继电保护的基本概念篇1
关键词：继电保护维护故障处理
中图分类号：TM7文献标识码；A文章编号：1007-3973(2011)009-047-02
1继电保护的概念
继电保护是为了对电力系统或电力系统的组成元件，例如发电机，变压器和电路等电设备，进行保护，防止它受到电力系统在遇到故障的时候引起的异常运行情况所引起的损害，并对该情况产生的原因以及产生对策的探讨。
继电保护的基本任务是：当电力系统发展故障影响运行时，能够在最短的时间内发出信号通知工作人员进行故障排除或自动的对故障进行切除或降低危害，以降低设备的损害程度，而给周围地区带来用电的不便及影响。
2继电保护装置的评价指标
继电保护装置是一种常用的保护电力系统的装置，为了对其工作心梗进行测量，因此设定了评价指标来衡量继电保护装置的性能。
(1)继电保护装置组成元件都是可修复的，所以对启动各个状态进行可靠性的分析，而继电保护装置的状态通常是以下几类，第一类正常运行的状态，这是我们所要求的最佳状态。第二类是检修状态，这种状态是对继电保护装置的日常使用进行必要的检查，以保证它的正常运行。在进行检修的时候，装置保持停止运行状态。第三类是正常运作状态，处于这个状态的装置虽然发生了故障，但是仍然能够动作与跳闸状态。第四类是错误运行状态，在这一状态时，继电保护装置应该处于停止运行的状态，但是它仍然是运作的状态，所以称之为错误运行状态。第五类是拒动状态，它与错误运行状态相反，应该运行而拒绝运动。第六类是维修状态，对发生故障的继屯保护装置进行维修时所处的状态。以上这六种状态是继电保护装置常见的状态，利用每种状态的特定而继电保护装置进行工作性能评价只是最基本的评价指标。
(2)除了根据状态进行评价，还有以下七种指标作为继电保护装置的评价指标，这几种指标别量化，更具科学性。第一种是用继电保护装置在在一定的时间内，用正常运作的次数与总次数的比值来衡量，我们称之为正确运作率。通过正确运作率可以对继电保护装置在一定时期内的运作变化趋势进行观测，同时也可用来对不同类型的装置进行比较。第二种是可靠度。表示能够在记录时间开始时正常运行的组件在一段时间内不发生故障而正常运行的概率。在用这个指标进行评价的时候要注意首次发生故障的时间，不然容易造成指标偏大或者偏小。第三种是可用率，就是在初始时间正常工作的情况下，继电保护装置正常工作的概率，它与可靠率不同的是可靠率是在一定的时间间隔内的概率，而可用率并不需要这个条件。第四种是故障率，它与可靠率相反，是对故障的表示方式，记录的是在一段时间内继电保护装置发生故障的概率。第五种是平均无故障时间，从正常运行的时间开始到首次发生故障的时间为无故障时间，而无故障时间的长短就是用于评价继电保护装置的指标。第六种是修复率，指装置在一定的时间间隔内被修复的概率。第七种是平均修复时间，是对修复时间求期望所得到的数值，比修复时间更具准确性。
3继电保护的维护和管理
继电保护作为电力系统的重要装置，保证电力系统的正常供电，而微机装置是继电保护的重要组成元件，因此，要对继电保护进行维护与管理就要对微机装置进行维护。
(1)对微机装置加强抗电磁干扰防护，以防止信号对微机进行干扰。在电力系统中，必须使用电磁干扰防护装置对微机装置进行保护，按照微机装置安装的要求，而且所安装的电缆要外带屏蔽防护层，其中最重要的是屏蔽的两端要与地面接触。因为如果电缆的线路过长，当其中的一段与地面接触时，所产生的电流会对微机装置产生干扰，造成拒动。此外，还要对微机装置进行优化，对其组成元件进行合理的制造提高它们的质量。尤其是要提高它们的抗干扰性，以免受到外信号的干扰而对保护装置的作用发挥产生阻碍。
(2)要按照规定安装微机装置的接地设置。由于微机装潢的内部电路，所以它受到外部磁场电场的干扰的概率极大，而且让微机装置的外壳与地面接触可以提高微机运行环境，而且，微机装置极易容易受到干扰，每当遇到这种情况，就要对干扰源进行抑制，由微机自动发挥出的检测功能对自身进行自我保护，然后有转移人员来提高微机保护装置的抗干扰性。除此之外，对于微机装置的容错技术，也要进行优化设计，其原则是用多余的设备同时运行，对装置的运行进行补充，使其不间断。在微机装置中运用容错技术的目的是为了提高微机装置的非常规的高可靠性。
(3)对微机装置的维护措施。以降低出现错误的概率。为了保证微机装置的自动保护功能，要对它的一些参数进行设定，而且对其进行操作是要由专业人员凭借密码进行，同时对操作人员的姓名等信息进行记录。
