刍议电力系统继电保护技术

刍议电力系统继电保护技术

闫宇坤

大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司  河北张家口  075000

摘要：电力行业发展中，电力系统是其中的一种重要的基础设施，如今电力需求量明显提升，要想维护电力系统实现稳定运作，要借助继电保护技术预防问题发生，精准处理电力故障。本文主要围绕继电保护技术展开，基于电力系统，分析继电保护的工作原理，探究技术应用要点，最大化发挥继电保护技术的作用，减少安全风险出现，促使电力系统能够稳定运行。

关键词：母线保护；电力系统故障；继电保护设备；接地保护；预警提示

引言：电力系统处于运行状态时，继电保护技术投入应用后，即便系统中的设备出现不正常的情况，也能及时发出预警提示，为系统的安全运作带来处置举措。遇到故障问题时，继电保护技术能够起到检测、判断的作用，自动执行设定的保护举措，为了避免影响其他设备、电路等，还能实现切断操作，在整个电力体系中有利于维护线路、设备的安全。

1 电力系统的继电保护分析

1.1工作原理分析

对于电力系统，当处于运行的状态时，很可能在局部位置产生阻碍系统运行的因素，此时继电保护装置开始响应，找出存在问题的元件，快速展开切割处理，从而防止影响其他部分，与电力系统保持分离的状态，促使消极影响被限制在可控范围内，防止大范围产生电力停止输送的问题。继电保护处于现实运行状态中，工件因出现异常而不能执行工作，此时的继电保护设备能够带来处理举措，将现场的情况以警示讯号的形式传递给相关人员，同时在提示中还会请求跳闸，相关责任人也可以利用继电保护找出不正常的元件，从而准确替换，限制故障问题的发生[1]。

1.2主要技术分析

1.2.1电流保护

在众多保护手段中，电流保护属于比较基础的一类方式，这一技术主要面向线路，或者面向设备，预先为电流设定标准值，通过和现实中产生的电流加以比对，当后者大于前者，那么其中的保护装置会开始作用。

1.2.2电压保护

电压保护方式应用频率也比较高，它能够稳定系统中的电压条件，防止出现高于标准值的情况，或者出现低于标准值的情况，保护设备不受电压的波动而出现损坏的情况，对电力系统有着较强的维护作用。

1.2.3差动保护

这一保护技术应用范围较为广泛，一般对一些规模较大的设备能够起到有效的保护作用，比如，发电机、变压器，这一技术的原理相对简单，针对设备的两侧，从其中的电流差加以保护，比较预先设定好的数值，如果不相符，那么相关起到保护作用的装置便会开始动作。

1.2.4功率方向保护

这一保护方式中，当出现不正常的情况，借助此种情形下体现出的功率方向，根据其中的波动变化，从而找出异常情况出现的位置，具体投入应用时，体现比较灵活的效果，对于系统维护起着重要的作用。

2 探究电力系统运作期间继电保护技术的安全运用要点

2.1线路的接地保护应用

线路接地保护技术是用于检测电力系统中线路的接地故障，并迅速切除故障区段，保护设备和人员安全的一种保护技术，如果想要建立比较稳定的线路环境，那么就要在电力系统中应用继电保护。线路接地保护系统通过检测线路中的接地电流或接地电压来判断是否存在接地故障，一旦检测到接地故障，保护系统会迅速切除故障区段，以防止故障扩大和对系统造成更严重的影响。典型的线路接地保护系统包括接地电流互感器、接地电压互感器、故障信号处理单元、保护继电器以及断路器等组件，这些组件共同协作，实现对接地故障的检测和切除。在进行线路接地保护时，一般会采用大电流和小电流这两种保护方式，其中大电流会导致接地线承载的电流变大，那么为了避免接地线被破坏，就要在继电保护装置中切断电源，使接地线的自身压力得到合理的控制。线路接地保护可以采用不同的检测方法，包括电流比率法、电压比率法、阻抗比率法等。这些方法根据电力系统的特点和要求，选择合适的检测手段来实现对接地故障的准确检测和定位。当线路接地保护系统检测到接地故障时，会触发保护动作，包括对故障区段进行切除、发送告警信号以及记录故障信息等，这些保护动作能够快速有效地保护电力系统的安全运行[2]。

