运行的电气设备。
（2）加强对继电保护运行的日常维护。
电力系统运行中发生故障的现象是具有随机性的，并不能准确定，这就要在日常运行中多加注意与监测，尤其是对能有效防止故障或事故发生与扩大的继电保护的日常监测。定期对继电保护装置及其二次回路进行有效校验与检查，综合提升继电保护运行维护水平。
（3） 强化对检修人员的素质与业务技能的培训
要提高继电保护可靠性，就要注意对继电保护装置的检修，而这对检修人员的综合素质及业务技能有很高的要求。必须对加强检修人员的素质与业务技能的培训，并通过专业的技能培训与有效的考核方式等，提高检修人员的综合素质及业务技能，熟知检修操作过程与规章制度要求。
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