第四，对继电保护装置的整体进行日常的维护。首先，安排专业人员对继电装置进行检查，保证它的日常正常运行。其次，对每个岗位都要设置人员，保证人人在岗。第三，要保证继电保护装置的日常卫生，有专业人员对其安装所在地进行清扫，当时在清扫的时候不要误碰到装置，以免影响正常运行，并要与其他电设备保持距离，避免产生干扰短路。第四，保证微机的电流，电压的正常值，并对他们进行记录。
4继电保护装置故障处理的方式
继电保护是一项非常具有技术性的工作，只要经过培训按照规范要求就会对该设备进行调试。但是如果出现了故障，那么对它在进行处理就会非常困难，所以，继电保护人员要具有一定的理论与实践基础，同时要有一个合理有效的解决办法，能够提高工作效率，所以说，继电保护的技术性并不是体现在安装上，而是体现在维修上。因此，用有效的方法对故障进行正确的处理才是继电保护人员所应该探讨的问题，以下是对继电保护故障的处理办法。
(1)直接法。这种方法最简单，同时也是最花费时间的方法，就是对继电保护的每个元件进行测试，如果发现故障就将其排除。例如，装置出现拒合现象，那么就要就与其有接触的继电器进行检测，如果设备仍然能够运作，就说明没有故障。如果相反，继电器出现发黄的现象，那是元件被烧损的表现，确定该处出现故障，对其进行维修即可。
(2)转换法。用相同的元件对有怀疑的元件进行替换，看装置是否继续运行的情况可以判断出该元件是否发生故障，如果未发生故障就将其排除，进行下一项检测。这是一种常用的方式，方便而且简单易行。而且，当出现一些复杂的内部故障时，可以用附近的元件进行替换检测，可以免除拆卸装置，但是在运用该检测方法进行维修的时候要确保所替换元件没有发生故障，不然会出判断错误。
(3)逐项检测法。这种方法是三种方法中最为复杂的方法，而且花费的时间最长，但是准确率最高。运用这种方法就是将出现故障的并联在一起的回路进行拆除，逐项检测，然后在一次装回。只要发现故障，就会确定出项故障的回路。然后在其他回路中进行相同的检测，就会准确而快速的找到故障点。
下面继电保护故障处理的实例进行分析。如果继电保护装置出现了直流接地的故障，这是就要先通说拉路法，然后根据负荷的情况，对直流屏所供的直流负荷进行切断，但是时间应控制在三秒之内，这时可以采用逐项检测法进行故障处理。切除一部分回路，如果故障随之消失，那么说明故障存在于该段回路中，然后对拉路法进行第二次使用，确定支路中是否存在故障，最后再将接地的电源断开，反复进行到检测到故障处为止。此外，如果是电压互感器的熔丝被熔断，在回路中会出现短路或电压互串的现象，这时可以将电压互感器的总引出处的段子进行分离，就会将故障排除，然后将分离项进行恢复，在按照逐项检测法进行故障检查。如果整套继电保护装置的电源开关合不上，可以用转换法将插件进行拔插排除，通过此种方法来缩小故障范围
总之，对继电保护装置进行维护和故障处理都是为了保证电力系统的正常运行，不断提高继电保护的技术成为了继电保护工作人员的首要任务。
参考文献：
[1]宋昊.电力系统继电保护技术之我见[J].科海故事博览.2009,6
[2]陈岩.段俊祥.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].硅谷.2010,17
继电保护的基本概念篇2
【关键词】电力系统；自动化；安全管理；继电保护
1电力系统稳定的基本概念
电力系统稳定的种类有很多种，下面笔者着重介绍几种稳定形态和意义。电力系统暂态稳定则是指电力系统以某种运行方式运作时，突然受到极大的扰动，在经历一个机电暂态过程后达成一个新的稳定运行状态或回归到原始稳定状态；电力系统静态稳定的概念定义为电力系统在受到小型干扰后，不出现非周期性失步，并能够通过内部的调整自动恢复到起始的运行状态；电力系统动态稳定则是指电力系统在受到干扰后，不出现振幅不断增大的振荡而失步的状况。其主要表现特征有：电力系统的机电耦合的次同步振荡、低频振荡以及同步电机自激现象等等。至于频率崩溃则指的是电力系统频率在低于某一临界频率值时，电源与负荷之间的平衡关系将遭到毁灭性的破坏，从而导致一些机组相继退出运行状态，造成大面积停电的状况。
2电力系统继电保护进行的基本要求
