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[摘 要]继电保护是一种应对电力故障的有效手段，在实践中得到了广泛的应用和发展，其广泛应用在电力系统、飞机、机车、舰船、汽车等等各个领域。随着经济社会的发展，电力系统的复杂性及重要性程度越来越高，而电力系统的故障所导致的对经济社会的影响也越来越大。因此发展继电保护，想方设法的减轻电力故障的危害，尤其对关乎国计民生的电力系统意义重大。 继电保护主要是随着经济及电力系统的发展而发展，到现在已经发展成为一个大的系统化知识体系。继电保护装置也由单一的原件发展成为需要人力、物力、科技等各方面辅助支持的现代化机器体系。鉴于继电保护的广泛应有及对电力系统的重要意义，我们必须将理论与实践相结合，发展出适合国情需要的、先进的继电保护装置。继电保护概念
[关键词]继电保护装置；概念与作用；继电保护故障变化分析
中图分类号：F470.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0017-01
1.继电保护的概念及作用
1.1 继电保护是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件例如发电机、变压器、输电线路等，使之免遭损害，所以沿称继电保护。
基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不需要保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
1. 2继电保护的作用主要是以下几点：（1）无间断的监视电力系统的正常运行，当被继电保护保护的电力系统及其元件发生故障时，该电力系统及元件的继电保护装置迅速准确地给能够脱离故障元件最快的断路器发出跳闸脱离的命令，使发生故障的元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统及其它元件本身的损害，也最大限度的降低对电力系统安全供电的影响。当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。（2）反应电力系统及电气元件的异常运行状态，并根据运行维护的条件而及时发出信号，以便值班员适时的处理，或如果无值班员，则由继电保护装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切断。（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，向着保护、控制、测量和数据通信一体化发展，实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。
2.继电保护的要求
用于继电保护的继电保护装置必须有及时、有效处理电力事故的能力，具体来说，其必须同时符合以下几项要求：
2.1 选择性
选择性要求继电保护在发生电力故障或异常情况，需要继电保护装置反应时，首先应该由发生故障或异常的线路、原件的继电保护进行反应。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来切除故障。上下级及同级电网的继电保护之间的整合，应该遵循逐级配合的原则，以保证有选择性的切除电网故障。
2.2 速动性
速动性要求要求继电保护在电力系统发生故障时，要及时的切除故障，切断故障电路，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，最高限度的降低设备的损耗，提高系统并列运行的稳定性。 一般必须快速切除的故障有：
（1）使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值（一般为0.7倍额定电压）。
（2）大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。
（3）中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。
故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.04s～0.08s，最快的可达0.01s～0.04s，一般断路器的跳闸时间为0.06s～0.15s，最快的可达0.02s～0.06s。
2.3 灵敏性
灵敏性要求继电保护装置在发生电力故障及异常运行情况时，能够灵敏的反应保护电力系统的正常运行。继电保护装置的灵敏性由灵敏系数来进行衡量，国家相关规定对继电保护装置的灵敏系数予以了明确的规定。
2.4 可靠性
指保护该动作时动作，不该动作时不动作。确保切除的是故障设备或线路。
3.继电保护的基本原理
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要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：
（1）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。
（2）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。
（3）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°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+（60°～85°）。
（4）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。 不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。
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。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。
继电保护装置现在发展出了很多型号及功能不同的产品，但是其基本的原理都大同小异。一套机电保护装置最少由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。 测量元件主要是负责测量被保护的系统及元件的运行参数，并与给定的参数进行比较，以确定正常与不正常，从而判定机电保护装置是否应该启动。逻辑环节中继电保护装置按一定的逻辑关系判断故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是不动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。
4.继电保护可按以下4种方式分类
4.1 按被保护对象分类，有输电线保护和主设备保护（如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护）。
4.2 按保护功能分类，有短路故障保护和异常运行保护。前者又可分为主保护、后备保护和辅助保护；后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。
4.3 按保护装置进行比较和运算处理的信号量分类，有模拟式保护和数字式保护。一切机电型、整流型、晶体管型和集成电路型（运算放大器）保护装置，它们直接反映输入信号的连续模拟量，均属模拟式保护；采用微处理机和微型计算机的保护装置，它们反应的是将模拟量经采样和模/数转换后的离散数字量，这是数字式保护。
4.4 按保护动作原理分类，有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、高频载波保护等。
5.继电保护发展
