區(qū)建騰

摘要：配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)用戶的用電可靠性影響很大。配電系統(tǒng)綜合繼電保護(hù)在配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中占有重要的地位，其研究是電力改革重要內(nèi)容。本文從綜合繼電保護(hù)裝置出發(fā)，探討了其發(fā)展與形成，并分析其可靠性和功能。

關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)、綜合繼電保護(hù)、互感器。

中圖分類號(hào)：F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

發(fā)、變、配、用是組成電力系統(tǒng)五個(gè)重要組成部分，配電系統(tǒng)是當(dāng)中重要成分，當(dāng)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性出現(xiàn)問題的時(shí)候，整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定將受到嚴(yán)重威脅。為了確保配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需正確的設(shè)定綜合繼電保護(hù)裝置。綜合繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的一道防火墻，是防止電力系統(tǒng)發(fā)生故障的重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，這就給繼電保護(hù)提出了更高的要求。目前綜合繼電保護(hù)廣泛的受到電力企業(yè)的認(rèn)可，綜合繼電保護(hù)的推廣使用是電力系統(tǒng)深化改革的重要組成部分。

1綜合繼電保護(hù)裝置

綜合繼電保護(hù)是配電開關(guān)柜的保護(hù)設(shè)施，常見的繼電保護(hù)裝置是：電流互感器、電壓互感器、高壓隔離開關(guān)、高壓斷路器、高壓負(fù)荷開關(guān)和高壓熔斷器。這些設(shè)備是組成綜合繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。下面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1.1電流互感器和電壓互感器

互感器是綜合繼電保護(hù)的最基本裝置，其包括電流互感器和電壓互感器。在配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電壓和電流的測(cè)量很重要。同時(shí)互感器除了測(cè)量以外，還可以作為繼電保護(hù)裝置電源，將電力系統(tǒng)中的控制單元和高壓電路隔開，減少之間的干擾。

1.2高壓隔離開關(guān)

高壓隔離開關(guān)的主要作用是在檢修的時(shí)候，隔離高壓電源。但是高壓隔離開關(guān)不涉及滅弧裝置，不能夠接通或切斷正常負(fù)荷電流，不能帶負(fù)載工作。

1.3高壓斷路器

高壓斷路器具有滅弧裝置，是高壓配電中最重要的電氣設(shè)備，高壓斷路器不同于高壓隔離開關(guān)，它能夠接通和切斷正常的負(fù)荷電流，并能夠自動(dòng)跳閘，以減少故障帶來的損失。在配電系統(tǒng)中，斷路器和隔離開關(guān)是相輔相成的，二者各有功能，必須配合工作，才能夠完成相應(yīng)的操作。綜合繼電保護(hù)裝置和高壓斷路器的電氣控制原理圖如圖1所示。

圖1（實(shí)線框內(nèi)為繼電保護(hù)設(shè)備內(nèi)部接線；虛線框內(nèi)為高壓斷路器內(nèi)部接線）

1.4高壓負(fù)荷開關(guān)

高壓負(fù)荷開關(guān)是一種隔離高壓電源的裝置，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷電流的通斷。但不能夠接通或切斷短路電流，高壓負(fù)荷開關(guān)需要在高壓熔斷器的配合下才能進(jìn)行短路電流的切斷。

1.5高壓熔斷器

高壓熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置，其作用的機(jī)理是當(dāng)線路的電流超過負(fù)荷值的時(shí)候，自動(dòng)的熔斷，以切斷線路，減少電流過大引起的故障。

