电力线路的继电保护是怎样的

持续可靠地向消费者输送电力是电力工程师不断解决的主要任务之一。为了提供它，创建了由配电变电站和连接电源线组成的电气网络。为了长距离传输能量，需要使用悬挂连接线的支架。它们通过一层环境空气将它们自身与地面隔离开来。此类线路根据绝缘类型称为架空线路。

如果运输公路的距离较近或出于安全原因需要将电源线隐藏在地下，则使用电缆。

架空和电缆电力线一直处于低电压状态，其值由电网结构决定。

电力线路继电保护的目的

如果电缆或延长的架空线路上的任何位置出现绝缘故障，施加到线路上的电压会通过受损部分产生泄漏电流或短路电流。

破坏绝缘的原因可能是各种能够消除或继续其破坏作用的因素。例如，一只鹳在架空电力线的电线之间飞行，它的翅膀和燃烧，落在附近，形成相间电路。

或者，在暴风雨中，一棵生长在离支撑物很近的树上，被一阵风吹倒在电线上，导致它们短路。

在第一种情况下，短路发生的时间很短，然后就消失了；在第二种情况下，绝缘违规是长期性的，需要维护人员将其排除。

这种损坏会对发电厂造成很大的损害。由此产生的短路电流具有巨大的热能，不仅会烧毁电力线路的电线，还会毁坏变电站的电力设备。

由于这些原因，必须立即修复电源线发生的任何损坏。这是通过移除电源侧故障线路的电压来实现的。如果这样的电源线从两侧接收电力，则两者都必须断电。

持续监测所有电力线状态的电气参数，并在紧急情况下从各方面切断电压的功能被分配给复杂的技术系统，传统上称为继电保护。

形容词“继电器”源自基于电磁继电器的基本基础，其设计随着第一条电力线的出现而出现，并且一直在改进至今。

模块化保护装置，在电力工程师实践中广泛引入 基于微处理器技术和计算机技术 不排除完全更换继电装置，并且根据既定传统，也被引入继电保护装置中。

继电保护原理

网络监控机构

为了监测电力线的电气参数，需要有测量仪器，这些仪器能够持续监测网络中与正常模式的任何偏差，同时满足安全运行的条件。

在所有电压的电力线路中，此功能都分配给测量变压器。它们分为变压器：

• 当前（TT）；

• 电压（VT）。

由于保护操作的质量对于整个电气系统的可靠性至关重要，因此对测量 CT 和 VT 的操作精度提出了更高的要求，这是由它们的计量特性决定的。

用于继电保护和自动化设备（继电保护和自动化）的测量互感器的精度等级按值 «0.5»、«0.2» 和 «P» 标准化。

仪表电压互感器

110kV架空线路电压互感器安装示意图如下图所示。

从这里可以看出，VT 并不是安装在延长线上的任何地方，而是安装在变电站的开关设备上。每个变压器都通过其初级端子连接到架空线路和接地电路的相应导体。

次级绕组转换后的电压通过电源电缆相应的导体通过开关1P和2P输出。用于保护和测量设备时，次级绕组按照“星形”和“三角形”方案连接，如 VT-110 kV 的照片所示。

减少 电压损失 为了继电保护的精确动作，使用了专用的电力电缆，对其安装和运行提出了更高的要求。

测量 VT 是为每种类型的线电压创建的，并且可以根据不同的方案进行切换以执行特定任务。但它们都基于将传输线电压的线性值转换为 100 伏二次值的一般原理，准确地复制和强调一定比例的一次谐波的所有特性。

VT的变压比由初级和次级电路的线电压之比决定。例如，对于所考虑的110 kV 架空线路，可以写成：110000/100。

仪表电流互感器

这些设备还将初级线路负载转换为次级值，最大程度地重复初级电流谐波的任何变化。

为了便于电气设备的操作和维护，它们也安装在变电站的配电装置上。

电流互感器 它们以与 VT 不同的方式包含在架空线路电路中：它们及其初级绕组（通常仅表示为直流电线形式的一匝）被简单地切入线路相位的每根电线中。这可以在上面的照片中清楚地看到。

CT变比由电力线路设计阶段选择标称值的比值决定。例如，如果电源线设计为承载 600 安培电流，并且将从 CT 次级移除 5 A，则使用名称 600/5。

在电力中，所使用的次级电流值接受两个标准：

• 110 kV 以下的所有 CT 均为 5 A；

• 330 kV 及更高电压线路为 1 A。

次级TT绕组连接保护装置按不同方案连接：

• 满星；

• 不完整的星；

• 三角形。

每种化合物都有自己的特定特性，并以不同的方式用于某些类型的保护。将电流互感器和电流继电器线圈连接到全星形电路的示例如图所示。

这是许多保护继电器电路中使用的最简单和最常见的谐波滤波器。其中，每相的电流由一个单独的同名继电器控制，所有矢量的总和通过公共中性线中的线圈。

使用电流和电压测量变压器的方法可以将电力设备上发生的初级过程以精确的比例转移到次级电路，以用于继电保护硬件和创建逻辑操作算法设备，以消除应急设备过程。

处理收到的信息的当局

在继电保护中，主要工作元件是继电器——一种执行两个主要功能的电气设备：

• 监测被观察参数的质量，例如电流，在正常模式下它稳定地保持并且不改变其接触系统的状态；

• 当达到称为设定点或响应阈值的临界值时，它会立即切换其触点的位置并保持此状态，直到观察值返回到正常范围。

在次级电路中形成用于切换电流和电压继电器的电路的原理有助于理解正弦谐波的矢量表示及其在复平面中的表示。

在图片的下半部分，显示了消费电源运行模式下 A、B、C 三相正弦波分布的典型情况的矢量图。

监控电流和电压电路的状况

部分地，根据ORU-110的全星形和VT方案打开CT和继电器绕组的电路中显示了处理次级信号的原理。此方法允许您以下列方式添加矢量。

在这些相位的任何谐波中包含继电器线圈，可以让您完全控制其中发生的过程，并在发生事故时关闭电路。为此，使用合适的电流或电压继电器装置设计就足够了。

上述方案是多种使用不同过滤器的特例。

控制通过线路的功率的方法

继电保护装置根据所有相同电流和电压互感器的读数来控制功率值。在这种情况下，使用众所周知的公式和它们之间的总功率、有功功率和无功功率的比率以及它们由电流和电压向量表示的值。