电力系统的建立之所以需要继电保护功能的加载，不单单是为了在事故发生时对故障线路进行快速切断，而是基于故障发生时，对故障线路进行有选择性的切断，从而选择性的保护了不需要切断的电力线路，避免由于部分线路故障而造成的经济损失扩张，将损失程度降到最低。上述情况中提到的选择只是继电保护的功能之一，当电力系统故障发生时，继电保护系统还具备有一定的速动功能，速动功能是故障快速切除的基本保证，其动作的前提是系统内置设备的可靠性和稳定性，因此继电保护能够对电力系统运行发生故障时，将影响及损失降低至底线的电力系统保障。快速切除故障的优点有：提高了电力系统运行的稳定性；降低电气设备的损坏程度，防止电力故障范围的进一步扩张；系统电压恢复迅速，使得电动机的运行能够快速自启并恢复正常工作状态，从而减轻对电力用户的影响；使线路短路点去游离的速度变快，从而提高重合闸的成功率。
近些年来，我国工农业的迅速发展，使得电力系统进行了一场新的技术革命，原始的系统继电保护装置已经不能满足当下电网改革的需求。因此，在面对需要不断改进的电网结构时，继电保护装置也要从根本上进行技术和能力的革新，从而适应不断强化的电网需求。
3电力系统继电保护特征及管理现状
由于电力系统自动化的发展趋势，继电保护的模式已经不再是以前传统意义上的仪表监控、预告信号、事故音响警报等单一的管理模式，而是在计算机现代化管理技术的层面上实行了自动化管理模式，其具备有维护安装调试便利、操作简单快捷、保护性能可靠、功能强大、设备先进等优势。并且具有高度的可靠性、灵活的选择性以及精确的逻辑回路动作，使得操作人员能够更为轻松的进行操作。这样的功能具备，从科学的角度上实现了遥测、遥控、遥调及遥信等共享化管理功能，落实了无人值守的电力自动化管理控制的目标。而故障录波和基于GPS的卫星对时功能则从较大程度上满足了管理人员对电力系统运行故障及时、精准分析和快速处理。这些都是在计算机现代化管理技术层面上进行的继电保护设备分析，表达了笔者对今后继电保护技术发展的美好憧憬。当下施行的继电保护运行环境并没有发生什么较大的变化，自动化综合变电站和现代化电网对继电保护功能需求的逐步提升，使得继电保护全方位的功能激发和其安全管理工作有了更近一层的奋斗目标。比较于电磁型的传统保护方式，计算机技术系统对于雷击防护、干扰抗拒、工作环境要求以及电压电源等条件具有更为客观的高度要求。因此，对于现行的变电站后台远方监控等不完善状况，更提醒了我们要对继电保护管理措施加强重视和管理，让当下继电保护相关功能的运行环境、设计维护方式的优化更加完善，从而能够合理补充自动化综合变电站人性化的管理功能，使得运行稳定、安全的综合电网的建设拥有一个良好的实施基础。
4电力自动化继电保护安全管理
4.1统筹规划，开展科学的选型设计
选型设计方面，电力系统主体应该树立良好的知名企业形象，对继电保护的安全设备选择上秉持完善设计、成熟技术及可靠稳定性能具备的产品，从根本上保障了硬件设备治疗的优秀程度，使其能够在电力系统中进行长期稳定的运行。实践管理上则要有纵观全局的设计概念以及科学合理的配置思想，从而使继电保护、信号、计量、测量以及远动控制等环节能够相互配合，进一步确保电力系统高水平运转的高效状态。
4.2调试安装的完善，保证电力设备之间能够协调配合综合自动化变电站的运行
对于新安装或二次回路路径有所变更的变压器差动保护要经过遵循以下原则才能投入正式使用：上述差动保护设备的运行投入要在充电器充电时进行；系统带负荷前应该停用差动保护；带负荷后测量出的负荷电流向量及继电器的差电压，核对无误够后才能将差动保护投入运行使用。
4.3依据安全保护要求强化验收标准投运及运行的相关维护
电力系统中，对于电力自动化继电保护装置的验收是十分重要的，除了在验收时进行一些常规的设备验收和维护操作外，还要加强对各个设备的遥信、遥控、遥调和遥测功能的检测验收，并以相关规程为依据，明确设备运行重点，从而建立今后设备检修中相关数据的支持体系。继电器的验收和定期测试时，外部检查标准如下：继电器外壳完好无损，没有外伤和破损的状况出现，且盖与底座之间密封保持良好；继电器各原件不存在外伤和破损，且安装牢固整齐；导电部分的螺丝、接线柱以及连接导线部位，不应该出现氧化、开焊和接触不良等现象，螺丝和接线柱上应该具备弹簧垫和垫片；非导电部分部件则必须用螺丝加以固定并用耐久漆进行点封。
5总结
综上所述，结合当下电力系统继电保护特征和管理状况，电力系统管理者只有依据现实工作需求、系统调控现状来科学地制定安全管理策略、统筹设计、规范选型设计并完善调试安装及协调配合方面的制度。加强对投运的验收和运行的维护，从根本上提升电力系统继电保护的安全性，使其能够尽快适应电力自动化系统的改造，将其辅助功能的优势充分发挥，以全面提升电力系统的服务水平和运行效益。
参考文献：
[1]施计.电力自动化继电保护安全管理探讨[J].价值工程，2012（04）.
