什么是继电保护？为什么那么重要？

世界上规模最大，安全运行水平最高，拥有世界最高电压等级、最大装机容量和发电量，消纳着世界上最大规模的清洁能源……如今的中国电网，总能让人用起电来稳稳的、很安心。

可你知道吗？20世纪90年代以前，我国电网“生病”还比较频繁。电网工作者统计发现，超半数的稳定性破坏事故，都源于继电保护缺陷。那时，高端继电保护设备几乎被国外企业垄断。一套进口输电线路保护设备要七八十万元，发电机保护设备价格更是高达两三百万元。更让人无奈的是，这么高的成本，却换不来电力系统的安全稳定。

继电保护能够在电网发生故障时，迅速检测到并切断故障部分，防止设备损坏和事故扩大。它快、准、狠，就像人体的免疫系统，当电网“生病”时，率先发挥作用，是当之无愧的“第一道防线”。许多电力人认为它难度大、要求高、责任重，是一块难啃的“硬骨头”。今天我们就来聊聊它，以及我们是如何在这项技术上攻克难题，实现从“跟跑”到“领跑”的。

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继电保护为什么叫继电保护？

1875年，巴黎北火车站建成了世界上第一座火电厂，为附近照明供电。这个供电系统最早将熔断器串联于供电线路中，以保护发电机。发生短路时，熔断器会首先熔断，断开短路的设备。

这种保护方式简单，时至今日仍然广泛应用于低压线路和用电设备之中。

后来，电力系统越来越复杂，传统的熔断器已经无法满足需求。于是，工程师们发明了电磁式继电器（Electromechanical Relay），通过感应电流或电压的变化触发机械动作，切断故障电路。这就是最早的继电保护（Relay Protection）——由继电器实现的保护。

英文“relay”作动词时，意为“传达、转发”，指将听到的信息、信号、消息等传递出去。中文“继”有延续、接替的意思，对应“中转、接续和传递信号”的意思。

继电保护的实现方式，随着科技进步不断更新迭代，经过近百年的发展，变换出了不同的形态。但“继电保护”这一术语一直沿用至今。

1950年以前，大部分的继电保护都是通过机电型继电器来实现的。核心特点是“电信号→机械动作→电路通断”的物理切换机制。

静态继电保护出现在1950年后，第一代为晶体管式，第二代为集成电路式。集成电路式继电保护装置内部大量地使用集成电路芯片，“与或逻辑”“计数”“比较”等均通过集成电路实现。从这时开始，继电保护装置的体积缩小了不少。

随着技术的发展，更智能的微机继电保护诞生了。中国最早的微机保护装置诞生于20世纪80年代，由华北电力大学杨奇逊院士团队完成开发。至此，继电保护实现了像微型电脑一样高效计算、存储。后来，南瑞继保的沈国荣院士又主持开发了微机保护装置LFP-900。

再后来，一代代的微机保护不断地进行了算法优化，逐渐发展至今。

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火眼金睛辨故障：

继电保护有哪些“招式”？

无论继电保护怎样发展，依靠故障元件与非故障元件在故障发生时的特性差异来完成动作的底层逻辑始终未变。按照保护原理，继电保护又可以分为这几类：

电流保护：可以在短路导致电流突然增大时，甄别出故障及发生故障的元件，并将故障元件从电网中切除。

距离保护：就像用尺子量距离一样，距离保护通过测量故障点到保护设备安装处的距离来判断故障位置。距离保护可以精准判断故障在哪一段线路，只跳闸故障区段，不影响其他部分供电。

纵联保护：通俗点说就是线路两端的保护装置可通过光纤或者无线通信实时对暗号：“我这头有故障！”如果另一端也说：“我也检测到了！”两端就立刻同时动作。就像两个山顶的哨兵，一个喊“有敌人！”另一个确认后立刻拉响警报，这比跑过去报信是不是快很多，可靠很多？

差动保护：想象你守着一个重要的金库，金库只有一个入口和一个出口。正常情况：进去的重量=出来的重量（金子只是短暂存放）。如果某天你发现：登记进去的重量＞登记出来的重量，而且差了很多！你立刻拉响警铃：“不好！有人偷金子！”然后马上封锁金库所有通道。差动保护就是这个“超级警觉的守金库的人”，一旦进出的金子不相等就立即拉闸！

220千伏及以上电压等级的电网，主要承担输电任务，其主保护一般由差动保护承担，全线路任意点故障都能快速切除。110千伏以下电压等级的电网，主要承担供电、配电任务，其主保护一般由电流保护或距离保护担任。