2綜合繼電保護(hù)的發(fā)展與形成

綜合繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)過了多年的歷程，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置相對(duì)獨(dú)立，裝置的運(yùn)行需要由專人維護(hù)，效率較低。綜合繼電保護(hù)發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、晶體管型、集成電路型；最后微機(jī)型的綜合繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生了。微機(jī)型的繼電保護(hù)裝置目前應(yīng)用較為廣泛，主要依靠的是電子信息技術(shù)的高速發(fā)展。目前高性能低價(jià)位的微機(jī)型產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)。綜合繼電保護(hù)將遙信、遙測(cè)、遙控和遙調(diào)等加入了繼電保護(hù)中去，通過微機(jī)的平臺(tái)將這諸多的功能進(jìn)行融合。綜合繼電保護(hù)能夠極大的減少人力的投入，是自動(dòng)化繼電裝置的重要組成部分，目前通過微機(jī)的人機(jī)界面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電裝置的控制，能夠高效率的發(fā)現(xiàn)和解決問題。伴隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合繼電保護(hù)也將會(huì)不斷取得突破，以逐漸實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的自動(dòng)化。

3 繼電保護(hù)裝置的可靠性分析

3.1繼電保護(hù)裝置可靠性的重要性

繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行很重要，因?yàn)槟壳捌髽I(yè)的自動(dòng)化設(shè)備較多，當(dāng)發(fā)生斷電等情況的時(shí)候，企業(yè)的損失是很大的。繼電裝置在運(yùn)行的過程中，隨著時(shí)間的推移，難免發(fā)生相應(yīng)的故障。這樣，檢修維護(hù)就成了繼電裝置正常運(yùn)行的重要內(nèi)容。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，需要快速的排除故障，以減少故障帶來的損失，所以提高繼裝置的可靠性具有重要意義。繼電保護(hù)裝置就是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)故障，并發(fā)出信號(hào)的一種安全保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置的安全可靠性，是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，其不應(yīng)該發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。隨著繼電裝置的快速發(fā)展，綜合繼電裝置已經(jīng)慢慢取代傳統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置，微機(jī)型綜合繼電保護(hù)裝置很大程度上提升了繼電裝置的可靠性，這就增強(qiáng)了發(fā)現(xiàn)并處理故障的能力，在電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。

3.2繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)

繼電保護(hù)裝置的安全可靠，需要相應(yīng)的指標(biāo)來進(jìn)行衡量，可靠性指標(biāo)是衡量其可靠性的重要參數(shù)。可靠性指標(biāo)不僅將可靠性量化，同時(shí)解決了可靠性分析難度大的問題。目前，通用的可靠性指標(biāo)主要包括：可靠度R、可用度A、故障率λ、修復(fù)率μ、切換時(shí)間T、平均無故障工作時(shí)間MTBF和平均修復(fù)時(shí)間MTTR。下面針對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3.2.1可靠度R?？煽慷萊是裝置的故障和時(shí)間關(guān)系，其表示正常工作的連續(xù)時(shí)間，當(dāng)其出現(xiàn)第一次故障的時(shí)候，認(rèn)為其可靠使用時(shí)間以經(jīng)達(dá)到，通常的說法就是保質(zhì)期。不同的構(gòu)件的可靠度時(shí)間不同，對(duì)安全穩(wěn)定要求較高的位置，當(dāng)構(gòu)件達(dá)到時(shí)間的時(shí)候，即使沒有發(fā)生故障，也需要對(duì)其進(jìn)行更換。

3.2.2可用度A?？捎枚華與可靠度R的定義類似，但是其較可靠度的值大，可用度是正常工作的時(shí)間／(正常工作的時(shí)間+故障時(shí)間)。一般的構(gòu)件都是通過可用度指標(biāo)來評(píng)定的。

3.2.3故障率λ。故障率λ是與可靠度R相反的指標(biāo)，故障率是指正常使用后發(fā)生故障的概率。故障率的大小直接決定了對(duì)這部分構(gòu)件的檢測(cè)程度。

3.2.4修復(fù)率μ。修復(fù)率μ是指構(gòu)件修復(fù)故障的概率，主要針對(duì)的對(duì)象是配電網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障以后，構(gòu)件自動(dòng)的進(jìn)行修復(fù)，可修復(fù)率越高，代表其自動(dòng)化程度越高，安全穩(wěn)定性越好。

3.2.5切換時(shí)間T。切換時(shí)間T是反應(yīng)構(gòu)件靈敏度的物理量，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，繼電保護(hù)裝置會(huì)切斷故障，以減少故障帶來的損失，在故障發(fā)生和切斷之間有一個(gè)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間越短，則故障造成的損失越小，保護(hù)裝置的穩(wěn)定性越高。