继电保护的基本概念篇3
关键词：继电保护；启发式教学；模块化教学；教学改革
作者简介：霍兰茹（1980-），女，河北保定人，延安职业技术学院，助教。（陕西延安716000）
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）09-0065-02
继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。继电保护装置的更新换代对高校继电保护教学提出了新的要求，培养能熟练设计、安装调试、操作维护继电保护装置的应用型专业人才成为当务之急。继电保护课程是一门理论性、实践性都很强的课程，要求学生起点高且必须具备电工基础、电子技术、电机学、电力系统等方面的相关知识。近年来国家提倡高职高专院校要在实践环节上加大比重，继电保护课程在专业计划中的地位发生变化，理论教学时数减小，大部分学生反映很难入门。为此，本文专门从教学内容、教学方法、教学手段和实验、实践性环节等方面提出了课程改革的思路，力求使学生成为适应市场需求的应用型技术专业人才。
一、合理安排教学内容
首先是教材的选取。高职高专学生和本科院校学生的课程目标不同，在教材选取上更加偏重于实用性。目前大部分电力系统继电保护教材都是围绕保护原理、动作整定编写，忽略了对各种电气设备进行继电保护配置和对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。对于高职学生来说，他们应该掌握的技能是：面对各种电气设备时该设置哪些保护；每一种保护的电路布置；每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号如何进行维护；微机保护的实现形式以及动作原理。为了适应高职教育需要，继电保护教材还应包含下列内容：电气设备的继电保护配置，主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读；继电保护运行、维护和检修技术，用各种案例实现学生对运行和维护技术的学习。
其次是教学内容安排的合理性。由于教材选用的原因，各专业教材之间可能会有重复的内容，这就要求任课教师在授课前要对整个专业课程设置和各主要专业课知识点有一个总体的把握，适当删减部分内容。加强同一结合点上相关科目的协调配合，避免知识重复讲授，如模拟量采集系统、数字滤波等内容可跳过不讲。同时根据本专业就业所需知识和能力的要求适当增加内容。对重点、难点部分合理分配课时，比如在讲解动作值整定计算时只需介绍保护整定的原则，不作复杂的理论分析计算，让高职学生从复杂、难懂的困境中解脱出来，把主要精力放在继电保护的实用技术上。讲授理论侧重于一些保护的基本原理与方法，如常规保护（电流保护、距离保护等）及有关具体保护装置的实验、实训环节、课程设计、毕业设计；对于一些学生能自行理解的、工程实际中不再采用或用的很少的内容应少讲或不讲；多讲解一些课本上没有编入的但工程实际中已应用广泛的内容。
由于学生基础水平不同，学习能力也存在很大的差异性，任课老师应及时收集学生的反馈信息，把握好教学的深度和广度，因教制宜。对于那些学有余力的学生，可以组织成课外学习小组，让他们自己收集相关电气工程专业方面的资料和素材，扩大专业领域的专业知识宽度和深度，鼓励他们积极参加校内科研项目，如继电保护课件的开发、保护实验仿真装置的设计等，培养学生的创新能力和科研能力。
二、采用多种教学方法
较传统的专业课教学方法是教师单一传授式的方法。这种方法使学生处于被动的学习过程中，不利于知识的学习和掌握。为提高教学效果，在课堂教学中应采用灵活多样的教学方法。
1.启发式教学
启发式教学是教师在教学中根据教学规律，采取各种手段来引导学生独立思考、积极思维，以获取新知识的教学方法体系。对于不同的教学内容，启发式教学的具体做法也不同。
在介绍继电保护的基本概念时，首先告诉学生继电保护属于二次系统，作用是为一次系统服务的，是反应电力系统故障和不正常状态并做出动作的一种自动装置。然后就可以采用提问的方法启发学生温故知新，可边提问边回答：常用的一次设备有哪些？故障包含哪些？不正常状态有哪些？继电保护装置对于故障和不正常状态最终的处理结果如何？后面在介绍继电保护的原理时同样可以采用此法，先告诉学生只要找出正常运行与故障时电气量或者非电气量的差别即可找出一种原理，引导学生积极思考。
继电保护课堂教学注重知识的衔接，可以在每次上课开始时花3～5分钟时间复习上次课程知识点，然后引出新内容。鼓励学生提前预习，对所要学习的知识有大致的了解，上课结束时将本次课的内容加以总结，并针对下次课程内容与本次上课内容的不同进行提问，提出本次课中继电保护方法的不足，针对不足提出解决办法。这样让学生心存疑问，继续进行下一部分内容的学习。在学习“自动重合闸”这一章时，首先介绍单相重合闸和三相重合闸，在此基础上引出综合重合闸的概念，即当线路发生单相接地故障时采用单相重合闸方式。发生相间故障时，采用三相重合闸方式。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸。然后提问：如果发生单相接地短路时，选相元件拒动，综合重合闸如何动作？两相先后接地短路时如何动作？通过这样的启发方式让学生对三种重合闸方式进行逐步深入的学习，从而掌握各种工作方式的保护原理、特点。
