关于继电保护时间级差的探讨
摘要：现代电力系统多存在电子机械设备多，电压高，距离长，机组大等特点。为了保证设备系统的安全运行，必须提高稳定性，特别市要提高电力系统受到大扰动后的暂态稳定性，这与机电保护切除故障的时间有着密切的关系，在很多情况下起着决定性的作用。因此，如何缩短继电保护时间差问题是是当前保证电力系统安全稳定运行的重要问题。
关键词：电力系统 安全 稳定
一、我国继电保护时间级差的现状
大量的稳定计算分析标明，不同电压等级的电力系统的继电保护的速动性有不同要求，因而可以用不同的保护水平来满足电力系统稳定的要求。对220kv 及以上系统要求切除故障的极限时间为0.1-0.12s ；对110kv 及以下系统要求切除故障的极限时间为
0.2-0.5s 。因此，前者需使用全线快速保护，后者有一部分系统可采用分段式延时保护。目前，国内分段式保护的时间级差仍沿用30多年前的0.5-0.7s 。由于电网结构复杂程度不同，分段式保护的实际保护效果也不相同。对结构复杂的电力系统，继电保护的主保护段（指对全线有足够灵敏度的保护段）整定时间往往在1s 以上，远远大于稳定极限要求的时间。由于各级保护间的逐级配合，使后备保护段的整定时间更长，如线路后备保护的时间可达5s 左右，发电机、变压器后备保护则长达7-9s 。整定时间过长，不仅不能满足电力系统稳定的需要，而且由后备保护段切除故障时，对系统稳
定的影响也是比较严重的。
二、继电保护的重要性
继电保护是保证供电系统和设备安全的重要环节，它的基本任务是反映电气设备的故障或不正常工作状态，并自动地作用于断路器，使其跳闸或发出信号。它应同时满足四个基本要求， 即选择性、 速动性、 灵敏性和可靠性。这四个方面是相互联系且相互制约的，因此在考虑系统保护的同时，应当根据具体的保护条件、配合关系及时间元件特性来选择不同的继电器合适的整定值和不同的时间级差。本文主要探讨缩短继电保护时间级差的必要性和可行性问
题。
三、缩短时间级差的必要性
缩短时间级差可更好地满足速动性的要求，它可以加快排除故障，减轻动力和热效应造成的设备损坏，防止单点故障变为多点故障及造成多点跳闸停电，提高重合闸成功率，提高系统及设备安全可靠性，最大限度地减小对用户的影响，因而缩短时间级差是必要的。
四、缩短时间级差的可行性
我国《 继电保护装置运行整定规程》规定：“ 在满足选择性的条件下，应尽量加快动作时间和综合时间级差，可针对不同的保护配合关系和元件时间特性， 选择不同的时间级差。” 如考虑保护a 和保护b 的时间配合时，时间级差可依下式计算：
δt=tsa+tsb+tdtb+tf
式中：δt — 保护a 和保护b 的时间级差；
tsa — 保护a 的时间继电器（元件）的负误差，即本保护（欲计算的保护）的延时元件的超前误差；
tsb — 保护b 的时间继电器（元件）的正误差，即下一级保护（本保护与之配合的保护）的延时元件的滞后误差。当为瞬时段保护时，tsb 就为其固定动作时间；
tdtb —断路器分闸时间；
tf —富裕时间，它考虑一些不确定因素（如人为校验误差等）对时间级差的影响。
tsa 、tsb 的误差取决于保护装置的型号、时间继电器的元件特性。随着元件精度的提高， 、 有可能下降。随着断路器分闸时间的降低也可能比以前大幅下降。校验装置的精度不断提高，tf 也就有可能降低了。因而多段级差δt 是可能的。
五、实例验证
