简述继电保护的基本原理篇1
继电保护在电力系统发生故障时，能够快速切除故障设备，以保障系统的正常运行。传统的故障分析法一般是通过查看保护装置的动作和录波的打印报告，分析故障录波器的录播来发现故障，程序非常繁琐，无法追踪到装置内部工作情况和潜在问题。
一、智能变电站故障可视化概述
智能变电站向全面支撑调控一体化转变，其中在此基础上的智能告警和故障信息分析决策功能是其高级应用的最重要技术之一。主要表现为：挖掘事故中事件顺序记录、信号、保护装置以及故障录波等数据，对这些数据进行综合分析，以直观的可视化界面综合展示分析结果。
数据11是继电保护装置中间节点以及动态逻辑，其中监控主机、调度中心和动态记录装置为数据接收方。数据12是用于分析展示的故障录波信息，其中调度中心和综合应用服务器是数据接收方。工作原理为：通过保护故障记录信息流对继电保护故障进行可视化分析，综合分析应用服务器采集装置中间节点数据，再结合保护装置逻辑图、内部监控点数据，可视化展示分析结果。
二、G语言
G语言是由国家电力调度控制中心提出的电力系统图形描述规范，是基于公共信息模型中图形交换发展的新型电力系统图形描述语言，是可扩展标记语言标准基础上的纯文本语言，将基本绘图以外的常用电网图形符号定义成土元模板，生成简化图形的解析过程。
另外，G语言定义了连接线和端子，以及图形颜色和消隐，起到了描述图元连接关系的作用，具有对普通动态二维图形描述的功能。Keyid在G语言的每一个图元中都定义了，用于解决图形和数据关联的问题。G语言将电力设备和电网信息通过图形的方式表达出来，并作为高效存取以及交换电力图形、数据的支持，具有较强的通用性。
三、保护逻辑图的描述方法
1、保护逻辑图基本图元
基本图形元素：a.状态量输入：keyid取中间节点文件状态通道号，有一个输出端子，输出端子的keyid取通道号值。B.状态量输出：keyid取状态信号通道号，有一个输入端子，其keyid取对应通道号值。C.“与/或”门：其中keyid是自定义，储存判断结果，包含输出、输入端子，8进1出为支持最大。
各个基本图元的属性都含位置坐标，图元实例化用于描述元件在图形中的位置，连接线存在多个拐点，为表达其位置关系含有对各位指属性。
2、保护逻辑图的逻辑关系
保护逻辑图绘图操作是使用预定义的基本图形元素、基本绘图元素，其中各图元素的连接关系由连接线决定，并将其联系关系储存在图元实例。基本图形元素keyid用作中间节点文件数据传递、结果判断。各基本图形元素以及连接线内部存在保护逻辑图的逻辑关系。
3、中间节点文件
中间节点文件分为中间文件和描述文件，其文件后缀分别为：.mid/.des.中间文件存储模拟量、相对时标、开关量通道值。描述文件用于描述中间文件数据存储格式，一部分用作对中间文件的说明，包括模拟量名称、序号、模拟量量纲、
数字量名称和类型、;另一部分用于存储保护逻辑图。描述部分des标记，则G标记图形部分。
四、故障可视化分析
1、生成故障信息
继电保护装置启动后会产生故障录波文件、动作情况简报文件、故障信息文件、中间节点文件。其中，当装置启动故障录波文件和中间节点文件会同时产生两段时间一致的记录。故障录波文件仅包含本次启动的概要信息，用于初步故障分析，而中间节点文件包含了故障录波文件信息之外，还包含了保护装置内部逻辑的动作详细数据，主要用于对故障详细的分析。
2、事故可视化分析
故障录波分析工具是保护逻辑可视化分析的载体，其结合了中间节点文件、故障简报、故障录波文件，并以时间作为线索进行综合分析，将故障过程中各个保护功能原件的逻辑，按照时间先后顺序清晰化的再现。
保护逻辑图在进行可视化分析过程中，图形绘制将各节点动作情况在基本图元定义为高亮显示。其中，每个图元包含1个用于表示图元状态的state;图元内部对象包含用于表示图形元素、所有被定义元素的sta。图形根据不同值显示不同风格就是sta的功劳。连接线根据keyid3的值进行条件绘制，sta为0，绘制黑色线;为1，绘制红色线。这样可使显示更加简介直观。
3、互操作方式分析
G语言作为电力系统标准的图形描述语言，被保护逻辑图用作自描述，以及G图形处理工具被综合应用服务器用作解析，实现不同厂家之间的互操作。由于各厂家在实际运用中采用不同操作习惯，所以互操作方式一般分为两种情况：
(1)采用G语言方式的厂家，不需要做其他工作，直接配合，并可以保证故障分析风格显示一致;
(2)当厂家采用其他方式，那么即安装调试可视化故障分析插件便可。此外，不管该工程有多少型号装置都只需要一个插件足够，无需多个插件。可视化分析app使用条件：附加参数调用，文件名file为全路径，.cfg为后缀，波形通过“.exefile”调用。
五、实际应用分析
保护逻辑图G语言生产模块的开发，是根据继电保护逻辑图的自描述方案，并由可视化逻辑设计软件集成。在对程序便宜进行保护时，可视化回放G语言保护逻辑图文件是根据程序设置自动生成，并且保护程序代码包含了此文件，为保护程序以及可视化保护逻辑图的一致作重要保障。中间节点文件在保护装置启动时录播自动产生，并存于.des文件当中。
其配套解决模式是在G语言继电保护逻辑图自描述方案基础之上开发的，并集成与波形分析工具，波形分析工具同时也会增加保护逻辑图故障可视化回放功能，并在录波文件启动时自动打开中间节点文件，同步回放和分析可视化保护逻辑图以及故障波形。
整个过程简述：保护装置启动会自动生成故障简报文件、故障录波文件、中间节点文件以及扰动通知，然后故障信息文件通过故障录波器从文件服务调取和上传。由此可见，故障录波器、调度端口、综合应用服务器都是具有故障可视化分析功能的。
六、结语
综上所述，本文提出的继电保护装置故障可视化分析方案，保护逻辑图采用了电力系统图形标准描述规范，也就是G语言进行自描述，通用G语言解析工具被后台服务器用作解析保护逻辑图和可视化回放分析。该方案不仅解决了设备间的互操作问题，还解决了保护程序和逻辑图不符合的问题，通用性和操作性都很强。
简述继电保护的基本原理篇2
【关键词】形态滤波技术；继电保护；电力系统
处理物理形态是数学形态学的主要研究对象，因此数学形态学也成为一门学科。数态这门学科以几何微积分和集合论为理论基础，主要提取和分解物体形态。所以它不仅能针对一维信号进行分解，而且还能对二维图像进行分解，分解出各种图形的形态，它的优势是简单的计算方法，反应出真实的滤波形态特征。所以在继电保护的应用中，形态滤波技术有着光辉的前景和其他技术不可替代的位置。
一、数学形态学的基本论述
首先介绍数学形态学的基本运算方法。腐蚀和二值膨胀着两者形态结合，是数学形态学的运算方法，数学形态运算学的基本运算内容包括两个子集，一个是二值结构元素集合，一个是二值输入集合。运用这两个集合计算，可以描绘出结构元素和输入集合这两者的关系，也可以反映结构元素和输入集合的相互作用过程。在数学形态学中，膨胀就是对原来集合进行放大，而且是按照一定的规则放大，这样的结果就是膨胀，其实它是一个缩小的过程，即对原来集合的缩小。第二就是要介绍形态滤波的概念。形态滤波是一种几何模式，是用来探测部分图像和信号的，它与线性是无关的。形态滤波是利用二值形态学的方法在集中信号方面进行滤波，它产生两个函数，而且用两个特定的符号表示定义域和集合。第三就是介绍函数与本影的关系。一维信号与二维信号不同，它要用集合的方式来表达。一维信号和二维信号，两者对图像显示的阴影与空白的背景表示数字方法也不同。函数本影是描述函数的二值形态。
二、多分辨形态学梯度的应用