继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，电力系统的现代化快速发展又对继电保护提出了更新、更高的要求。继电保护技术未来的发展趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。把微机的继电保护作为一个未来需要大力发展的领域，研究出高效、经济的微机继电保护装置。为了将继电保护的效能发挥到极致，还应该注重继电保护的网络化，促使数据共享，提高继电保护的可靠性。机电保护装置的功能不应该仅仅局限于保护，而应该向综合的功能发展，保护、控制、测量和数据通信等功能只需要一台装置足以。
[关键词]继电保护装置；概念与作用；继电保护故障变化分析
中图分类号：F470.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0017-01
1.继电保护的概念及作用
1.1 继电保护是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件例如发电机、变压器、输电线路等，使之免遭损害，所以沿称继电保护。
基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不需要保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
1. 2继电保护的作用主要是以下几点：（1）无间断的监视电力系统的正常运行，当被继电保护保护的电力系统及其元件发生故障时，该电力系统及元件的继电保护装置迅速准确地给能够脱离故障元件最快的断路器发出跳闸脱离的命令，使发生故障的元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统及其它元件本身的损害，也最大限度的降低对电力系统安全供电的影响。当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。（2）反应电力系统及电气元件的异常运行状态，并根据运行维护的条件而及时发出信号，以便值班员适时的处理，或如果无值班员，则由继电保护装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切断。（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，向着保护、控制、测量和数据通信一体化发展，实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。
2.继电保护的要求
用于继电保护的继电保护装置必须有及时、有效处理电力事故的能力，具体来说，其必须同时符合以下几项要求：
2.1 选择性
选择性要求继电保护在发生电力故障或异常情况，需要继电保护装置反应时，首先应该由发生故障或异常的线路、原件的继电保护进行反应。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来切除故障。上下级及同级电网的继电保护之间的整合，应该遵循逐级配合的原则，以保证有选择性的切除电网故障。
2.2 速动性
速动性要求要求继电保护在电力系统发生故障时，要及时的切除故障，切断故障电路，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，最高限度的降低设备的损耗，提高系统并列运行的稳定性。 一般必须快速切除的故障有：
（1）使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值（一般为0.7倍额定电压）。
（2）大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。
（3）中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。
故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.04s～0.08s，最快的可达0.01s～0.04s，一般断路器的跳闸时间为0.06s～0.15s，最快的可达0.02s～0.06s。
2.3 灵敏性
灵敏性要求继电保护装置在发生电力故障及异常运行情况时，能够灵敏的反应保护电力系统的正常运行。继电保护装置的灵敏性由灵敏系数来进行衡量，国家相关规定对继电保护装置的灵敏系数予以了明确的规定。
2.4 可靠性
指保护该动作时动作，不该动作时不动作。确保切除的是故障设备或线路。
3.继电保护的基本原理
继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要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：
（1）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。
（2）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。
（3）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°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+（60°～85°）。
（4）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。 不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。
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。此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。
继电保护装置现在发展出了很多型号及功能不同的产品，但是其基本的原理都大同小异。一套机电保护装置最少由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。 测量元件主要是负责测量被保护的系统及元件的运行参数，并与给定的参数进行比较，以确定正常与不正常，从而判定机电保护装置是否应该启动。逻辑环节中继电保护装置按一定的逻辑关系判断故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是不动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。
4.继电保护可按以下4种方式分类
4.1 按被保护对象分类，有输电线保护和主设备保护（如发电机、变压器、母线、电抗器、电容器等保护）。
4.2 按保护功能分类，有短路故障保护和异常运行保护。前者又可分为主保护、后备保护和辅助保护；后者又可分为过负荷保护、失磁保护、失步保护、低频保护、非全相运行保护等。
4.3 按保护装置进行比较和运算处理的信号量分类，有模拟式保护和数字式保护。一切机电型、整流型、晶体管型和集成电路型（运算放大器）保护装置，它们直接反映输入信号的连续模拟量，均属模拟式保护；采用微处理机和微型计算机的保护装置，它们反应的是将模拟量经采样和模/数转换后的离散数字量，这是数字式保护。
4.4 按保护动作原理分类，有过电流保护、低电压保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、高频载波保护等。
5.继电保护发展
继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，电力系统的现代化快速发展又对继电保护提出了更新、更高的要求。继电保护技术未来的发展趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。把微机的继电保护作为一个未来需要大力发展的领域，研究出高效、经济的微机继电保护装置。为了将继电保护的效能发挥到极致，还应该注重继电保护的网络化，促使数据共享，提高继电保护的可靠性。机电保护装置的功能不应该仅仅局限于保护，而应该向综合的功能发展，保护、控制、测量和数据通信等功能只需要一台装置足以。