可以理解，电流矢量是由施加到线路电阻上的电动势形成的，并且相等地克服了它的有源和无功部分。但与此同时，在具有分量 Ua 和 Up 的部分中，根据电压三角形描述的规律出现电压降。

电力可以从线路的一端传输到另一端，甚至在传输电力时可以反向传输。

其方向的变化是以下原因的结果：

• 操作人员切换负载；

• 由于瞬态和其他因素的影响，系统中的功率波动；

• 应急模式的出现。

作为继电保护和自动化系统的一部分运行的功率继电器 (PM) 会考虑其方向的波动，并配置为在达到临界值时运行。

线路电阻控制方法

根据电阻测量计算到短路位置距离的继电保护装置，简称距离或DZ保护。他们在工作中也使用电流和电压互感器电路。

要测量电阻，请使用 欧姆定律的表达描述了正在考虑的电路部分。

当正弦电流通过有源电阻、容性电阻和感性电阻时，它们上的电压降矢量会向不同的方向偏移。保护继电器的行为会考虑到这一点。

根据这一原理，许多类型的电阻继电器（RS）在继电保护和自动化装置中工作。

线频控制方法

为了保持通过电力线传输的电流的谐波的振荡周期的稳定性，使用频率控制继电器。它们的工作原理是将内置发生器产生的参考正弦波与线性测量变压器获得的频率进行比较。

处理这两个信号后，频率继电器确定观察到的谐波的质量，并在达到设定值时改变触点系统的位置。

数字保护控制线路参数的特点

如果没有从测量变压器 TT 和 VT 中移除的次级电流和电压值，替代继电器技术的微处理器开发也无法工作。

对于数字保护的操作，有关次级正弦波的信息通过采样方法处理，包括在模拟信号上叠加高频并在图形的交叉点处固定受控参数的幅度。

由于采样步长小，处理方法快，并采用数学逼近法，二次电流和电压的测量精度高。

以这种方式计算的数值用于微处理器设备运行的算法中。

继电保护和自动化的逻辑部分

沿电力线传输的电流和电压的初始值通过测量变压器建模后，通过滤波器处理并被电流、电压、功率、电阻和频率的继电装置的敏感机构接收，现在轮到逻辑继电器的电路了。

他们的设计基于从额外的恒定、整流或交流电压源运行的继电器，这也称为可操作的，并且由它馈电的电路是可操作的。该术语具有技术含义：非常快速地执行切换，没有不必要的延迟。

逻辑电路的运行速度在很大程度上决定了紧急关闭的速度，从而决定了其破坏性后果的程度。

在它们执行任务的方式中，在操作电路中工作的继电器被称为中间继电器：它们从测量保护装置接收信号并通过切换触点将其传输到执行机构：输出继电器、螺线管、用于断开或关闭电源开关的电磁铁.

中间继电器通常有几对触点，用于接通或断开电路。它们用于在不同的继电保护装置之间同时复制指令。

在继电保护的动作算法中，为了保证选择性原则，形成一定算法的时序，往往引入延时。它在设置期间阻止保护操作。

此延迟输入是使用特殊时间继电器 (RV) 创建的，这些时间继电器具有影响其触点速度的时钟机制。

继电保护的逻辑部分使用为特定配置和电压的电力线上可能发生的不同情况设计的众多算法中的一种。

例如，我们可以仅给出基于电力线电流控制的两种继电保护逻辑操作的一些名称：

• 电流中断（速度指示）没有延迟或有延迟（保证 RF 选择性），考虑到功率方向（由于 RM 继电器）或没有它；

• 过流保护可以通过与断路相同的控制来提供，包括或不包括线路低压检查。

各种设备的自动化要素经常被引入到继电保护逻辑的操作中，例如：

• 单相或三相电源开关重合闸；

• 开启备用电源；

• 加速度;

• 频率卸载。

线路保护的逻辑部分可以在电源开关正上方的小型继电器隔间中完成，这对于电压高达 10 kV 的外部完整开关设备 (KRUN) 是典型的，或者在继电器室中占用几个 2x0.8 米的面板.

例如，330 kV 线路的保护逻辑可以放置在单独的保护面板上：

• 预订;

• DZ——远程；

• DFZ——微分相位；

• VCHB——高频阻塞；

• OAPV；

• 加速度。

输出电路

输出电路作为线性继电保护的最终元件，其逻辑也是基于中间继电器的使用。

输出电路形成线路断路器的操作顺序，并决定与相邻连接、设备（例如，断路器失灵保护——断路器紧急脱扣）以及继电保护和自动化的其他元件的相互作用。

简单的线路保护可能只有一个使断路器跳闸的输出继电器。在具有分支保护的复杂系统中，创建了根据特定算法工作的特殊逻辑电路。

在紧急情况下，最后从线路上移除电压是通过电源开关执行的，该电源开关由跳闸电磁铁的力激活。其操作提供特殊动力链，可承受强大的负载。Ki。