什么是多分辨形态学梯度？这就设及到多分辨形态学的概念。多分辨形态学梯度就是用扁平结构函数来计算腐蚀和膨胀的分数差。多分辨形态梯度与其他的梯度不同，多分辨形态学梯度主要研究处理信号和图像的关系，它的运算结构根据结构函数的位置变化而变化，它的运算结构也和部分极小值或极大值相关。极大值减去极小值就是形态梯度的图像数值。当运用多分辨形态学梯度技术时，要注意暂态信号，也要注意控制信号中的稳定态势的分量。电力系统的暂态信号研究可以依据原点的位置设计结构元素。还要时刻观察波形的特征，这样有助于多分辨形态学梯度在保护暂态电波时的利用。这样可以得出，为了研究电力系统中的暂态信号，设计宽度适当的结构元素，还要设计合理的梯度级数。在多分辨形态学梯度保护暂态时的用法，要设置一个输电系统故障，该故障要与地面接触，接着要测试信号基波分量，测试后可以得出产生故障的原因。这原因有两点，一个是行波中自身故障，一个是电弧产生故障。根据原因可以知道，想要保护暂态的安全，应该合理识别暂态波头，因为这个暂态波头关系着暂态系统的安全，还关系着电力系统的故障测试。多分辨形态学梯度可以保护暂态，也可以研究电压信号的频率。形态学运算方式简单，只有加法和减法，没有积分变化的运算过程，所以计算量小，在实际生活中容易使用。
三、形态学信号分解的应用
形态学信号分解的意思就是处理时间地域的信号，让这些信号得到一定量和一定性的分析。在处理信息过程中，主要方式是通过空间转化，先将一系列的信号转化到另外一个空间，接着运用形态学的方式，把一些简单的信号作为参考数据，如三角函数，指数函数，复数函数等。运用二值运算方法后，将得到的数据进行不同的信号处理，通过这些合理的运算再用到继电保护中。形态学信号分解主要用在识别励磁涌流，在励磁涌流中，有不同的电流信号的输入，比如说有正波形、负波形等等，如果要准确提高信号的分解，就要对每一级的信号进行分解，先进行一次分解，再进行二次分解，这样在励磁涌流中就能利用形态学信号很好得识别。
四、结语
形态滤波技术是一个很好的继电保护的方法，而且本身也存在很大的优势，利用它的运算时间短，更容易识别不同的处理信号。它在继电保护中有着其他学科技术不能替代的优势。提取信号波形的主要方式就是利用形态学的信号分解和形态学的梯度技术，只要合理正确的利用这两门技术，就能保证继电的正常使用。形态滤波技术在继电保护中的优势让我们加深对形态滤波技术的理解，并且认识变化信号处理的过程。
参考文献
简述继电保护的基本原理篇3
关键词：10kV配网系统；继电保护；保护策略；对策
前言
电力的安全、平稳供应能够保证经济的发展，特别是近年来电力用户数量以及用电量的持续增长，给电力系统造成了极大的负担，虽然我国的配网系统也在不断发展，但是仍旧存在诸多安全隐患，特别是在10kV配网系统中各种各样的安全问题严重威胁到人民群众的生命和财产安全。因此，作者结合个人多年来电力系统的实际工作经验，先对10kV配网系统的继电保护的基本配置进行描述，继而再针对保护策略以及常见问题与对策进行详细的论述，希望能够促进我国的电力系统健康发展。
110kV配网系统继电保护的基本配置
1.1电流保护装置
10kV配网系统继电保护中电流保护装置大多采用两相式的阶段性保护方法，以实现相间短路情况的预防。两相式的电流保护法能够将电源分为两段分别进行保护，分别是过电流保护和速断保护，这种方法的电流保护效果非常显著。如果用户根据某些特殊需要在两段保护的基础上还可以增加一段速断保护，这样就从原有的两相式的电流保护升级成了新的三段式的电流保护，可以为用户提供更好的安全环境。但是，上述所说的两种电流保护装置都是单侧电源保护的常见方式，并不适用于双侧电源，因此针对双侧电源的特殊用电安全保护要求，我们需要采取阶段式的电压保护方法，也就是同时进行阶段式电流保护和电压保护，但是具体的联动方式要根据阶段电路的配置方向来进行确定。
1.2过负荷保护装置
在用户数量过多时，就会造成一部分的输电线路产生过负荷运转的情况，这种情况的发生会大幅度增加故障发生的风险，此外，由于10kV配网系统大多采用架空混合的方式，也容易导致发生过负荷的情况，为了避免上述情况的发生，我们需要安装专门针对过负荷保护的机电装置，一旦系统中出现超出负荷的情况，过负荷继电保护装置就会自动向调度等管理人员发出预警，并迅速做出切断动作，以保证整个配网系统的安全。
1.3故障信号监视装置
由于10kV配网系统的继电保护是依靠电流的变化来进行线路运行情况的判定，因此当单相接地故障发生时，就需要采取发信号的方式，当监视装置发出相应的信号后，巡检人员需要对故障线路进行认证检查，找出故障点的位置，迅速解决问题，保障人们的用电安全。如果电网的出线较多，则可以在判断故障线路时采取有选择性的小电流接地选线系统。
210kV配网系统的常用保护策略
2.1反时限过电流保护
这种保护方法虽然从外部看似接线简单，但是内部的结构非常复杂，需要大量的调试并且在动作的准确性、灵敏度以及速动性等方面也远远落后于电磁式继电器。因此这种保护方式现阶段主要用来对用户端的进线开关进行保护，不宜用在变电站的出现开关处。其具体原理接线图如图1。
2.2定时限过电流保护
在10kV中性点不接地系统中，大多都是采取的两相继电器的定时限过电流保护。这种保护措施是由两只电流继电器、两只电流互感器、一只信号继电器以及一只时间继电器所组成。该保护装置的动作时间与被保护回路的短路电流大小无关，完全取决于时间继电器的预先整定时间，因此我们将这种保护措施称为定时限过电流保护。其原理接线图如图2。
3瞬时电流速断保护
这种保护原理与定时限过电流的原理基本相同，不同的是将其中的时间继电器使用电磁式中间继电器代替，大多数情况下都用在单电源辐射线上，而动作电流整定的方法则是按照躲过本线路末端母线故障的最大故障电流进行整定，这样能够保证变压器或者相邻下一级出现故障时，避免越级动作的发生。由于这种保护方式无时限，因此我们也将其称作瞬时电流速断保护。这种保护方法的性能好坏都反映在保护区的大小方面，保护区比较小，则表明其保护性能较差，在这种情况时，我们应通过改用定时限过电流保护或者增加瞬时电流速断保护的方法。
4常见励磁涌流问题与对策
现阶段在配网系统中的主保护方式通常采用三段式电流保护，在动作发生的过程中，瞬时电流速断保护需要保护并兼顾灵敏度，一旦动作电流值过小，加上励磁涌流值就会大于装置的整定值，就会有较大几率出现保护误动的情况。
由于励磁涌流中含有大量的二次谐波，因此主变主保护能够利用这一特点，避免保护误动作的发生，但是如果想要有效对10kV配网系统进行使用，就需要对现有的保护装置进行改造升级，这样就会大大增加装置的复杂性。此外由于励磁涌流还具有大小随着时间的不断增加而衰减的特性，流过保护装置充分利用了这个特点，将一小段的延时加入到已有的电流速断保护中，这样就能够通过延时来阻止励磁涌流误动作的发生，有效避开了励磁涌流。
5结束语
综上所述，在10kV配网系统中，通过电气线路的应用能够将所有的电气设备均联系在一起，并且随着我国电网规模的逐渐扩大，为了保证配网系统的安全、平稳运行，我们必须采取恰当的继电保护措施，合理设置继电保护装置，促进我国电力行业始终以较高的速度发展。
参考文献
[1]李连生.刍议分布式电源的配网自适应保护方案设计与应用[J].电力系统保护与控制，2014（5）：110-115.
[2]张文学.浅析现阶段我国继电保护方法的应用现状与发展趋势[J].电力系统保护与控制，2015（12）：117-122.
