1、继电保护与故障信息管理探析【摘要】本文围绕继电保护故障原因、继电保护设计、功能以及安全信息系统管理这几个方面进行阐述。 【关键词】继电保护；故障；原因；设计；安全管理 中图分类号：TM63 文献标识码：A 一、前言 随着经济快速发展，人们对供电系统的安全稳定要求进一步提高。一旦电力系统出现故障，会对人们生产生活以及经济发展造成重大影响。因此，要加强对变电站故障的管理，将故障有效排除。 二、继电保护故障原因 1、电力系统设备故障 继电保护隐性故障造成电力系统连锁故障是比较常见的，造成这些故障的原因也是多方面的，其中最主要的原因就是电力系统设备问题。由于近年来电力系统的供电量逐渐增加，电力系统的负
2、荷量也随着增加，由于一些设备老化，难以承受如此巨大的负荷量，引发电力系统的故障。2、继电保护工作不到位 继电保护工作的基本任务是自动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，保障电力系统其他部分的正常运行。继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置组合，在条件允许的情况下，采取一定的措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，但是由于继电保护中的隐性故障，导致继电保护工作难以发挥出应有的作用，因此引发一连串的电力系统连锁故障，影响整个电力系统的正常供电工作。 3、电力工作人员素质有待于提高 继电保护隐性故障的电力系统连锁故障一定程度上与工作人员的工作失误有关，继电保护工作隐性故障
3、主要是由于外部因素导致的，由于电力系统工作中缺少完善的预防工作以及安全检查工作措施，导致电力系统经常会出现一些隐性故障，造成整个电力系统 三、继电保护设计分析 1、满足对变压器的保护标准 第一，接地保护对 110V 以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一般装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关。 第二，差动保护主变的差动是主变的主保护，保护的范围是主变三侧 CT 以内的区域，在范围内的故障，由于电流方向发生了变化，会产生电流差流过差动继电器而动作。 第三，过负荷保
4、护变压器过负荷保护在大多数情况下都是三相对称的，故保护装置只采用 1 个电流继电器接于一相上，并经过一定延时作用于信号来反映对称过负荷。 2、对线路的保护作用 第一，过流保护 A，C 二相中任何一相电流幅值大于整定值时，相应的定时器启动，返回系数大于 0.94，当定时器时间大于整定时间时，保护动作。启动电流按照躲开最大负荷电流来整定，保护范围不但能够保护线路全长，也能保护相邻线路全长，起到后备保护的作用。 第二，速断保护 A，C 二相中任何一相电流幅值大于整定值时，则速断保护动作。返回系数大于 0.94，保护可瞬时动作或带短延时。整定按照躲开下一条全长，且直接受系统运行方式变化的影响。 四、继
5、电保护自动化装置的功能要求 继电保护装置功能的发挥需要一个可靠的环境，这个环境决定了继电自动化装置具有可靠、灵敏、快捷、选择性的特点、当电力系统中的一个部分发生故障时，要求继电保护装置能够在最短时间内造成减少最小的损失，及时保护系统在瘫痪时对电网造成的损失。及时对系统进行规范和预防操作中出现的故障，使其在设备正常的情况下运行。 1、稳定性 电力系统在正常的状态下，保护电网中设备进行监督，在发生新的情况下实行正确的措施。当发生故障时，继电装置能够起到一定的防护作用。所以，从这里我们可以看到继电保护装置的稳定性是用来衡量电路系统能否正常运转的一个标准。继电保护装饰能够保证任何电力设备在没有继电保护
6、的情况下都可以正常运行。 2、灵活性 灵活性是整个电网系统运行的一个安全保障，只有在运转中才能减轻设备在故障下的损失，才能最小范围的减少损失，从而从整体上提高继电系统的灵活性。灵活性的标准通常是设备在保护范围内不规范的运行状态继电保护的适应能力。通过灵活度的保护以此来保护设备的自动运行的效果，使设备和经济损失比例减少到最低。 3、快捷性 快捷性是指设备在出现故障后的自动修复能力，在设备运行中，发生故障并且能够对故障进行及时的修复。使整个电路系统变得稳定。电力系统的保护要求发生生故障时，设备自动切断线路，进而进一步减少线路中其他设备和系统中可以不必要的损失。这一特点是继电保护器很明显的一个特点。