例如：大连市某变电站，时间继电器误差多为±0.02秒，tsa 可取0.02秒，tsb 延时段时取0.02秒（瞬时段时取0.04秒），tdtb 取0.04到0.06秒，tf0.05秒到0.1秒。
δt= tsa+tsb+tdtb+tf=0.02秒+0.02秒（0.04秒）+0.04秒（0.06秒）+0.05秒（0.1秒）=0.13秒（0.22秒）。
由此可见保护的时间级差最大才0.22秒，最小仅0.13秒，与现行的时间级差δt 取0.5秒相差很远，现行时间级差可成倍降低，降至0.3-0.4秒是可行的。
如果对相应的几个级差做出调整，如11万主变由2秒下调到了1.5秒，馈线由1.1秒调到了0.5到0.75秒，为使低电压保护时间与11万馈线时间及电厂1秒重合闸相配合，将同步机的跳闸时间由0.9秒调到0.75秒，确保同步机失步时在重合闸之前跳闸，防止失步后的同步机因重合闸造成巨大的非同期冲击，因相位不一，峰顶叠加，严重损坏设备。
六、在缩短时间级差时应注意的问题
（一）缩短时间级差必须是量级而行。虽然缩短时间级差是必要可行的，但是应该根据不同的配合关系和系统参数，根据具体的情况选择不同的级差。例如重合闸时间应根据系统接线而定；与重合闸配合的保护，还应考虑到开关合闸时间等等。
（二）缩短了时间级差后，对现场校验整定的要求提高了，保护定值给的是延时的整组时间，而不是时间元件的定值。差别可能高达几十毫秒，相当于相当于延长了本级保护的动作时限，使时间的配合上出现了人为误差。还有集成电路型时间继电器的干扰问题，应采取措施避免其元件特性受到干扰，防止时间丢失及无限。 笔者建议采用微机保护，它可大大提高精度，一般误差在10毫秒左右，可以忽略不计，微机保护是相当可靠的。保证继电保护的选择性和灵敏性 缩短时间级差后，突出了速动性，怎样保证继电保护装置的可靠性、选择性和灵敏性呢？
保护定值的计算有明确的公式可用，但应根据不同的系统及保护配合关系和不同的继电器计算保护定值，才能更好地满足保护的基
本要求。缩短时间级差后，突出了速动性，有很多方法和措施来保证其选择性和灵敏性。下面简单介绍几种：
（三）保证选择性，我们可以调整动作电流的配合关系，上、下级动作电流比一般大于
1. 我们确定整定值时，可将其选择大一点，如1.2以上。
2. 将配电线电流保护整定值定高一点。为了把整定值定高一点，可先按灵敏度要求算出动作电流值，再校验能否躲过最大负荷电流。这样所得数值就是在满足灵敏度条件下的较大值。这个动作电流就较为可靠，可减小拒动和误动。
3. 目前我国生产的变压器在承受25倍额定电流的情况下2秒内无损伤，因而变压器继电保护整定值可适当选大一些。同类变压器应以负荷最大的变压器的整定值作参考。
综上所述，缩短继电保护时间级差有利于加快排除故障、减轻设备损坏程度和防止故障扩大，有利于系统和设备的安全运行，是必要的、可行的和有效的，但应根据具体情况，全面考虑，稳妥实施。我们在讲授《供电系统》课程的继电保护这一章时，可增加关于缩短继电保护时间级差的必要性和可行性的分析，这样有利于学生更深入地了解继电保护的时限配合及速动性、选择性、灵敏性和可靠性等四项要求间的配合关系，提高学生综合分析的能力。
参考文献：
[1]苏玉林. 提高电力系统稳定的一项有效措施——缩短阶段式继电保护时间级差[j].华北电力技术.2003
[2]蒙庆炎. 继电保护缩短整定时间级差的探讨[j].机械机电.2000
[3]郭志鹏. 浅谈电力系统继电保护[j].黑龙江科技信息.2011
[4]张爱琪. 浅谈继电保护故障处理的原则和方法[j].科技与企业.2011