[3]陶顺，肖湘宁，刘晓娟.短路故障引起的电压暂降与短时间中断特征和设备敏感度分析[J]，电气技术，2015（8）：123-125.
[4]李红进，曹松.浅谈电力系统继电保护的安全管理[J].科技致富向导，2010（30）：69-72.
简述继电保护的基本原理篇4
关键词：发变组线路接线；大机组；继电保护；事故措施；配置
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.238
0引言
在我国现当下的电力系统中，大容量机组较多地选择发电机-变压器组-线路单元接线与高压或超高压电网直接相连的方式，这种接线方式的优点显而易见，不但从结构上来说便捷，而且从成本上来说较为经济，所以在中国现今电力系统中得到广泛的应用。从发变组的结构上来看，其出口开关也就是高压断路器，高压断路器与发变组之间是没有母线连接的，因此这种接线方式在进行保护配置时要综合的考虑因素就多了这部分的影响，也就是说，对变电组的线路保护要作相应的加强。与此同时，线路故障导致的发电机烧毁问题，在电力系统运行中必须要引起重视，因为这带来的后果不仅仅是经济上遭受损失，更是对人们的生命财产安全的重大威胁，所以在对大容量发电机-变压器组-线路的继电保护整体配置时，应该要综合考虑机组的安全性能。综合来说，发变组线路接线方式保护装置的配置一定要保证合理性，根据电力系统的安全原则对保护装置进行选择。
1继电保护配置的原则及要求
首先来说，继电保护的配置受到多方面的影响作用，其中，电网系统构成、一次设备的各种实际运行情况都对它有所影响，所以在进行继电保护配置时要多加考虑这些因素的作用。在继电保护的配置工作中，有种原则显得至关重要，即加强主保护，简化后备保护和二次回路，我们在对继电装置的选择以及整定时，往往依据这一原则来展开工作。实践表明，继电保护的配置如果不综合考虑电网结构、一次设备的实际运行情况，将有可能使得电网系统保护失去实际意义。
然后是保护装置的配置要与双重化要求相结合，在满足双重化要求的前提下，尽可能地使得保护装置得到完善。对保护装置的双重化配置而言，要想使保护装置发挥最大效用，有以下几点要求：a、保证保护装置足够完善，而且装置彼此之间要保持相互独立。也就是说，保护装置之间不允许有半点物理上或电气上的关联，并且二者运行情况相互不会受到干扰；这样一来，不管是何种类型的故障，保护装置的完善配置都能够解决这些问题。b、对相互独立的主保护的电压回路也有对应要求。即不允许不同电压回路的保护装置与电压互感器的同一二次绕组相连；电流互感器的二次绕组连接同样如此，在继电保护配置时，要特别注意防止死区问题的出现。c、对双重化配置的保护装置而言，其直流电源的选择要保证独立性的要求，一方面可以选取自不同蓄电池供电线段，另一方面，不同保护装置的直流电源要在不同的电流回路中运行。d、对双重化的线路保护而言，它的通信设备也应保证相互独立，同时，不同回路通信设备的供电电源也有所区别，所以要保证它们的相互独立。e、发变组因回路单元的不同而有不同的类型，所以我们对其保护装置的配置方式也是有一定差距的。其中，线路双重化配置、变压器制式的发变组常选用主、后一体化形式，这是因为主、后一体化的保护装置更符合这些类型的发变组的使用；同时，非单元制接线方式的发变组则选取主设备的一次接线方式。
最后是发电厂要对保护装置的选型、配置等工作尽量做好，不单止是要保证主设备安全运行，同时还要保证整个电力系统回路稳定运行，对其保护装置的选择也应该建立在先行选择发展成熟装置的原则上，比如数字式保护装置等。
2继电保护装置配置的选择
如前面所述，在对继电保护装置配置的选择时，要综合考虑继电保护配置的原则及要求，即注意统构成、一次设备的各种实际运行情况都对继电保护的配置有所影响，保护装置的配置要与双重化要求相结合，发电厂要对保护装置的选型、配置等工作尽量做好这几方面。
当下数字式微机继电保护装置在实际电网系统中有着广泛的应用，根据继电保护的要求，实行“加强主保护，简化后备保护和二次回路”的基本原则，选用多种保护装置。对于“加强主保护，简化后备保护和二次回路”的基本原则，一方面可以使得后备保护和二次回路得到简化，继电保护装置配置双重化的要求得到很好的匹配，另一方面对主保护的加强有很好的推动作用。实际应用中，旧式的保护装置缺点明显，所以继电保护的双重化要求也相对应复杂，体现在ta（tV）需求量大、直流回路复杂等方面，这对继电保护装置的双重化配置是有着负面影响的。数字式微机继电保护装置的应用，使得许多保护装置尽管型别不同，但是同样可以选择从同一地方读取数据，于是ta（tV）的数量大大减少，对电力系统经济成本有效控制而言是非常有利的。同时来说，数字式微机继电保护装置的出口逻辑选择的是矩阵类型，于是直流回路得到很好的精简，继电保护的双重化配置很方便地就能完成，我国目前的数字式微机继电保护装置生产技术较为成熟，所以电力系统的保护装置配置相对容易实现。
3主要配置的保护装置
当前，我国电力系统的保护装置配置因保护位置、保护类型而有不同的类型选择，常见的有发电机保护、励磁变（励磁机）保护、主变保护、高厂变保护、发变组非电量保护以及线路保护等主要配置的保护装置。其中，发电机保护分为发电机纵差保护、发电机相间阻抗保护、过电压保护等类型；而励磁变（励磁机）保护则包含过流保护、ta断线等；主变保护是保护装置配置中较为重要的类型，主要包含发变组差动保护、主变差动保护、主变工频变化量差动保护等；发变组非电量保护，其中的重要类型是轻、重瓦斯保护、绕组温度、热工保护等；最后是线路保护，其中的零序保护、重合闸装置、非全相保护等类型都是线路保护中的重要形式。
4保护之间的配合关系
保护之间的配合关系对电力系统的正常安全运行来说是非常重要的。首先来说，大机组保护和超高压线路保护与双重化之间的关系密切，在实际运行时，要求大机组保护和超高压保护都要在系统中参与作用，如果是遇到发电机的转子接地保护的话，如若对波形进行相应叠加的类型，那么在实际保护装置配置时只需要将转子接地保护装置进行参与作用。然后是对于发变组-线路单元接线的断路器，因其使用范围广泛，使用类型各异，所以往往选择三相短路器而非单相断路器，以此增加系统全相运行的几率。然后是失灵保护应送热工DeH进行减负荷，在对失灵保护进行选择时，应当根据线路的类型来对系统部件采取是否启用失灵保护的措施，通常发变组-线路单元接线的线路保护和主设备的电气量保护选择断路器失灵保护，因失灵保护的灵活性，使得系统就算发生事故范围也能得到有效控制，从而增加了系统的可靠性。
5结束语
综上所述，当下数字式微机继电保护装置在实际电网系统中有着广泛的应用，对继电保护装置配置的选择时，要综合考虑继电保护配置的原则及要求，即注意统构成、一次设备的各种实际运行情况都对继电保护的配置有所影响，保护装置的配置要与双重化要求相结合，发电厂要对保护装置的选型、配置等工作尽量做好。基于“加强主保护，简化后备保护和二次回路”的基本原则，一方面可以使得后备保护和二次回路得到简化，继电保护装置配置双重化的要求得到很好的匹配，另一方面对主保护的加强有很好的推动作用。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编（第二版）[m].北京：中国电力出版社，2000.
[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[m].北京：中国电力出版社，2000.