继电保护中有些内容既相互联系又容易混淆，这时就要适当引导学生进行多方面对比，在对比分析中加深理解，在理解基础上加深记忆。比如在讲到距离保护时可以将之前讲解过的电流保护的知识点加以对比。尤其是二者的整定原则和灵敏性校验有什么相似和不同？不同点的根本原因是什么？动作电流与动作阻抗有什么关系？通过这些知识点的对比既可以让学生更好地掌握距离保护的相关知识，同时对电流保护的内容加以复习，这样能够使学生将继电保护这门课程更好地深入理解。
2.模块化教学
模块化教学法是以专业工种为模块，把专业理论和操作技能有机地、系统地结合在一起进行的理实一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点，注重教学内容的实用性。通过模块教学方法的实施可以强化学生的技能训练，促进学生动手能力的提高。教师在模块化教学过程中起到贯通、点拨作用，只讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法，从而更全面地发挥学生的学习自主性。
整定计算是继电保护知识中的重要内容，但现有教材中介绍整定计算知识不全面，不利于学生系统地学习整定计算知识。而现场实际保护装置的整定值主要是结合原始资料，根据保护原理和设计手册来计算。因此，在教学中应改变传统的学习方法，对于整定计算部分授课时只作简要介绍，学习的重点放到设计环节中。在课程设计或毕业设计环节中，可将继电保护中的整定计算知识分为电网保护的整定计算、变压器保护的整定计算、发电机保护的整定计算等几个模块向学生详细讲解，使学生通过具体的实例理解整定计算原则，并掌握整定计算内容。如发电机保护的整定计算参照某发电厂或程设计任务书，提出设计要求。设计时，首先让学生查阅资料，了解各种发电机保护的整定方法，然后结合设计要求讲解各种保护，进一步理解整定原则和方法。这样，经过课堂学习、设计环节之后能使学生较系统地掌握继电保护的整定计算知识。
三、利用现代化教学手段
继电保护课程理论知识比较抽象，涉及的专业知识较多，学生学习起来较难掌握，应采用多种教学形式结合的方式讲解。
1.多媒体教学的合理应用
可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行开发多媒体课件，将复杂的继电保护设备、电路接线、工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来，有助于学生深入理解。目前，多媒体教学手段已被各级院校、教师接受和推广使用。
2.借助仿真软件进行演示
仿真技术辅助教学既可演示复杂系统的未知结果，又可演示系统随参数变化的变化结果或变化趋势，有助于学生对抽象理论的理解，更能弥补实验手段的不足。目前，各种火电机组仿真系统、变电站仿真系统、电力系统物理模拟和计算机仿真系统等仿真平台已得到广泛应用，可以在这些仿真平台的基础上开发相关的仿真项目应用到继电保护的教学中。利用开发的仿真平台可以模拟实际电力系统故障的发生、继电保护的全程动作情况，让学生亲历电力系统运行的实况，学会对事故的分析和处理，进一步理解保护的原理。
3.采用电化教学演示
继电保护课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关，通过录制与生产实际背景相关内容的教学录像片，可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节，使他们在集声、像于一体的多媒体环境中轻松地掌握复杂、枯燥的安装调试过程。比如在介绍电流互感器的结构及工作原理时，可以播放有关在电厂或变电站中的TA二次侧在运行中开路后的现象、后果以及更换电流表或电流继电器时采取的方法与措施的录像，使学生在生动有趣的教学情境下掌握电流互感器的相关知识和操作技能。
四、重视实训、实践环节
目前继电保护规定的实验一般都是认识性、验证性的实验，发挥不了学生的主动性和创造性，因此，可减少验证性试验比例，适当增加设计性、综合性的实验项目，让学生自己接线和调整参数，模拟电力系统故障和保护装置的动作过程。通过实验进一步理解电力系统继电保护的工作原理和组成。
为了达到很好的实习效果，需要根据专业教学的时间安排好前期课程的设置。在开始专业基础课程前，首先安排学生在学校周边的电力系统进行参观性质的“认识实习”和“专业导论”，使学生建立起“专业”的概念和最基本的原理认识，然后在学习了一定的专业知识后再组织学生到电厂、变电站或其他相关单位进行“毕业实习”。
五、结束语
电力系统继电保护是电自专业的一门核心课程。为适应继电保护技术的发展，应加大继电保护课程教学体系改革力度，在教学中体现继电保护原理、装置、整定计算的有机结合，以适应技术发展的要求，培养出适应电力行业需求的专业人才。
参考文献：
[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.