3.2.6平均無故障工作時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間。平均無故障工作時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間是數(shù)學(xué)期望值，往往在評(píng)定構(gòu)件的穩(wěn)定性的時(shí)候用到，平均無故障工作時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間能夠在一定程度上直接反應(yīng)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

3.3常用綜合繼電保護(hù)裝置控制原理

3.3.1控制原理介紹

以下，我們以配電房高壓出線柜為例子，顯示常用綜合繼電保護(hù)裝置控制原理。如圖2所示的綜合繼電保護(hù)裝置為配電系列保護(hù)裝置。其主要應(yīng)用于中低壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中，可以獨(dú)立或者配合完成帶變壓器出線的保護(hù)。功能包括：保護(hù)功能、測(cè)控功能、通信功能。其中保護(hù)功能包括：a、三段式過流保護(hù)。b、兩段式零序過流保護(hù)。c、低電壓。d、溫度保護(hù)。e、瓦斯保護(hù)。f、非電。g、控制回路斷電。h、裝置故障、失電告警。

圖2

3.3.2主要保護(hù)功能電氣邏輯

3.3.2.1三段式電流保護(hù)。當(dāng)“電流曲線”為反時(shí)限時(shí)，斷路器閉合 Tys 時(shí)間后反時(shí)限保護(hù)自動(dòng)投入。如裝置所帶負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，則可將Tys 時(shí)間設(shè)定為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，以免在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)裝置告警。如不需延時(shí)功能，可退出“反時(shí)延時(shí)”功能。邏輯圖如圖3所示。

3.3.2.2低電壓保護(hù)。斷路器在合閘狀態(tài)時(shí)，當(dāng)三個(gè)線電壓Uab、Ubc、Uca 同時(shí)低于低電壓整定值ULdz，經(jīng)延時(shí)TL后低電壓動(dòng)作。 為了防止TV斷線導(dǎo)致低電壓動(dòng)作，本保護(hù)增加了無流閉鎖功能。當(dāng)“低壓無流”投入，三相電流任一個(gè)大于“電流定值”Idy時(shí)，閉鎖低電壓保護(hù)。邏輯圖如圖4所示。

圖3圖4

3.3.2.2高溫保護(hù)

本單元設(shè)有變壓器高溫保護(hù)，高溫保護(hù)分高溫報(bào)警和高溫跳閘。該保護(hù)是通過變壓器溫度繼電器提供的開入量實(shí)現(xiàn)的。投入高溫告警，當(dāng)變壓器溫度上升至溫度繼電器告警接點(diǎn)

(IN02)閉合時(shí)，裝置經(jīng)過整定時(shí)間Twdgj后發(fā)出告警信號(hào)；投入高溫跳閘保護(hù)，溫度繼續(xù)上升至高溫跳閘接點(diǎn)(IN03)閉合時(shí)，經(jīng)過整定時(shí)間Twdtz后跳閘。邏輯圖如圖5所示。

圖5

4結(jié)語：

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對(duì)電力的安全穩(wěn)定的要求越來越高，特別是企業(yè)的生產(chǎn)對(duì)連續(xù)性供電的要求很高。斷電的發(fā)生，往往給用戶帶來巨大的損失，所以繼電保護(hù)的安全穩(wěn)定就顯得尤為重要。目前配電企業(yè)廣泛的使用的都是微機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置，這種裝置極大的提升了配電的安全穩(wěn)定性，減少了配電運(yùn)行的人力，極大的提升了配電系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合繼電保護(hù)裝置的發(fā)展的空間還很大。

參考文獻(xiàn)

[1]李秀紅.10KV供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2011(01).

[2]王永青.10kV配網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)[J].科技風(fēng),2010(23).

[3]李凌宴,李海英.淺論10kV供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)[J].民營科技,2010(12).

[4]仲偉峰.淺談電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[J].黑龍江科技信息,2011(23).