简述继电保护的基本原理篇5
近年来随着计算机在社会领域的渗透,pLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的pLC应用系统中，pLC往往是作为一个核心部件来使用，仅pLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本文介绍了以S7-200pLC为核心，对某供电局110KV电网“一线两站”的备用电源自动投入装置（简称备自投）进行了控制的应用，简述了S7-200pLC的性能特点，详细阐述了备用电源自动投入装置的实现
讲述备用电源自动投入装置的软件和硬件设计。首先介绍了此系统的开发意义及使用的开发环境，mpLaBiDe系统和开发使用的piC单片机芯片以及仿真器piCmate2002。在硬件设计中论述了硬件总体设计过程，确定了技术指标及器件的选择，着重描述了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用的各种芯片功能与特性,在软件设计中重点剖析了软件设计的过程，调试部分主要介绍使用调试软件picamate2002和调试过程中出现的问题，以及最后解决问题的一些方法。
关键词：pLC一线两站备用电源自动投入
目录
摘要i
目录ii
第1章前言1
1.1pLC简介1
1.1.1可编程控制器简介2
1.1.2pLC的发展历程2
1.1.3可编程控制器的优点4
1.2基于微处理器的工业控制系统5
1.3集散控制系统5
第2章可编程控制器控制系统7
2.1继电器控制7
2.2工控计算机控制系统8
2.3冗余系统与热备用系统9
2.3.1冗余控制系统9
2.3.2热备用系统9
2.4pLC的接地10
第3章pLC自动控制系统可靠性研究11
3.1pLC控制系统可靠性简介11
3.1.1控制系统可靠性降低的主要原因11
3.1.2设计完善的故障报警系统12
3.1.3输入信号可靠性研究13
3.1.4执行机构可靠性研究14
3.2pLC控制系统抗干扰分析14
3.2.1电磁干扰源及对系统的干扰15
3.2.2pLC控制系统工程应用的抗干扰设计17
3.2.3主要抗干扰措施18
第4章备用电源自动投入的工作原理21
4.1用单片机组成的备用电源自投装置21
4.2备用电源自动投入的工作过程22
第5章备用电源自动投入电路的设计25
5.1主电路接线备用电源自动投入主电路接线25
5.2备用电源自动投入的基本要求和动作程序25
5.2.1对备用电源自动投入的基本要求25
5.2.2备用电源自动投入的动作程序26
5.2.3断路器的控制27
5.3备用电源自动投入时断路器的动作程序27
第6章pLC系统配置及程序设计29
6.1pLC系统配置29
6.1.1pLC系统硬件配置29
6.1.2pLC输入输出接线29
6.2程序设计30
6.3基于pLC的备用电源自动投入装置31
6.4BZt装置投控规则31
7.1微型、小型pLC功能明显增强32
7.2集成化发展趋势增强32
7.3向开放性转变33
7.4我国pLC生产的发展34
第8章结论37
致谢38
参考文献39
附录a40
第1章前言
在自动化控制领域，pLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种pLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解pLC，本文对pLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介。
1.1pLC简介
pLC作为一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统，由于性能稳定﹑干扰性能强﹑设计配置灵活等特点，已是工业控制方面得到了广泛的应用。自80年代后期，pLC已逐步渗透到了电力系统的中低压供配电自动控制中，并在传统的继电器控制系统改造工程中据了主导地位。
可编程序控制器（programmableLogicController）简称pLC,可编程控制器（programmableController）简写成pLC，其中L为逻辑（Logic）的意思，第一台可编程控制器是1969年在美国面世的。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
本文以西门子S7-200pLC为核心，对某供电局110KV电网中“一线两站”的备自投装置进行了控制，实现了两变电站的相互备用，保证了对用户的连续供电。
1.1.1可编程控制器简介
简述继电保护的基本原理篇6
关键词：工程；应用；保护；课程
作者简介：宋丽群（1967-），男，黑龙江哈尔滨人，南京工程学院电力工程学院，副教授；韩笑（1969-），男，江苏扬州人，南京工程学院电力工程学院，副教授。（江苏?南京?211167）
基金项目：本文系2010年南京工程学院教学改革项目“电力系统继电保护课程的教学改革”（项目编号：JG201020）的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：a?????文章编号：1007-0079（2012）24-0044-02一、“电力系统继电保护”课程存在的问题分析
在以智能电网及新能源技术为代表的电力相关产业升级和发展新兴战略产业背景下，“电力系统继电保护”课程的教学内容、教学模式与教学方法有必要继续改革、创新和实践。从而为创建《电力系统继电保护》精品课程，促进专业及学科的发展，提高电气工程品牌特色专业的建设水平做出积极贡献。目前，“电力系统继电保护”课程存在的普遍问题如下。
理论分析偏多，与实际装置脱节。“电力系统继电保护”课程本身的专业性很强，也涉及到许多实际的装置，要求学生先期了解掌握电力系统的整体特征、电气设备的特点。对于初学者而言，对实际的电力系统及相关设备的认知不足是较普遍的现象，教学内容中对于实际的保护装置介绍较少。而目前电力系统已广泛采用数字式继电保护装置，其数字化程度高、功能综合性强，数字式继电保护装置中本身就蕴藏着丰富的继电保护原理知识及相关专业知识。在实际的教学过程中，学生一方面因为不了解电力系统继电保护理论的具体用法，而感到教学内容枯燥，另一方面又因为不了解工作中将要面对的新型继电保护装置，而感到自信心不足。
学生自学能力较弱，教学模式有待改进。在前期的改革中，进行了基于CDio教育思想的教学模式的改革尝试，对于部分教学内容实施了教育教学方法改革试点。但在试点过程中，仍存在学生过分依赖《电力系统继电保护》教材，自学课时偏少，在课堂上与老师互动偏少等现象。以上现象使得在“电力系统继电保护”课程中推广基于CDio教育思想的教学模式存在一定难度。
因此，必须围绕加强学生的“知识、能力、素质”中心要旨，从工程技术应用、技术创新更深层次找准“电力系统继电保护”课程的目标定位，及时更新教学内容、建设相关教材、改变教学手段、加强理论与实践的紧密结合、积极与现场紧密接轨，从而进一步提高“电力系统继电保护”课程教学效果。
二、“电力系统继电保护”课程的目标定位与改革方案
改革的目标是：改变传统的教学模式，针对应用型本科人才培养需求，面向普通应用型本科电气工程及其自动化专业，坚持“基本理论适度、注重工程应用”的基本原则，将理论知识与实践知识有机融合。力求解决继电保护教学难点多、教学枯燥等问题，在编写出具有鲜明特色的继电保护工程应用教学能力的，具有高度“互动性”的规划教材的基础上，制定新的课堂教学方案及实践教学方案，为培养“综合素质高、实践能力强”的继电保护工程技术人才服务。
改革的方案是：确立主动适应行业发展，以人才需求为导向，以工程应用能力为核心，以企业全程参与为方法的电气工程及其自动化继电保护专业方向人才培养新理念。规划建设了适用教材，突出理论与实践相结合。转变传统的理论教学、实践教学相脱节的思想观念，将理论教学与实践教学进行融合，贯彻回归工程教学的理念，创建基于CDio教育思想的“引导、训练、评价”的三段式教学模式，实施了教育教学方法改革试点。
三、教材建设
教材建设是此项改革的主要内容之一，教材内容的充分论证、合理组织，本身就是教育理念的体现。根据学科建设与专业建设的目标任务，规划建设了继电保护专业适用教材，该教材由南京工程学院（我院）教师为编写主体，邀请企业工程技术人员共同参与编写，反映了电力系统自动化新技术、新方法、新标准、新工艺，突出了理论与实践相结合。其主要特点如下。
（1）易理解。语言阐述简洁易懂。以实用继电保护为出发点，不搞理论研究，避免复杂的整定计算，多讲最基本原理及用法，多讲实用时所遇到的问题。本书的主要专业基础知识来源于电力系统故障分析的内容。因此，在进行理论讲解时要简单，对于专业术语加以注释说明，注重讲解理论的来源以及用处，以简洁、通俗的语言让学生明白该理论在继电保护中的应用，避免繁琐的推导过程。
（2）有灵魂。紧紧围绕“二次系统”、“继电保护系统”进行组织，杜绝介绍某一种保护或继电器原理而不介绍保护的具体用法，保护原理和实用保护装置相对应。同时始终以电力系统对于继电保护的“四性”要求为“魂”，在介绍保护原理、整定、接线、案例分析的同时，强化学生对于继电保护的“四性”矛盾及统一关系的理解，从而使学生在学习过程中体会到蕴含于继电保护知识中的严谨而富有创新的科学哲理，将专业课教学与人文教育有机结合，提高其对待事物的综合分析判断能力，从而提高其综合素质。
简述继电保护的基本原理篇7
关键词：继电保护；教学内容；教学方法；教学手段；实践教学
作者简介：赵宇红（1973-），女，湖南邵阳人，南华大学电气工程学院，副教授；盛义发（1973-），男，湖南衡阳人，南华大学电气工程学院，教授。（湖南衡阳421001）
