繼電保護基本概念及應用場景-繼電保護髮展及相關技術探討之一

電力系統的組成主要是發、輸、變、配、用。整個電力系統一般包括一次裝置和二次裝置。一次裝置主要是包括髮電機、變壓器、電抗器、母線、線路、斷路器等裝置；二次裝置通常就指對一次裝置要進行檢測、控制、除錯、保護等的裝置或系統，例如繼電保護和安全穩定控制系統就是二次裝置，那麼CT、PT就是把一次裝置的電流電壓進行隔離轉入到對二次裝置來說能夠接入的一二次連線裝置。

圖1 電力系統

在介紹繼電保護之前，首先還是對電力系統三道防線的概念進行簡要介紹，電力系統三道防線：繼電保護是第一道防線，需要快速的隔離故障；第二道防線是安穩系統，主要在允許損失少量的負荷的同時，避免元件的過載和電網的失穩；第三道防線則是透過解列頻率電壓、緊急控制等一切必要的手段來防止系統崩潰。三道防線之間要相輔相成、默契配合才能夠有效保障電力系統的安全穩定執行。隨著目前電網複雜程度的提升，系統的抗擾動的能力也需要進一步提升，這些都是保護和安穩所需要面對的挑戰。一般來說，系統從正常到預警到緊急到崩潰然後到最後的恢復，整個的過程實際上是需要三道防線有力的協調配合，最後才能保障系統能夠回到真正的正常執行的狀態。

圖2 電力系統三道防線

下面重點介紹一下繼電保護的基本原則。繼電保護作為電力系統的第一道防線是電力系統的無聲衛士。在業內會有一句話，就是一次不足二次補，即一次裝置的不足之處可以透過加強二次的能力來彌補。但實際上繼電保護顯然不可能是萬能的，任何情況下都不可能讓它保證完全正確的動作，這和電網的系統架構，執行方式的合理性都有很大的關係。那麼繼電保護的主要作用就不詳細說了，主要就是切除故障源，減少或者消除故障帶來的影響，在不正常的狀態或者不嚴重的情況下能夠進行告警。在交流系統範疇從發電、輸電、配電等環節都有相應的保護功能的配置。

繼電保護分為主保護和後備保護，後備保護分為近後備和遠後備，搞過保護的和對電力系統有所瞭解的都應該清楚，比如說主保護一般由差動保護作為主保護，零序距離作為近後備保護，那麼上一級變電站裡面的距離的三段就可以作為這一個站的線路的遠後備保護，那麼目前，網架結構複雜，後備保護靠定值整定配合往往就容易失配或者動作時間長，已經不能滿足系統穩定執行的要求，所以這也是我們電力系統繼電保護所面臨的挑戰。繼電保護的四性是我們一直要堅持的原則，選擇性、速動性、靈敏性、可靠性這個原則是不能動搖的，當然在確實無法兼顧的時候實際上也需要所能夠承受的後果而進行取捨。

綜上所述。繼電保護一直以來都是確保電力系統能夠有效應對故障並儘可能減少損失的主要措施。電力系統的各個環節都配置有繼電保護。但是電網的發展也給繼電保護提出了新的挑戰，繼電保護也不是萬能的，需要和其他系統進行配合，最大限度的減少電網故障帶來的損失。

作者簡介：秦紅霞，教授級高階工程師。1989年考入西安交通大學電力系統及其自動化專業，本科，1996年畢業於西安交通大學電力系統及其自動化專業，工學碩士。1996年7月進入北京四方繼保自動化股份有限公司工作，歷任裝置研發部經理，穩控事業部副主任，直流輸電事業部主任，產品研發中心主任等職位，現任公司副總裁兼總工程師、研究院院長。

多年來一直從事電力系統自動化領域的研發工作，作為專案負責人研製過中低壓保護、高壓線路保護、安全穩定控制系統，廣域保護控制系統以及直流輸電控制保護系統等產品，並得到了廣泛應用，目前在能源網際網路、配用電領域也在進行深入的研究探索工作。

獲得中國電力科學技術進步獎一等獎、三等獎各一項， 北京市科學技術獎二等獎兩項，以及北京市茅以升青年科技獎，發表論文10餘篇，獲得專利20餘項，聯合出版著作4部，現擔任中國電工技術學會控制與保護專委會副主任委員，中國電機工程學會繼電保護專業委員會副主任委員，電力行業繼電保護標準化技術委員會副主任委員，全國量度繼電器和保護裝置標準化技術委員會靜態繼電保護裝置分委會委員，北京市軟體行業協會副會長。