[2]王世强,兰琴.启发式教学在继电保护课程教学中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报报,2009,(8).
继电保护的基本概念篇4
关键词：三段式电流保护;教学;MATLAB仿真
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）33-0061-02
一、问题的提出
电力系统继电保护课程是电气专业非常重要的专业课程，其教学内容主要从分析被保护设备故障状态与正常运行状态的差异着手，并利用这些差异构成各种保护原理，并在此基础上讲述利用不同保护原理构成的保护装置的逻辑图。在教学过程中三段式电流保护在电力系统继电保护课程中占有非常重要的地位，需要详细讲解。为了便于学生通过学习三段式电流保护掌握过电流保护的原理，掌握继电保护中近后备、远后备概念、保护动作时间的配合及保护的“四性”等问题，提出在三段式电流保护教学过程中利用MATLAB进行仿真，分析不同区域故障时各段保护是如何配合动作的。
二、三段式电流保护的重要性
电力系统中以电力线路规模巨大，线路保护成为继电保护中的重要组成部分。[1]
电力线路的电流保护是电力系统继电保护中最基本的保护，也是最重要的保护，它不仅在线路而且在电力设备中都得到普遍应用。
在电力系统继电保护的教材中，大多都是最先讲三段式电流保护，然后讲其他的保护方式，这除了文中所列上述两个原因外，还因为三段式电流原理简单，可以通过对该部分知识的详细讲授，使学生容易掌握继电保护中保护范围、近后备、远后备、保护动作时间的配合及保护的“四性”等概念，便于后期复杂保护的学习。
以往该部分知识的讲授是由理论教学与实验相结合完成。理论部分利用板书画图讲解，但这种讲解方式存在浪费时间、不直观等缺点，不利于学生的理解。
学生实验效果不好。很多高校的继电保护教学实验装置都是直接厂家的插线式教学仪器。学生在做实验的时候只需要按照实验讲义要求插拔相应的线路，完善对应的数据就好了。虽然做实验的时间缩短了，但是学生做完实验后依然不明白实验原理是什么、为什么这么做实验、解决了什么问题。
利用仿真可以方便设置不同位置的短路点，且在理论教学环节就可以通过仿真结果验证理论，较在实验室方便。
三、仿真实例
现以一单电源辐射型输电网络为例进行三段式电流保护的MATLAB仿真，并通过分析仿真结果来讲解保护的相关概念。
1.实例计算
单电源辐射型网络如图1所示，其相关相关数据如下标注：
网络电压等级为10kV，AB线路长10km，BC线路长15km，单位阻抗为Z1=0.4Ω/km，其中=1.25，=1.1，=1.2，=1.5，=0.85，=0.3Ω，=0.2Ω。
整定计算结果如下：
（1）电流速断保护。
动作值：（KA）;动作时间：t1=0s（在仿真时，为了方便观察将I段动作时间近似设为0.001s）;灵敏性校验：，灵敏性满足要求。
（2）限时电流速断保。
动作值：0.82（KA）;动作时间：（在仿真时，为了方便观察将II段动作时间近似设为0.1s）;灵敏性校验：，灵敏性满足要求。
（3）定时限过电流保护。
动作值：（KA）;动作时间：（在仿真时，为了方便观察将III段动作时间近似设为0.5s）;灵敏性校验：近后备Ksen近=4.5>1.5，灵敏性满足要求，可做本线路近后备保护;远后备：Ksen=1.87>1.2，灵敏性满足要求，可做下一条线路远后备保护。
2.SIMULINK介绍
Simulink是以工具库的形式挂接在MATLAB上的，不能独立运行，只能在MATLAB环境中运行。[2]Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散或两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。
本设计中共使用了位于Simpowersystems模块库和Simulink模块库中的29个不同的模块。
3.三段式电流保护模块系统介绍
线路三段式电流保护仿真模型可以分为4个部分搭建：