基金项目：本文系湖南省教育科学“十二五”规划2013年度课题（课题编号：XJK013CGD111）、南华大学研究生教改课题（课题编号：2013JG007）的研究成果。
中图分类号：642.0文献标识码：a文章编号：1007-0079（2014）09-0062-02
“电力系统继电保护原理”一直是高等学校电气工程及其自动化专业一门很重要的主干专业课，近些年来，随着电子、通讯和计算机技术的飞速发展，继电保护技术也发生了巨大的变化。继电保护正在沿着计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的方向不断发展。继电保护的飞速发展使得当前继电保护的应用现状与人才培养存在着一定的差距。另外，我国高等学校的本科专业在近几年进行了较大的调整和改革，要求厚基础、宽专业，南华大学（以下简称“我校”）的“电力系统继电保护原理课”也顺应改革的形势由原总学时68学时减少到40学时。基于以上两个原因，“电力系统继电保护原理”课程需要进行改革。如何优化继电保护课程的教学内容，如何通过教学方法与教学手段的改革提高教学效率和质量，以在有限的教学时间内既能让学生很好地掌握电力系统继电保护中重要、复杂的知识点，又能提高学生应用所学知识进行综合分析问题、解决问题的能力，是培养学生创新创业能力，提升电气工程及其自动化专业人才培养质量的重要环节。
一、对专业课程进行系统规划，优化教学内容
“电力系统继电保护原理”课是电气工程及其自动化专业学生在大学最后一学期所学的一门综合性很强的专业课，它与前期电路原理、电机学、电力系统分析、电力电子技术等课程联系密切，在本专业培养方案中占据着重要的地位。[1]在该课程的教学过程中发现有许多学生在学习这些前期专业课时，相关知识点没有掌握好，从而导致不能很好地理解与之相衔接的继电保护知识。为了解决这个问题，笔者拟采用以下办法：先根据本专业的培养计划系统地规划专业课程，整理出前期与后续课程之间相互连接的部分、重复的部分，再与相关任课教师进行交流，将联系密切、相互影响的课程进行优化整合，然后对各课程教学计划及教学大纲进行调整，以强化本专业电力系统的系统观念，完善整个课程体系，这样可防止知识重复讲授所导致的学生学习内容繁多，学习“目的不明确”，系统感不强；有利于减少学生的学习负担，并利于学生将专业知识与工程实际进行结合。例如在“电机学”课中加强对变压器空载、负载、短路情况下的电磁特性的讲解，在“电力系统继电保护原理”课中就可以更好地理解变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法；“电力系统分析”课中加强对暂态分析部分的讲解，而在“电力系统继电保护原理”课程中只涉及在各种暂态情况下如何进行保护；通过在教学计划中增加“matLaB”课，为学生提供上机操作微机保护的机会；在“发电厂电气部分”课中增加保护装置二次回路图的讲解内容，以便学生可以直接读懂继电保护二次图；减少或删除同其他课程相重复的内容，如“微机保护”中数据采集、数字滤波等内容在“信号与系统”中已经学过，就不再重讲；经过以上改革，可以让学生在有限的学时里更有效地掌握课程的相关内容。
二、教学方法与教学手段的改革
1.“学有所用，学有所趣”，激发学生的求知欲
古语云：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”兴趣是最好的老师，它能够激发学生强烈的求知欲望和学习热情，直接影响学生的学习成效。因此应首先注意提高学生的学习兴趣。
（1）学有所用，用自所学。继电保护技术是一门理论与实践并重的综合性很强的学科，而且很敏锐地反映了新技术的发展。系统地、有效地学习电力系统继电保护对培养电气工程及其自动化专业研究型、创业型、创新型、应用型、技能型等各种人才有着极为重要的作用。为了让学生认识到这门课的重要性，就需要从第一堂课开始精心准备。教师要把继电保护和日常生活联系起来，让学生觉得学有所用，用自所学；可以形象地把电力系统比作人，系统故障相当于人生病，系统处于不正常运行状态相当于人处于亚健康状态，则继电保护就相当于医生，这样，大家对继电保护的重要性也就有所体会了。还可以多收集一些电力系统的事故案例、现场图片及相关视频，从发电厂、输供电、用户等多角度讲授电力系统短路的后果，以及继电保护拒动或误动对电力系统和人类生产生活的重大影响。对人身的危害要用活生生的事例，这样才能理论联系实际，生动地在电力系统继电保护的作用、基本原理、基本要求、工作特点及发展趋势等问题的阐述中充分调动学生学习的主动性和积极性，同时可教育学生学好专业知识，培养学生严谨的学习态度和工作作风，避免事故发生。
（2）利用实物解说，化抽象为直观。各式各样的继电器是组成电力系统继电保护系统的基本器件，由于现在的生产实际中继电保护技术处于“四代同堂”的状态（即电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型同时存在），图1、图2、图3、图4所示为部分继电器的实物图。在介绍继电器的结构、原理时，教师可准备电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型继电器实物，把这些继电器分组发给学生，让他们直观了解这些元器件的外型和内部结构，辨识它们的不同；这样，一方面可以使学生直观地认识各种元器件的内部结构、外型、型号，明白不管是哪种类型的继电器，它们的继电特性是一致的；另一方面也可以把枯燥的继电器结构、原理学习变得轻松愉快。
（3）利用多媒体进行情境教学。“电力系统继电保护”课程相关知识比较抽象，以往采用板书教学时，教师要画图结合图型进行讲解，讲述起来不直观，且教师课堂工作量也大，教学效果不好。多媒体技术传递的信息更为丰富和形象，可以通过视频、Flas、动态图片等形式，[2]为同学们营造逼真的学习情境，从而激起学生强烈的学习欲望。
如讲继电保护作用这一部分内容时，可以给学生播放几段电力系统发生短路、变压器事故爆炸等的视频，学生看了这些富有震撼力的视频之后，会对继电保护的作用有更深的理解和记忆，会急于知道采取哪些措施可以避免这些事故，同时也会产生浓厚的求知欲。在讲解中性点非直接接地系统中发生单相接地时零序电流的分布时，众多的零序电流画在图上，学生容易弄混，而用动画来显示零序电流的分布状况就非常直观清楚，原本抽象枯燥的知识也变得鲜活多了。
2.启发式教学，师生互动
学生普遍感觉电力系统继电保护原理课程起点高、综合性强、难度大、较难以掌握，因为它实践性强但又比较抽象，而且对知识的描述与其他课程不同。如三段式电流保护是教学的重点，其中电流Ⅰ段保护的整定定义：电流速断保护按躲过下一条线路出口处短路的最大短路电流整定。学生很难理解这种表达，单纯的实验环节也不能很好地解决这个问题。这时教师可以根据学生的认知困惑和冲突来创设问题，最大限度地调动学生的思维积极性；[3]在师生互动的过程中，可提出一个启发式的问题，引导学生思考和解决问题，例如“电流速断保护能否保护线路全长”，鼓励学生讨论并回答。学生最初的考虑大都认为：能够。再进一步问：“如果能够，则在本线路末端短路与下一条线路出口处短路时，本线路和相邻线路保护的动作情况是否满足‘继电保护四性’的要求？”这时学生往往会发现保护动作情况有违“选择性”要求，前面回答错误。然后再引导出下一个问题，如：当系统运行方式变化时，对电流速断保护的影响，保护范围能否确定？在层层推进的设问中使学生自然而然地理解了保护的整定定义，培养了学生的创新思维和对知识的深刻理解。
3.实验教学环节的改革
“电力系统继电保护原理”是理论与实践并重的一门课程，通过开展实验来对学生进行继电保护专业技能的训练，培养学生创新思维和动手能力。
实验教学是高校人才培养体系的重要组成部分，是课堂理论教学的验证，是将知识转化为能力，基础理论与先进技术相衔接的桥梁，是学生实践能力和创新能力培养的必需环节。因课时有限，“电力系统继电保护”实验环节目前只开设验证性实验（继电器特性测试实验）和综合性实验（常规电流速断保护和电流电压联锁速断保护实验）各一个。实验环节教学改革的目标是根据现代教育理念和当前实验教学改革总体思路，即“实现基础与前沿、经典与现代的有机结合，改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强综合性、设计性和创新性实验”。通过实验教学改革，培养学生的动手能力和创新精神，为他们以后的职业生涯打下良好的基础。如：在指导学生做继电器特性测试实验时，笔者会要求学生分析他们的实验现象和结果，做到知其然并知其所以然；并会设问“如果有些实验内容中整定值、整定时间等变动会出现什么现象”，以使学生对所学理论有一个更深的理解和认识。在做常规电流速断保护和电流电压联锁速断保护综合性实验时笔者一般会提前一个周以作业形式安排学生先做好电流速断保护和电流电压联锁速断保护整定计算，并根据自己所学知识设计相应实验内容，以培养学生的实际动手能力和创新研究能力。另外，我校的tQXDB-iii多功能继电保护实验培训系统可以做30个实验，除了所开设的两个必做实验，余下的实验可以作为开放实验，鼓励学生利用课余进行。这样才能充分发挥实验室资源效益，为学生提供实践锻炼的空间和环境，给予学生选择、参与、实践、创新、创业的机会和条件。
三、结束语
“电力系统继电保护原理”是电气工程及其自动化专业一门理论和实践并重，综合性强的主干专业课程。本文以该课程为例探索本专业的专业课程紧密结合现代电力系统实际，积极改革教学内容、教学手段和教学方法，对课程进行整合和规划的方法，以激发学生的求知欲，变被动学习为主动学习，从而提高课堂教学效果，更好为国家培养出具有宽口径、厚基础电气专业创新、创业复合型人才。
参考文献：
[1]梁振锋，康小宁，杨军晟.《电力系统继电保护原理》课程教学改革研究[J].电力系统及其自动化学报，2007，19（4）：125-128.