2.2变压器的应用

变压器在电力系统中起着将电压从高电压向低电压或者反向转换的重要作用，为了确保变压器的安全运行以及电力系统的稳定运行，需要配备相应的继电保护技术。变压器保护技术主要针对变压器本身的内部故障，以及与变压器相关的电力系统故障，如发生短路、过电流、过载等故障时就会应用变压器来进行保护。变压器内部故障包括绕组短路、接地故障、绝缘击穿等情况，针对这些故障，通常采用差动保护、绝缘检测保护等技术来实现对变压器内部的快速保护。变压器周围的电力系统故障也可能对变压器产生影响，如输电线路的短路、过电流等，这时，就可以采用过电流保护、跳闸保护等技术来确保变压器在外部故障时的安全运行[3]。变压器在长时间高负载运行时，可能会出现过载情况，影响其安全运行，为此，需要配备过载保护技术，监测变压器的负载情况，并在超出额定负载时采取相应的保护措施。变压器保护中最重要的保护方法为差动保护，主要是通过比较变压器的输入端和输出端的电流来检测任何异常。正常情况下，输入端和输出端的电流应该是相等的，因为电流在变压器中是按比例变换的。如果存在内部故障，例如绕组短路或接地故障，将导致输入输出电流不平衡，从而触发差动保护动作。差动保护对于内部故障的检测非常敏感，它可以快速准确地检测到绕组间的任何不平衡，即使故障发生在变压器深处也能及时发现。

2.3母线保护中的应用

纵观电力系统，其中含有变压器设备，还存在着发电机、负荷等，它们之间的连接需要母线提供支持，因此，为了实现电力系统的稳定运作，要保护母线，此时需要依托继电保护技术。当投入母线保护的过程时，一般来讲，主要应用差动保护处理技术，这一技术凭借电流之间存在的不同来展开，进而维护母线，保护变压器等装置。实行差动保护的方式时，相关人员要找到母线的两侧，一边进行电流互感器的安装，一边进行继电器的安装。关于前者，能够敏锐处理母线中的电流信号，经过深层转换，形成了低电平信号，接下来经过输送到达继电器中。此时的继电器开始响应，针对信号实行对比，当察觉电流之间有着不同之处，就可以明确保护区域的情况，这里存在着故障问题，继电器会进一步快速发出信号，促使断路器展开相关操作。

2.4发电机中的应用

当电力系统处于运行的阶段，电能主要来自发电机，故而有必要对发电机进行维护。当执行保护手段时，过流保护的应用频率较高，属于一类较为基础的方式，当发电机不能正常运作，出现短路问题时，能够以最快的速度将有问题的电路切断，保护发电机设备。此外，还能借助欠电压的保护手段，发电机处于运行状态时，关于输出电压，如果不断减少，过度减少会导致其中的励磁系统不能像往常那样发挥作用，影响系统中电力的供应。执行欠电压保护方式，能够用最短的时间通过检测手段找出问题，将电路断掉。此外，还能利用的方式为过电压保护，此时需要观察发电机，当负载值出现变化，或者快速降低，或者电力停止供应，面对这样的情况，进行电路切断处理，保护设备不受损坏。

结论：通过上述分析可知，针对电力系统，要想保证运行过程安全、稳定，要把握继电保护的工作原理，合理化选择保护技术，在系统中实现针对性处理，比如线路的接地保护、变压器的应用，发挥技术的检测、判断功效，以自动状态执行处理动作，保护系统中的其他设备、电路，真正实现电力系统的维护。

参考文献：

[1]罗永峰,曾昕,唐军,等.智能化电力系统继电保护技术的应用探析[J].信息系统工程,2023(12):40-43.
[2]陈征宇.人工智能背景下的电力系统继电保护技术分析[J].科学与信息化,2022(7):108-110.
[3]郑玉平,吕鹏飞,李斌,等.新型电力系统继电保护面临的问题与解决思路[J].电力系统自动化,2023,47(22):3-15.