电气控制系统中继电保护器的整定研究

张玮

华能上海石洞口第一电厂上海200942

摘要：电力是经济社会发展的基础能源，关系到人们日常生活生产的正常进行。电力系统运行过程中，如果遇到短路、断路等故障，导致电压或者电流突然增加，可能直接损毁电力设备。电力系统如果遇到故障，继电保护器能够及时切断故障电源，防止故障进一步扩大。在电气控制系统中，继电器是一种电子控制器件，具有转换电路、自动调节作用，对电路起到保护作用。本文主要分析了电力系统继电保护器的特征、继电保护整定计算存在的问题，并分析了电气控制系统中过流继电保护器、过压继电保护器、欠磁继电保护器中的整定计算方法。

关键词：电力设备；电气控制系统；继电保护器

引言:

随着科学技术的发展，继电器正逐渐向自动化、智能化方向发展。继电器主要有控制系统和被控系统构成，能够对自动控制电路中的小电流和大电流进行控制，从而对电气设备起到安全保护、转换调节的作用。然而随着电网的发展，各种大容量、大机组电力设备的投入，对继电保护装置提出了更高的要求。为了确保电网运行的安全性、稳定性，必须做好继电保护器的整定计算。

1.电力系统继电保护器的特征

继电保护装置是电力系统重要的组成部分，在电网运行中发挥重要作用，一旦电网运行过程中出现故障，继电保护装置立即启动保护程序，对电网进行保护，以免电力故障进一步扩大，影响到其他电力设备的运行，导致整个电力系统失效。同时继电保护器还有报警功能，一旦电网运行过程中出现异常信息，继电保护器可以将异常信息发送到电网调度中心，电网调度中心的工作人员收到信息，立即对异常信息进行分析，并派出电力技术人员立即赶到现场，对电力设备进行维修，从而确保整个电网运行安全。继电保护器是电力系统的安全卫士，关系到电网运行安全性和稳定性。所以电力系统对继电保护器的要求很高，继电保护器必须达到以下要求：

1.1安全性

安全性是电网运行的前提和基础，关系到电力用户和人民群众的生命财产安全，所以继电保护器必须具备安全性，在运行过程中，能够对电路和电力设备起到保护作用，保证整个电力系统的安全性。

1.2及时性

继电保护器能够对电力设备和电路进行有效的监控，一旦发现电路和电力设备存在的问题，立即发出警报信息，并最快采取措施及时消除系统故障，以免影响到其他电路的正常运行。

1.3选择性

电气控制系统中的继电保护器自动化运行，继电保护器自身能够对电网中异常信息作出有效的判断，能够发现有用的故障信息，并及时切断故障电路，在不影响其他线路的正常供电的情况，确保整个电力系统有序运行。如果继电保护器不具备选择性，电力系统出现的无效信息或者异常信息，对电力系统并没有什么影响，继电保护器做出了误判，而做出了切断线路的选择，则会对电力系统的正常运行造成一定的影响。

2.继电保护整定计算存在的问题

随着电网的快速发展，供电质量不断提高，但是继电保护整定计算还存在不少问题，有以下几个方面：第一，在非全相震荡情况下，在计算继电保护整定值时候很容易忽略了实际电网结构对整定值的影响。第二，如果继电保护整定值使用计算分支系数，则可能没有及时对分布式电源变化进行分析，从而导致分支系数结果出现很大的误差，从而影响到整定值计算精度。第三，继电保护装置应用在电力系统中，还需要考虑到延时时间。第四，计算分支系数时很容易出现重复现象，从而影响到继电保护值整定计算结果。第五，继电保护装置进行整定值计算的时候，如果继电保护装置线路的母线断开，那么继电保护装置则无法对系统的运行情况作出有效的分析和判断，从而无法对线路通过有效的保护，造成线路故障范围扩大。