简述继电保护的基本原理篇8
关键词继电保护配置应用维护发展
一、前言
近年来，随着电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力，同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。作为继电保护技术如何才能有效的遏制故障，使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题。
二、继电保护发展现状
20世纪60-80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期。70年代中期起，基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究，到8o年代末集成电路保护技术已形成完整系列，并逐渐取代晶体管保护技术，集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时，我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用，相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机---变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定，至此，不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，此时，我国继电保护技术进入了微机保护的时代。
三、电力系统中继电保护的配置
（一）继电保护装置的任务
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于：在供电系统运行正常时．安全地、完整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：供电系统发生故障时，自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行：当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。
（二）继电保护装置的基本要求
1.选择性。
当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能选择性地将故障部分切除首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。
2.灵敏性。
保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。
(3)速动性。
是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。
四、电力系统继电保护发展趋势
继电保护技术向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化方向发展。随着计算机硬件的飞速发展，电力系统对微机保护的要求也在不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其他保护，控制装置和调度联网以共享全系统数据，信息和网络资源的能力，高级语言编程等，使微机保护装置具备一台pC的功能。为保证系统的安全运行，各个保护单元与重合装置必须协调工作，因此，必须实现微机保护装置的网络化，这在当前的技术条件下是完全可行的。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上是一台高性能，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆投资大，且使得二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。
五、继电保护装置简介、维护及实际应用
（一）继电保护装置的简介
1.wStJ-1微机式继电保护数字通讯接口装置。这是近几年兴起的一种较为先进的继电保护装置，这套装置采用传统数字通信5群中的64kbi/s数据接口，但是却利用了最先进的专业光缆通道传输多路继电保护的开关量信号。
装置中的继电保护接口可与相间距离和零序方向保护配合，实现闭锁式或允许式保护逻辑，构成方向比较纵联保护。该装置可与微机线路保护配合，构成各种闭锁式和允许式保护。
（二）继电保护装置的实际运用
近年来，由于电网继电保护技术均已达到先进水平，在经过实际应用，相信该系统在电网安全运行方面将发挥重要作用。
电网继电保护及故障信息处理系统主要由网、省、地级电力调度中心或集控站的主站，各级电厂、变电站端的子站及录波装置通过电力信息传输网络共同组成。系统设计目的是能够切实提高电网的信息化和智能化，并具有高安全性和高可靠性，要优先采用电力调度数据网络，保障故障录波数据能实时上传。因此系统必须具有分层、分布、开放、易扩展的特性。
该系统实现了事故推画面、故事汇总、网络探测和跨安全区应用的技术创新，至投入使用以来，经历了夏季高温用电高峰、暴风雨，冬季冰雪等突发事件的检验，结果表明继电保护装置能够较好的保证电网的安全运行。
六、结语
总之，在电力系统继电保护工作中，只有对继电保护装置进行定期检查和维护，按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，才能提高供电的可靠性。
参考文献：
[1]王翠平继电保护装置的维护及试验科苑论坛，2003(4).
简述继电保护的基本原理篇9
关健词：继电保护意义基本要求发展概况
中图分类号：tm77文献标识码：a文章编号：1672-3791(2012)02(c)-0000-00
1继电保护的意义
电力系统各元件之间是通过电或磁联系的，任一元件发生故障时，会立即在不同程度上影响到系统的运行。因此，切除故障元件的时间常常要求在十分之几秒甚至百分之几秒内。显然，靠运行人员在如此短的时间里发现故障元件并予以切除是不可能的。要完成这样的任务，必须在每一电气元件上安装具有保护功能的自动装置。这种保护装置截止目前，多数由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成，又称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电力工业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护是指能反应电力系统运行中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并依此动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
其基本任务是：
①当故障发生时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭到损坏。
②当发生不正常运行状时，自动、及时有选择地发出信号，由运行人员进行处理，或者切除对系统继续运行会引起事故的设备。
可见，继电保护是电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的蔓延及事故的发生，有其极重要的作用。
2继电保护的基本要求
对电力系统继电保护的基本性能要求是选择性、速动性、灵敏性、可靠性。基本要求之间，有的相辅相成，有的互相制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行有机协调。
①选择性。选择性是指电力系统发生故障时，保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证电力系统中的无故障部分仍能继续运行。
选择性就是故障在区内就动作，区外不动作，当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济、应优先采用。
②速动性。快速地切除故障可以提高电力系统运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下的工作时间、限制故障元件的损坏程度，缩小故障的影响范围以及提高自动重合闸备用电源自动投入装置的动作成功率等。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。
③灵敏性。灵敏性是指保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护区内短路时，不论短路点的位置、短路形式及系统的运行方式如何，都能灵敏反应。
④可靠性。可靠性是指在规定的保护区内发生故障时，它不应该拒绝动作，而在正常运行或保护区外发生故障时，则不应该误动作。
影响可靠性有内在和外在的因素：
内在：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；
外在：运行维护水平、调试是否正确、正确安装。
上述四点基本要求是互相联系而又互相矛盾的。如对某些保护装置来说，选择性和速动性不可能同时实现，要保证选择性，必须使之具有一定的动作时。可以说，继电保护技术就是在不断解决这些联系和矛盾中发展起来的，因此，对继电保护的基本要求是分析、研究、开发各种继电保护装置的基础。
在电力系统中，当确定继电保护装置的配置和构成方案时，还应适当考虑经济上的合理性。应综合考虑被保护元件与电力网的结构特点、运行特点及故障出现的概率和可能造成的后果等因素，依此确定保护方式，而不能只从保护身的投资来考虑。因保护不完善或不可靠而给国民经济造成的损失，一般会大大超过即使是最复杂的保护装置的投资。
实践表明，继电保护装置或断路器有拒绝动作的可能性，因而需要考虑后备保护。实际上，每一电气元件一般都有两种继电保护装置，主保护和后备保护。必要时还另外增加辅助保护。反映整个被保护元件上的故障并能以最短的延时有选择性地切除故障的保护称为主保护。主保护或其断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护称为后备保护。后备保护分近后备保护和远后备保护两种：主保护拒绝协作时，由本元件的另一套保护实现后备，谓之近后备；当主保护或其断路器拒动时，由相邻元件或线路的保护实现后备的，谓之远后备。为补充主保护和后备保护的不足而增设的比较简单的保护称为辅助保护。
3继电保护的发展
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。电力系统的发展，使得系统容量不断增加，电压等级越来越高，系统接线及运行方式越来越复杂。为满足电力系统对继电保护提出的四个基本要求，继电保护也由简单的过电流保护开始，相继出现了方向性电流保护、低电压保护、距离保护、差动保护、高频保护、微波保护、行波保护等。
电力系统继电保护技术的发展，不仅与电力系统的发展密切相关，而且还与电子通信、计算机、信息科学等新技术、新学科的发展有着密切的关系。从20世纪最先出现的感应型过电流继电器，到50年代的晶体管及整流型继电保护，再到80年代的集成电路继电器，无一不反映了当时这些领域的新成果。
随着计算机技术、特别是处理器的迅速发展，微机保护在电力系统中逐步得到应用。自20世纪80年代以来，微机保护经历了几个发展阶段，现在技术已日臻成熟，在我国电力系统得到广泛应用。微机保护具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，有存储记忆功能，可用同一硬件实现不同原理的保护。微机保护除了保护功能外，还兼有故障录波，故障测距，事件顺序记录以及通过计算机与调度交换信息等辅助功能。这些辅助功能方便了保护的调试及事故处理。再加上微机保护本具有自检和互检功能，使保护的可靠性更高，也更易于安装、调试和维护。
参考文献
[1]李晓明.现代高压电网继电保护原理.[m].北京：中国电力出版社，2005.