关于继电保护时间级差的探讨
摘要：现代电力系统多存在电子机械设备多，电压高，距离长，机组大等特点。为了保证设备系统的安全运行，必须提高稳定性，特别市要提高电力系统受到大扰动后的暂态稳定性，这与机电保护切除故障的时间有着密切的关系，在很多情况下起着决定性的作用。因此，如何缩短继电保护时间差问题是是当前保证电力系统安全稳定运行的重要问题。
关键词：电力系统 安全 稳定
一、我国继电保护时间级差的现状
大量的稳定计算分析标明，不同电压等级的电力系统的继电保护的速动性有不同要求，因而可以用不同的保护水平来满足电力系统稳定的要求。对220kv 及以上系统要求切除故障的极限时间为0.1-0.12s ；对110kv 及以下系统要求切除故障的极限时间为
0.2-0.5s 。因此，前者需使用全线快速保护，后者有一部分系统可采用分段式延时保护。目前，国内分段式保护的时间级差仍沿用30多年前的0.5-0.7s 。由于电网结构复杂程度不同，分段式保护的实际保护效果也不相同。对结构复杂的电力系统，继电保护的主保护段（指对全线有足够灵敏度的保护段）整定时间往往在1s 以上，远远大于稳定极限要求的时间。由于各级保护间的逐级配合，使后备保护段的整定时间更长，如线路后备保护的时间可达5s 左右，发电机、变压器后备保护则长达7-9s 。整定时间过长，不仅不能满足电力系统稳定的需要，而且由后备保护段切除故障时，对系统稳
定的影响也是比较严重的。
二、继电保护的重要性
继电保护是保证供电系统和设备安全的重要环节，它的基本任务是反映电气设备的故障或不正常工作状态，并自动地作用于断路器，使其跳闸或发出信号。它应同时满足四个基本要求， 即选择性、 速动性、 灵敏性和可靠性。这四个方面是相互联系且相互制约的，因此在考虑系统保护的同时，应当根据具体的保护条件、配合关系及时间元件特性来选择不同的继电器合适的整定值和不同的时间级差。本文主要探讨缩短继电保护时间级差的必要性和可行性问
题。
三、缩短时间级差的必要性
缩短时间级差可更好地满足速动性的要求，它可以加快排除故障，减轻动力和热效应造成的设备损坏，防止单点故障变为多点故障及造成多点跳闸停电，提高重合闸成功率，提高系统及设备安全可靠性，最大限度地减小对用户的影响，因而缩短时间级差是必要的。
四、缩短时间级差的可行性
我国《 继电保护装置运行整定规程》规定：“ 在满足选择性的条件下，应尽量加快动作时间和综合时间级差，可针对不同的保护配合关系和元件时间特性， 选择不同的时间级差。” 如考虑保护a 和保护b 的时间配合时，时间级差可依下式计算：
δt=tsa+tsb+tdtb+tf
式中：δt — 保护a 和保护b 的时间级差；
tsa — 保护a 的时间继电器（元件）的负误差，即本保护（欲计算的保护）的延时元件的超前误差；
tsb — 保护b 的时间继电器（元件）的正误差，即下一级保护（本保护与之配合的保护）的延时元件的滞后误差。当为瞬时段保护时，tsb 就为其固定动作时间；
tdtb —断路器分闸时间；
tf —富裕时间，它考虑一些不确定因素（如人为校验误差等）对时间级差的影响。
tsa 、tsb 的误差取决于保护装置的型号、时间继电器的元件特性。随着元件精度的提高， 、 有可能下降。随着断路器分闸时间的降低也可能比以前大幅下降。校验装置的精度不断提高，tf 也就有可能降低了。因而多段级差δt 是可能的。
五、实例验证