（1）一次部分：由交流电压源模块（ACVolatgeblock）、线路模块（SeriesRLCBranchblock）、电流测量器模块（CurrentMeasurementblock）、断路器模块（break）、三相故障模块（Three-PhaseFaultblock）、傅利叶变换模块（Fourierblock）等模块组成，如图2所示。图中电流测量器模块（CurrentMeasurementblock）相当于保护中电流互感器，通过它将电流引给二次保护;傅利叶变换模块（Fourierblock）提取一次电流的模值，其模值端接三段式电流保护[3];三相故障模块（Three-PhaseFaultblock）设置短路故障，而故障发生时间有时间模块（Timer）控制。
（2）电流保护各段模块如图3所示。
电流保护由继电器模块（Relay）和延时模块（TransportDelay）两个部分组成。继电器模块是将经过傅立叶模块变换的电流与通过整定计算确定的继电器设定的电流相比较，若大于预置值则输出1，反之输出0，这个信号再利用TransportDelay延迟模块设置整定时间，因电流Ⅰ段是速断保护，所以这个延迟时间很小（0.01s）。电流II、III段的电流比较及延时所选用的模块及模块参数的设定同电流I段，只是具体参数数值不一样。
（3）保护出口模块，如图3所示，该模块的主要功能是将保护模块的动作行为保持，主要由非门（NOT）、加法器（SUM）和常数（constant）、使能子系统模块（EnableSubsystem）构成。由于使能子系统模块的特点是：使能端输入正数或零时，子系统开启;使能端输入负数时，子系统关闭，模块输出端为初始值或保持前一状态。而保护模块中延迟模块的输出为“1”或“0”，因此不能接在使能端上，否则会一直使保护出口模块始终处于使能状态，输出为“1”。由图2可见，如保护模块中延迟模块的输出为“0”，则经非门再与常数-0.5相加后，可是保护出口模块使能端输出为“1”。保护出口模块输出为“0”。
（4）保护总出口部分。该部分的功能就是将三段保护的输出信号相与，就是当Ⅰ段输出为1，Ⅱ段输出为0，Ⅲ段输出也为0时，经过一个乘法模块，总输出就为0，将断路器跳开。同理，当故障发生在Ⅱ段或是Ⅲ段范围内时保护也是按这个原理动作的。
四、仿真结果及分析
（1）模拟电流Ⅰ段保护动作，将三相故障模块设在电流Ⅰ段的范围内，即将线路1的值设置为2Ω，线路0、2分别为0.3、8Ω。
由图4、图5可以看出线路在0.1s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过一个很小的延时0.11s，断路器1跳闸。电流Ⅰ段成功按时动作。
（2）模拟电流Ⅱ段保护动作，在电流Ⅱ段的范围内设置故障，由于本设计是模拟线路不同段发生故障，所以就可以直接改变线路1的值来模拟线路不同段的故障。将线路1的值设置为4Ω，线路0、2分别为0.3、6。仿真参数同上，执行仿真后仿真结果如图6、图7所示：
由图5可以看出线路在0.1s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过预先设置的延时0.1s，断路器1在0.2s跳闸。电流Ⅱ段成功按时动作。
（3）模拟电流Ⅲ段保护动作，在电流Ⅲ段的范围内设置故障，由于本设计是模拟线路不同段发生故障，所以就可以直接改变线路1的值来模拟线路不同段的故障。将线路1的值设置为10Ω，线路0、2分别为0.3、3.5。仿真参数同上，执行仿真后仿真结果如图8、图9所示：
由图可以看出线路在0.1s发生了故障，产生一个较大的短路电流，之后经过预先设置的延时0.5s，断路器1在0.6s跳闸。电流Ⅲ段成功按时动作。
五、结论
将三段式电流保护利用MATLAB进行仿真可以直接在理论课堂进行三段式电流保护的动作演示。通过设置故障点在不同位置，让学生通过电压电流波形观察三段电流保护的动作情况，使学生能够比较直观地感受到三段式电流保护的保护范围、后备保护、动作时间如何配合等概念，比起以往只是简单画图讲解教学效果较好。同时，也可以将学生所学的MATLAB知识与继电器保护知识融会贯通，大大提高了学生的学习兴趣。
参考文献：
[1]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].天津：中国电力出版，1994：202-235.