简述继电保护的基本原理篇10
关键词：电磁兼容变电站保护室emCemi继电保护
中图分类号：tm63文献标识码：a文章编号：1007-9416（2013）08-0196-03
1背景分析
由于早期继电器保护设备对电磁环境敏感，且大功率对讲机存在造成继电器保护装置误动的可能性，因此管理层本着“安全第一、预防为主”的原则，严格控制（通常的做法是禁止）无线设备在变电站保护室内的使用，甚至不允许将手机带入主控室。该管理方式对保护室内诸如设备调试等工作带来一定程度的不便，尤其随着智能电网的建设，变电站数据采集节点不断增加和物联网的持续应用，无线技术不断地向生产领域贴近，甚至偷偷的溜进了应用领域，生产工作对其慢慢产生依赖性，但是由于现行管理原则的限制而无法名正言顺的实行。
需求发展了技术，如传统上对电磁干扰敏感的医院和航空领域，都陆续放松对无线设备的限制措施，但是电力行业除用电网迫不得已，输电网对无线技术的应用依然犹抱琵琶半遮面。关于现行的电磁兼容管理原则是否合理的问题，很多人都存有疑问，但是综自和保护专业由于技术领域的问题无法对这个问题进行讨论，通信专业由于没有这个领域的话语主导权并且需求不明显，也懒得去碰这条线。但是需求之所在，总需要好好琢磨一下。这个问题如果解决了，可以极大的提高各种通信业务保障的灵活性，促进生产效率的结合。
很多研究和论文都是研究如何在变电站的电磁干扰环境中如何保障通信可靠性的问题，极少有文章讨论无线信号对继电保护和综自设备产生干扰，尤其是是在微机保护使用之后，比如你是否会担心你打手机、用wiFi会干扰你的电脑正常工作？办公电脑尚且不会担心，反过来担心工控机，仅仅是因为生产中的重要性不一样，这个理由难免有些牵强。
2电磁干扰的基本概念
如图1所示，变化的电场产生变化的磁场，反过来变化的磁场又产生变化的电场，循环往复形成了电磁场并向四周传播。电磁波的存在远超人类的发展时间，雷电、太阳黑子爆发都能产生强烈的电磁波造成对电子设备的干扰，此外地球磁场、静电、星光都是电磁波，只不过影响小一些。在电磁能广泛应用的今天，大量应用着诸如通信、广播、家用电器、雷达、电脑等电子器件，在正常运行的同时也向外辐射电磁能，可能会对其他电子设备产生危害，这就是电磁干扰。我们生活和工作的空间中充满了电磁波，虽然看不到摸不着，但是确实是客观存在，重要做的是提高抗干扰能力，而不是一味的限制某种设备的使用，毕竟红头文件无法限制太阳黑子的爆发，政策法规也不能禁止宇宙射线风暴进入大气层。
电磁干扰的传播途径分为传导骚扰和辐射骚扰，传导骚扰即是基于线缆的有线方式的电磁能传播，严格来讲不能算是电磁波，比如电焊机等大功率设备造成的电压瞬变可沿着电源线进入设备内部，雷电通过信号电缆传导入设备内部等，均会干扰电子设备的正常运行；辐射骚扰是电磁波在空间传播过程中，设备的外壳、外部线缆起到天线的作用，耦合了电磁波的能量，产生变化的电信号——噪声，传导入设备内部后干扰了电子器件的工作，是本文所要讨论的干扰形式。
辐射骚扰对电子设备的干扰强度主要取决于两个方面，一是设备所处环境中电磁场本身的强度，1000V/m的电场强度对设备的影响肯定大于10V/m的环境；二是取决于设备对电磁波的感应程度，也就是耦合性高低。类似不同形状的电视天线能接受不同频段的节目一样，接收体形状、材料等性质决定电磁波对其影响的大小，通过特定的外形设计和外涂层选择隐形飞机达到减小雷达波反射的目的，电子设备可以采用同样的方式电磁波对其影响，这就涉及到一个产品电磁兼容（emC）设计方面的问题。
3变电站内电磁环境分析
如图2所示，变电站内同时运行着多种电压等级、多频率的线缆和设备，各种类型的电磁波交织在一起，构成了一个复杂的电磁环境，无法用简单的数学模型进行准确描述，一般通过实地测量来进行定性的分析。典型的为美国电力科学研究院，对变电站内电磁兼容问题进行了长达30年的持续研究，其成果表明高压开关操作干扰、一次系统短路故障干扰、雷电干扰对电子设备影响最大。变电站内断路器、隔离开关等一次设备在操作时，会产生一系列的电磁干扰，这些干扰会通过各种耦合进入到二次回路；一次系统短路故障时，在站内架空导线和接地网上会流过很大的短路电流，并在二次电缆周围产生很强的空间磁场，会对二次设备造成较大的干扰；雷电可以以耦合、传导、辐射等形式侵入二次设备。
由于电磁波首先要在设备外壳和连接线上产生感应电压或电流，通过端口进入设备内部才能影响电子器件的正常运行，在最终的干扰方式上和传导骚扰是同样的。因此，由上所述，一次系统的操作，能够产生千伏/米数量级的电场强度的电磁干扰，会通过传导和辐射的方式直接耦合到设备内部。有研究表明，即使在无操作的正常环境中，保护室内的电场强度长期保持在4V/m以上，特殊时刻会瞬间远超这个数值。此外，电视广播、无线广播、卫星通信、手机基站甚至太阳黑子等不可控的电磁信号产生的干扰，是设备设计阶段即可以预见并加以防治的，其造成的影响相比站内干扰源要次之。
4继电保护和综自系统的电磁兼容性能
变电站内保护室内主要的电子设备包括继电保护装置、综合自动化装置以及通信设备，其中通信设备由于数字化程度高，器件密度大，处理信号速率高（G级别速率），其产品自身设计制造时即考虑了较高的电磁兼容性能，可以承受较强的电磁干扰而不影响正常运行。不考虑各种标准文件，简单的想一下即可得知，离手机天线辐射最近的电子器件恰恰就是手机自身，虽然手机电路由于器件密集易受感染。因此常常被看做干扰源的通信设备自身反而抗扰能力最强，也就不存在对手机等无线设备的使用限制。除此之外，保护室内严格限制无线设备使用的原则，主要是考虑的是继电保护和综自系统，即使多年的技术进步和发展，很多运维人员对设备的电磁兼容性能所知甚少，传统上依然认为它们是电磁敏感型设备。
继电保护设备及自动化设备对电网正常、稳定运行的重要作用毋庸多言，由于其工作电磁环境恶劣，因此各厂家均将提高产品的电磁兼容性能作为产品设计的一个关键因素。国际电工委员会ieC标准tC95技术委员会成立了专门的电磁兼容研究工作组，制定了一系列的相关标准，至今所颁布的标准中有一项通用标准、一项电磁发射标准和八项抗扰度标准，即ieC60255系列标准，我国相应的继电保护标准化组织已将相应的国际标准转化为国家标准，即GB/t14598系列标准；自动化电磁兼容标准为ieC60870-2-1，对应我国标准为GB/t15153.1。规定了设备在1mHz脉冲群干扰实验、静电放电试验、辐射电磁场骚扰试验、电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验、浪涌抗扰度试验、射频场感应的传导骚扰抗扰度试验、工频抗扰度试验等方面的电磁兼容性能。除此之外，电力行业还编制了电力行业标准“DL/Z713—2000500kV变电所保护和控制设备抗扰度要求”。