继电保护，在技术上一般要满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性四个基本要求。

可靠性是对继电保护性能最根本的要求。不能有事的时候不动（拒动），也不能没事乱动（误动）。对220千伏以上电压等级的电网来说，拒动一般比误动带来的后果严重，一般要装设两套工作原理不同、工作回路完全独立的保护装置提高可靠性。而母线保护的误动会切除连接在该母线上的所有电力元件，要更加重视误动的可能。

其他几个特点比较好理解，咱简单介绍下。选择性：保护装置动作时，在尽可能小的区间内将故障元件从电力系统中切除，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。速动性：尽可能快地切除故障。灵敏性：故障发生时能敏锐感觉、正确反应。

目前，我国继电保护整体已经具有相当高的正确动作率，具有国际领先的技术和水平。这与一代代电力人坚持不懈地研究、攻坚密不可分。

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国产逆袭之路：

从依赖进口到全球引领

20世纪90年代以前，我国电网超高压线路保护装置、大容量主设备的保护装置主要依赖进口。也正是从这个时期开始，中国的继电保护飞速发展。

前文我们有提到，20世纪80年代我国首套输电线路微机保护装置通过鉴定并投入应用，标志着继电保护进入计算机时代。

1999年研制的LFP-900输电线路保护获得国家科技进步奖一等奖。2006年，RCS-900主设备保护获得国家科技进步奖二等奖，构建了我国继电保护的技术体系。

经过多年发展，目前，国产微机保护产品发展到以数字信号处理器为核心器件的第四代产品，设备水平不断提高，逐渐被推广应用，已经实现了完全自主可控，保障了供应链安全。

插播一则花絮

1997年初，国网电科院（南瑞集团）继电保护专家郑玉平和同事去四川推广国产保护设备。在大家百般争取下，某新建的水电站500千伏送出工程工程方决定启用这套全新的国产设备，但还是要用一套进口的继电保护设备兜底。过了一段时间，工程方把进口的继电保护设备都拆掉了，全部换为国产。

这也说明，这一时期，国产的继电保护技术水平已经迈入了“并跑”的阶段。有了成功经验，郑玉平团队研发的继电保护设备又相继出现在三峡输变电工程等大批重点工程中。

中国研发的产品逐渐替代进口产品成为我国电网继电保护的标配。这给国家节省了大量的进口外汇支出，也终于把发展主动权牢牢地抓在自己手里。

近年来，我国逐步建成世界上电压等级最高、输送距离最远、交直流混联的特大型复杂电网。电网故障全局化特征日益凸显，对传统继电保护技术提出了新要求。国家电网“1000kV特高压交流同塔双回线路继电保护研究”“特高压电网继电保护适应性和对策研究”等重点研究项目也应运而生。

2008年12月，在南瑞集团研发的特高压电网保护装置护航下，中国第一个特高压工程晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程全面竣工。

又经过数年持续攻关，我国又成功攻克了特高压交直流混联电网继电保护关键理论技术难题，创立了适应复杂电网故障暂态特性演化的差动保护技术体系，研制出了系列差动保护装置，推动我国电网完成以差动保护为主保护的升级换代，实现了继电保护技术的中国引领。

目前，差动保护项目成果已广泛应用于我国220千伏至1000千伏各电压等级电网，覆盖新一代调相机组工程、川藏联网等重要工程，全面替代进口保护装置，并远销海外数十个国家和地区。国家电网首席科学家郑玉平因差动保护技术获得国家技术发明奖二等奖。

从继电保护技术发展水平来看，我国继电保护技术经历了“跟跑—并跑—领跑”的过程，解决了电网发展过程中同杆双回线路、变压器励磁涌流、特高压保护、交直流混联、大规模新能源接入等诸多难题。

近30年，我国继电保护装置正确动作率一直保持较高水平，特高压保护更是保持着100%的正确动作率。可以说，我国这么多年来未发生大停电事故，高水平的继电保护技术和高质量的继电保护装备发挥了十分重要的作用。

如今，在建设新型电力系统的背景下，高可靠性的继电保护技术仍然是守护电网安全的“第一道防线”。

从最初的“望洋兴叹”

到如今的“全球引领”

一代代电力工作者

以“一辈子办成一件事”的执着

啃下了这块“硬骨头”

如今

愈发稳固的“第一道防线”

默默守护着电网的安全运行

成就了我们用电时

那份“稳稳的安心”

攻坚之路仍在继续

为他们点赞、加油