3.电气控制系统中继电保护器的整定计算方法

3.1过流继电器整定方式

过流继电器整定值计算的时候，正常启动继电器的开关以后，在完全断开高速开关的时候，必须做好升压和降压试验，在试验的时候，要及时记录继电器的电压，电压不稳定则可以开展整定计算。同时对毫伏表、电压表、电流表等进行观测，并记录好各项指标数据，让继电器在一个相对安全的环境下进行，确保试验人员的安全。过流继电器主要由电流发生器、电路开关、单相交流低压电源、测试电流表、整流器、电路开关、电压表、监视器等元件构成，必须充分发挥这些元件的作用，让继电器对整个电力系统实现过压保护、过流保护、欠压保护。为了确保过流继电器的安全运行，继电器安装的时候必须做好三相电流设置值，三相电流值必须在继电器运行的范围要求内，如果三相电流值超过继电器的保护范围内，那么就无法对三相电流进行保护，继电器无法发挥应有的作用。事故可视化分析技术是继电保护装置故障系统中一项比较成熟的技术。大多数继电保护装置故障技术把保护逻辑可视化分析功能嵌入到录播分析系统中，以时间为线索，结合故障录播文件，根据中间节点文件综合分析事故，从而清晰再现故障发生过程，继电保护装置记录各个元件动作逻辑的先后顺序，继电器显示器可以将故障位置显示在电力调度中心人员的面前，显示牌将电流流过值显示出来，如果电流值出现了很大的差异，那么继电保护器在很短的时间内进行修复，并将错误报告修正，延长跳闸时间。如果电力系统运行的电压比较高，且长时间运行，这个时候继电保护装置会启动过压保护开关，并通过闪灯、报警信息等方式启动报警装置，将故障位置显示出来，显示器也会显示出差异值，并通过干预或者延时的方式，确保电力设备运行稳定。如果继电保护器在运行过程中发现电压比较低，这个时候继电保护器就会出现欠压保护功能，如果电压恢复正常，这个时候欠压保护功能自动停止，退出保护程序，确保整个电力系统安全运行。

3.2过压继电器整定方式

整定过压继电器的时候，需要确保整个继电器各个元件运行良好，并对各个元件进行通电试验。为了确保试验的准确性，需要断开所有的高速开关。然而按照继电保护器整定数值进行降压处理，让电流输出正常。在这个过程中，必须关注升压和降压表的数值变化，继电器电压改变过程中，继电器是否存在异常情况，从而判断升压和降压数值，再将高速开关关闭。关闭以后还要检查继电器的高速开关，查看是否有遗漏情况，这样才能确保整定过压继电器的安全，在试验过程中必须全程观察，并将数据记录下来，形成可参考的数据信息，确保继电器工作正常。正常情况下，过压继电器的整定过程相对比较复杂，要根据实际况，制定整定数值和整定内容。整定内容主要包括测试电压表、电路开关、单相交流低压电源、过压保护、电压不平衡保护、错相保护、欠压保护、动态断相保护等。如果这些元件出现问题，则会启动不同的保护程序，从而确保整个继电保护系统的安全运行。如果线路电压偏高或者三相电压出现不稳定情况，则会立即启动电压保护程序，确保电路电压稳定；如果线路电源输出程序出现问题，电力系统发出错误的指令，则会启动错误保护程序；如果线路电压不足，达不到电力系统运行的要求，就其启动欠压保护错误，维护整个系统运行安全；如果电力设备出现断相问题，则会启动动态断相保护。

3.3欠磁继电器的整定方法

欠磁继电器是一种电子控制元件，在自动控制电路中，它是一种可以用较小的电压、电流控制较大的电压和电压自动开关，在电路中可以自动调节电压、电流、转换电路，从而对电路实行保护。电磁继电器的主要元件是电磁、街铁、弹簧、动触点和静触点。欠磁继电器的工作原理是当闭合低压控制电路中的开关，电流通过电磁铁的线圈产生磁场，并对街铁产生励磁，让静触点和动触点的开关接触，工作电路闭合，启动电动机；如果断开低压开关时，线圈不会产生电流，那么街铁在弹簧作用下，使得动触点和静触点开关脱开，电路断开，电动机停止运行。电磁继电器是自动控制电路装置的重要元件，在电路中起到开关作用，它可以用低电压、小电流控制高电压、强电流，并实现远距离控制，所以在自动控制领域广泛应用。

4.继电器整定值计算方法

随着国家电网的发展，小电阻接地系统的安全性和可靠性使其在电力系统中广泛应用。按照小电阻接地系统单相接地的特点，基本可以实现继电保护系统的整定。接地变相电流保护方式可以采取电流I段和电流II段保护整定方法。在I段保护上，躲过外部接地故障时变压器相电流和接地变频额定电流从而达到保护系统整定值。其次，在接地变压器零序电流保护整定时，可以将继电保护作为后备保护，选择接地变中性点电流。根据变电站电压等级母线接地故障的灵敏度，实现对零序电流定值的整定，并与出现零序电流相互配合，实现保护目的。在保护出口动作逻辑整定方面，还要根据电力系统的实际情况，选择合适的整定方法。如果电力系统的电容电流超过了整定值，则要设置整定值为时限断路器，避免超大电流和电压对电力设备的损坏。最后，出现相电流、零序保护整定还需要接地变保护和主变保护按照电压等级配合，这样电力系统故障时，保护装置才能发挥作用。

结束语：

继电保护装置关系到电力控制系统运行的安全性和可靠性，在进行整定计算的时候，要考虑到各个方面的因素，防止继电保护器出现误动、拒动等现象。

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作者介绍：

张玮（1985.12.17），男，籍贯：江苏，民族：汉，学历：大学本科，职称：工程师，职务：电气继保员，主要研究方向：继电保护，单位：华能上海石洞口第一电厂。