以上这些标准都从各个方面对继电保护和自动化设备的抗电磁干扰能力提出了严格的要求，其模拟环境要严酷于可预想情况，其产生耦合的线缆和接口要多于设备正常配置、其规定的正常工作的限制要高于实际应用情况。总之，电磁兼容测试环境的要求是要高于设备正常应用环境的，按照标准规定，在宽频范围内（80——1000mHz）设备测试环境的严酷等级为3级，即电场强度为10V/m。通常将电磁环境的严酷等级分为3级：1级为低辐射环境，如离电台、电视台1km以上，附近只有小功率移动电话在使用。2级为中等辐射环境，如在不近于1m处使用小功率移动电话，为典型的商业环境。3级为较严酷的辐射环境，如附近有大功率发射机在工作，为典型的工业环境。而为了在制造符合测试环境的电场强度，一般场强、试验距离与功率放大器的关系见表1，一般来讲emC测试中产生10V/m场强至少需要100w以上功率的放大器，这是一个相对较大的辐射强度了。
5手机等无线设备的电磁辐射探讨
5.1行业标准对电磁辐射的要求
如前文所述，电磁辐射能够对设备产生的影响，主要方面是取决于设备本身对电磁波的耦合程度，而能够耦合电磁波的设备外壳和端口引线起到的是一个天线的作用。众所周知，天线对电磁波是有选择性的，不同频率和不同极化方向的电磁波在天线上产生的感应电动势是不同的。继保和自动化设备的电磁兼容测试选择的是80m——1000mhz这个频率范围，这说明其它频率的电磁波干扰要折合到这个频率范围来计算，这涉及到对信号进行傅里叶展开等频域的换算，具体公式不谈，结果是不是所有能量都会变换到指定频域，体现在实际中就是虽然发射功率足够大，但是不一定能够产生同等的干扰能力。因此，世界各国的标准化组织对无线设备电磁辐射规定都是对低频域设置的。表2是各组织在两个手机常用频点上的功率密度的限制值，此处需要说明一个问题，虽然通过功率密度和电场强度的换算关系式可以得出，约265μw/cm2即可在相应位置产生10V/m的电场强度，看起来门限不高，但是功率密度是辐射功率在单位面积上产生的（cm2）分配，如果半径为1米的话，球面积为125600cm2，按照26μw/cm2计算，不考虑路径中的损耗，则该层功率合计为33w，因此，实际测试环境考虑到各种损耗和天线等因素，一般选择250w的功率放大器。（如表3）
5.2wiFi设备辐射功率的探讨
目前个人广泛使用的无线设备主要是wiFi路由器和手机。对于wiFi设备其工作频率在2.4G和5G，也就是2400mHZ和5000mHZ这两个波段，其设计的初衷是为了覆盖100米之内的范围，所以辐射功率较小。根据有关机构的测试，在2英尺（0.6米）的距离上，wiFi设备所能产生的辐射，大概是2μw/cm2，即每平方厘米百万分之一瓦特。相比而言，由电视、收音机这些设备工作时产生的辐射，大概是1μw/cm2，所以ieee802.11b设备的辐射只不过是这个数据的2倍。我国无线电管理委员会的规定，无线局域网产品的发射功率，不能大于10mw，所以我们一般从市场上买到的无线路由器，其配置菜单对功率的调节最大就是10mw。由此看来，wiFi设备辐射的电磁场干扰，对继保和综自设备抗扰性来说是微乎其微的。在当前ip业务泛滥的情况下，很多新型接入业务都依赖于wiFi设备的部署，这也是在各种安全管控的高压态势下，却屡禁不止的一个原因。为了更好的发展，我们要以积极的态度研究wiFi设备在变电站内的应用，而不是简单的一禁了之。
5.3手机辐射功率的探讨
除wiFi外，我们最常用的移动无线设备就是手机了。当前我国手机网络主要分为2G和3G两种。2G网络的代表为GSm制式，3G网络都是基于CDma技术的。GSm手机工作在800m和1800m两个频段上，对于GSm900m发射功率分为不同的级别，每个功率级别差2dB，手机最大发射功率级别是5（33dBm，2w），最小发射功率级别是19（5dBm，3.2mw）；对于GSm1800m最大发射功率级别是0（30dBm，3w），最小发射功率级别是15（0dBm，1mw）。CDmaiS-95a规范对手机最大发射功率要求为0.2w-1w（23dBm-30dBm），实际上目前网络上允许手机的最大发射功率为23dBm（0.2w），规范对CDma手机最小发射功率没有要求。
在实际通信过程中，在某个时刻某个地点，手机的实际发射功率取决于环境，系统对通信质量的要求，语音激活等诸多因素，会随着与基站之间的链路测算进行实时调整。手机与系统的通信可分为两个阶段，一是接入阶段，二是话务通信阶段。对于GSm系统，手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前，是没有功率控制的，为保证接入成功，手机通常以最大发射功率。在专用信道分配后，手机会根据基站的指令调整发射功率，通常每60ms调整一次，幅度是一个级别（2db）。对于CDma系统，手机在随机接入状态下，会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为初始发射功率，如果没有得到基站的应答信息，会增加发射功率，直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下，每1.25ms基站会向手机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发射功率，幅度为1dB（10倍）。
图3和图4为某机构对CDma和GSm在常见环境下的发射功率分布图，表4为10种典型手机发射功率的实测值。CDma手机的线性平均发射功率为2.4dBm（1.72mw），以最大功率（23dBm，0.2w）发射的概率为0.2%；GSm手机的线性平均发射功率为28.9dBm（773mw），以最大功率（2w）发射的概率为21.8%。表4为某机构对十款常见手机的辐射功率的测试结果。从中可以看出，虽然GSm手机的发射功率偏大，但是考虑到4G时代的来临，2G手机制式已经逐步退出历史舞台，现在普遍使用的基于CDma的3G制式，手机的辐射功率将小得多，低于我们电磁测试环境要求的限值。
6结语
本文的编写不是学术型目的，而是基于为相应管理者提供参考，因此内容尽量通俗，，文章对公式的应用和概念的描述并非十分严格，目的是为了易于非专业人士理解所要阐述的思想。本文所要说明一个论点就是要深入考虑变电站保护室内对无线设备的禁用原则，将研究重点转到如何在复杂和恶劣的电磁环境下保证设备正常运行，以及对入网设备进行相应的检测，要让设备适合我们的应用，而不是我们来适合设备。随着智能电网的建设和物联网的发展，无线业务的应用趋势势不可挡，我们要积极的探索适合变电站内系统的无线模式，以此来跟上社会潮流，提高工作效率，反而可以进一步提高电网的安全可靠性。
参考文献
[1]邹澎.电磁兼容原理、技术和应用.清华大学出版社，2007.
[2]theodoreFrankelS.Rappaport[美].无线通信原理与应用.电子工业出版社，2007.
[3]王海青.电磁辐射环境研究[J].航空电子技术，2001（01）.