继电保护的基本概念篇5
关键词:电力继电保护技术；基本原理；应用分析
中图分类号：F406文献标识码：A
一、前言
随着经济的发展，电力系统在社会发展中的作用越来越重要，而继电保护技术在电厂中具有非常重要的作用，对电力继电保护技术的基本原理及其应用进行分析和研究，对于促进电力继电保护技术的发展具有重要作用。
二、电力系统继电保护技术概述1.继电保护基本概念在电力系统运行中，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。2.电力继电保护的工作原理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：
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。
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。
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°。
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。
3.继电保护在电力系统安全运行中的作用一个可靠稳定的继电保护系统是整个机电系统安全运行的保障。通常来说继电保护的稳定性能主要是由搭配合理的技术终端和安全可靠的继电保护设施来决定的，它们是整个电力系统安全运行的基本保障。
继电保护在电力系统安全运行中的作用如下：
（一）保障电力系统的安全性当电力系统元件在受保护的状态中发生故障的时候，保护该元件的继电保护装置应及时准确的通过距离该原件最近的断电保护，使得故障元件能够快速的的与电力系统脱离，最大程度的减少对整个电力系统元件的破坏，把对整体供电系统的影响降低到最小。
（二）对电力系统的不正常工作进行提示
对于没有正常运行的电气设备，要根据不同的故障情况和设施运作过程中的不同情况，来发出相应的提示信息，以便值班的工作人员对故障进行相应的处理，比如：有系统进行自动的调整；手动使故障的电气设备脱离系统；手动脱离故障连带的设备。同时在设备发生不正常工作的时候，允许继电保护装置有一定的延迟，以免过度敏感的保护装置发生误报。
4.电力继电保护技术的重要性用电设备在运行中都会发生故障致其不能正常运行，最常见的就是短路现象，短路可能产生严重的后果，它能损害发生故障的元件，也能减少元件的使用寿命甚至能影响广大人民群众的生命财产安全，继电保护技术的出现可以将其伤害降到最低，它分为测量、执行、逻辑三部分，当用电设备发生短路故障的时候，它能够快速、正确地将发生故障的元件从电力系统中撤除，避免其受到更多的损害，这样也能保障其他正常元件不会受其影响继续正常运行。并且这种保护技术还能够根据自身所处的环境，元件受损伤的程度，选择合适的方式，做出保护动作。
三、电力继电保护的基本要求1.可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。继电保护的可靠性主要由配置合理，质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。任何电力设备都不允许在无继电保护的状态下运行。220KV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交，直流输入，输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操作另一级断路器切除故障。在所有情况下，要求这套继电保护装置和断路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电。2.选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护，线路保护或断路器失灵保护切除故障，为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。3.灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具备必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中具有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的速定实现。4.速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护，充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸的时间等方面入手来提高速动性。
四、电力继电保护技术的主要特点
继电保护技术的主要特点是:
自主化运行率提高,计算机的数据处理技术能够使得继电设备具有很强的记忆功能,加之自动控制等技术的综合运用,使得继电保护能更好地实现故障分量保护,提高运行的正确率。
兼容性辅助功能强,继电保护技术在保护装置的制造上采用了比较通用兼容的做法,便于统一标准,并且装置体积小,减少了盘位数量,在此基础上,还可以扩充其它辅助功能。
操作性监控管理好,该技术主要表现在一些核心部件不受外在化境的影响,能够产生一定的使用功效。与此同时,该保护技术能够通过计算机信息系统,具有一定的可监控性能,大大降低了成本。
五、电力继电保护技术的应用工厂和企业的高压供电系统和变电站都会运用到继电保护装置。在高压供电系统分母线继电保护的应用中，分段母线不并列运行时装设的是电流速断保护和过电流保护，但是在断路器合闸的瞬间才会投入，合闸后就会自动解除。配电所的负荷等级如果较低，就可以不装设保护装置。变电站常见的继电保护装置有线路保护、母联保护、电容器保护、主变保护等。1.线路保护，通常采用二段式或者三段式的电流保护。其中一段是电流速断保护，二段是限时电流速断保护，三段是过电流保护。
母联保护，限时电流保护装置联同过电流保护装置一起装设。
电容器保护，包括过流保护、过压保护、零序电压保护和失压保护。4.主变保护，包括主保护（重瓦斯保护、差动保护），后备保护（复合电压过负荷保护、过流保护）继电保护技术在目前已经得到飞速的发展，各种各样的微机保护装置正逐渐被投入使用，微机保护装置是有各种不同，但是其基本原理和目的都是一样的。
六、结束语
随着时代的进入，科研的深入，加强继电保护技术的应用对于提高社会生产力和生产效率具有重要作用，是社会发展的必然趋势。
参考文献：
[1]齐俊玲.继电保护在电力系统中的应用[J].民营科技，2013（1）：43.
[2]王金明.浅谈电力继电保护[J].大科技，2012（12）：86-87.
继电保护的基本概念篇6
关键词：电力系统10kv供电系统继电保护
1继电保护的基本概念
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保护装置评价指标
2.1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：①正常运行状态。这是保护装置的正常状态。②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。③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。④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，保护装置错误动作于跳闸。⑤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。⑥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目前常用的评价统计指标有
2.2.1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。
2.2.2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。对于继电保护装置，注意力主要集中在从起始时刻到首次故障的时间。
2.2.3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。
2.2.4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。
2.2.5平均无故障工作时间建设从修复到首次故障之间的时间间隔为无故障工作时间，则其数学期望值为平均无故障工作时间。
2.2.6修复率m(t)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
2.2.7平均修复时间mttr平均修复时间是修复时间的数学期望值。
310kv供电系统继电保护
10KV供电系统是电力系统的一部分。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。
3.110KV供电系统的几种运行状况
3.1.1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；
3.1.2供电系统的故障这种状况系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：
3.1.3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。
3.210KV供电系统继电保护装置的任务
3.2.1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：
3.2.2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：
3.2.3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。
3.3几种常用电流保护的分析
3.3.1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。
3.3.2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。