例如：大连市某变电站，时间继电器误差多为±0.02秒，tsa 可取0.02秒，tsb 延时段时取0.02秒（瞬时段时取0.04秒），tdtb 取0.04到0.06秒，tf0.05秒到0.1秒。
δt= tsa+tsb+tdtb+tf=0.02秒+0.02秒（0.04秒）+0.04秒（0.06秒）+0.05秒（0.1秒）=0.13秒（0.22秒）。
由此可见保护的时间级差最大才0.22秒，最小仅0.13秒，与现行的时间级差δt 取0.5秒相差很远，现行时间级差可成倍降低，降至0.3-0.4秒是可行的。
如果对相应的几个级差做出调整，如11万主变由2秒下调到了1.5秒，馈线由1.1秒调到了0.5到0.75秒，为使低电压保护时间与11万馈线时间及电厂1秒重合闸相配合，将同步机的跳闸时间由0.9秒调到0.75秒，确保同步机失步时在重合闸之前跳闸，防止失步后的同步机因重合闸造成巨大的非同期冲击，因相位不一，峰顶叠加，严重损坏设备。
六、在缩短时间级差时应注意的问题
（一）缩短时间级差必须是量级而行。虽然缩短时间级差是必要可行的，但是应该根据不同的配合关系和系统参数，根据具体的情况选择不同的级差。例如重合闸时间应根据系统接线而定；与重合闸配合的保护，还应考虑到开关合闸时间等等。
（二）缩短了时间级差后，对现场校验整定的要求提高了，保护定值给的是延时的整组时间，而不是时间元件的定值。差别可能高达几十毫秒，相当于相当于延长了本级保护的动作时限，使时间的配合上出现了人为误差。还有集成电路型时间继电器的干扰问题，应采取措施避免其元件特性受到干扰，防止时间丢失及无限。 笔者建议采用微机保护，它可大大提高精度，一般误差在10毫秒左右，可以忽略不计，微机保护是相当可靠的。保证继电保护的选择性和灵敏性 缩短时间级差后，突出了速动性，怎样保证继电保护装置的可靠性、选择性和灵敏性呢？
保护定值的计算有明确的公式可用，但应根据不同的系统及保护配合关系和不同的继电器计算保护定值，才能更好地满足保护的基
本要求。缩短时间级差后，突出了速动性，有很多方法和措施来保证其选择性和灵敏性。下面简单介绍几种：
（三）保证选择性，我们可以调整动作电流的配合关系，上、下级动作电流比一般大于
1. 我们确定整定值时，可将其选择大一点，如1.2以上。
2. 将配电线电流保护整定值定高一点。为了把整定值定高一点，可先按灵敏度要求算出动作电流值，再校验能否躲过最大负荷电流。这样所得数值就是在满足灵敏度条件下的较大值。这个动作电流就较为可靠，可减小拒动和误动。
3. 目前我国生产的变压器在承受25倍额定电流的情况下2秒内无损伤，因而变压器继电保护整定值可适当选大一些。同类变压器应以负荷最大的变压器的整定值作参考。
综上所述，缩短继电保护时间级差有利于加快排除故障、减轻设备损坏程度和防止故障扩大，有利于系统和设备的安全运行，是必要的、可行的和有效的，但应根据具体情况，全面考虑，稳妥实施。我们在讲授《供电系统》课程的继电保护这一章时，可增加关于缩短继电保护时间级差的必要性和可行性的分析，这样有利于学生更深入地了解继电保护的时限配合及速动性、选择性、灵敏性和可靠性等四项要求间的配合关系，提高学生综合分析的能力。
参考文献：
[1]苏玉林. 提高电力系统稳定的一项有效措施——缩短阶段式继电保护时间级差[j].华北电力技术.2003
[2]蒙庆炎. 继电保护缩短整定时间级差的探讨[j].机械机电.2000
[3]郭志鹏. 浅谈电力系统继电保护[j].黑龙江科技信息.2011
[4]张爱琪. 浅谈继电保护故障处理的原则和方法[j].科技与企业.2011