7、 4、可选性 可选性是指当电力系统在发生故障时，继电保护设备能够对故障进行一定的辨别能力，并且能够对一部分出现故障的设备切掉电源。保护电力系统的稳定和安全。在处理问题是，装置会根据线路故障就最近的进行断开，把最近的设备进行隔离，以此保护整个线路的安全，把线路的损失减小到最小。这一特点我们称之为可选性，或者自适应性。 五、继电保护安全防护 1、反向专用安全隔离装置 我们知道，反向专用安全隔离装置的主要作用就在于传递数据，是唯一的一个数据传输途径，其可以将 III 安全区中的数据传递到 I/II 安全区。该装置集中接收从 III 安全区发送到 I/II 安全区的数据，并进行相关处理，如有效性检查，
8、过滤内容以及验证签名等，然后在将这些经过处理后的数据转发给 I/II 安全区中的接受程序。以下为数据传输的相关流程： （1）需要进行发送的数据在发送给反向安全隔离装置之前，要先对III 数据安全区中的数据发送端签名。 （2）在接收到相应的数据信息之后，在进行签名验证的同时，反向专用安全隔离装置，对数据的相关内容以及有效性进行相关的过滤以及检查等处理。 （3）数据通过进行处理之后，发送给 I/II 安全区内部的接收程序，有如下具体功能要求： （1）应用数据的内容具有有效性检查的功能； （2）非网络方式的安全数据传递在两个安全区之间可以实现； （3）基于通信方向、传输协议、MAC、 、传输端口、I
9、P 的访问控制和综合报文过滤； （4）具有应用网关的功能，可以实现应用数据的接收及发送； （5）具有以数字证书为基础的解签名以及数据签名的功能； （6）防止穿透性 TCP 联接； （7）支持 NAT，隐藏 MAC 地址，虚拟主机 IP 地址，支持透明工作方式。 2、正向专用安全隔离装置 正向安全隔离装置具体功能如下： （1）禁止从安全 III 区到安全区 I/II 的 TCP 应答携带应用数据，应用层与表示层数据完全单向传输。 （2）基于通信方向、传输协议、MAC、传输端口、IP 的访问控制和综合过滤，支持 NAT； （3）支持应用层特殊标记识别，具有可定制的应用层解析功能。 （4）保证了安全
10、隔离装置两个处理系统不同时连通，实现了两个安全区之间的非网络方式的安全的数据交换。 （5）基于图形化的管理界面，证书的管理人员认证，维护管理方式方便、安全。 （6）隐藏 MAC 地址，虚拟主机 IP 地址，工作方式透明。 （7）只允许数据单向传输，隔离装置内外两个网卡自爱装置内部是非网络连接。将内外两个应用网关之间的 TCP 联接，分解成内外两个应用网关分别隔离装置内外两个网卡的两个 TCP 虚拟联接，禁止两个应用网关之间直接建立 TCP 联接。防止穿透性 TCP 联结。 六、继电保护新技术 1、信息网络技术在继电保护中的应用 当代继电保护技术已经改变了过去的发展模式，已经朝着信息技术领域的方
11、向发展。在自动化应用等方面，继电保护装置的配置具有灵活、可操作性强等特点。如果变电站综合自动化采用保护、控制等单元分散的模式，在具体进行实施的过程中，还可以将保护相对独立，还可以设置控制和测量合一；如果选择将保护相对独立，可以使用西门子的LSA678 系统。如果想要控制和测量合一的话，可以选用 CSC-2000 系统即可。 2、可编程控制器在继电保护中的应用 可编程控制器(PLC)将会使得整个的继电保护实现自动化控制，减少人员的工作强度并保证工作的效率，实现了由传统的继电保护控制方式向自动化控制的发展。在通常的电力控制系统中，PLC 通过认为的程序设置，通过软件编程的方式来代替实际的各个分立元
12、件之间的接线，实现复杂的逻辑关系。 3、智能化 1990 年以来，随着社会的发展和科技的不断进步，人工智能技术也取得了前所未有的发展。与此同时，很多的科研人员也将人工智能技术引入到电力系统保护领域的研究当中，使得人工智能技术的应用领域得到了拓宽，并且使电力系统保护得到了很大的提升。由于人工神经网络(ANN)具有很多本身特有的优势，因此得到了广泛的应用和发展。目前，人工神经网络主要集中研究和突破自动控制和非线性优化等难题。近年来，电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络(ANN)来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。 七、结束语 综上所述，随着信息化的快速发展，继电保护系统将融入信息技术，对故障的排查进行有效管控，保证电网更加安全稳定运行。 参考文献 1陈国炎，张哲，尹项根，等，广域继电保护分层系统结构的网络拓扑设计J.电力系统保护与控制，2012，40(4):63-70. 2高亮.电力系统微机继电保护M.北京:中国电力出版社，2007.
