摘要：分析输电线路故障成因，介绍了输电线路继电保护的原理和输电线路继电保护的类型，对输电线路继电保护的发展趋势进行了探讨，以期为输电线路继电保护的发展、改进提供参考。
关键词：输电线路；继电保护；故障成因；原理；发展趋势
引言
输电线路是供电网的重要组成部分，对供电网运行的安全性、稳定性具有十分重要的影响作用，是供电系统可靠运行的前提条件。科技和经济的发展使我国的电网建设飞速发展，电网的电压等级得到提高，稳定性也逐渐增强。但电网中输电线路仍不可避免地会受到各种因素的影响产生故障，阻碍电网的正常运行。
1、输电线路故障成因
1.1 雷击
我国国土面积辽阔，地形种类丰富，电网建设中输电线路覆盖范围十分广阔，由于各种复杂的环境，为此输电线路的运行情况比较复杂，输电线路的数量也很多。一般情况下，经过旷野或其他空旷区域的输电线路会是最高建筑，很容易遭受雷击。雷雨季节，架空线上如果出现雷电感应，或者雷电直接击中避雷线、输电线路，输电线路都会产生雷击过电压。此时，如果线路绝缘水平过低，或是线路采取的防雷保护措施效力差，都容易发生各种类型的雷击跳闸故障。输电线路发生雷击故障的主要原因是雷击线路，由于设备存在缺陷，线路布置缺陷，这些问题很有可能会加剧雷击事故的发生。输电线路发生雷击跳闸故障的主要原因：①输电线路位于雷击活动强烈区，可能会遭受雷电反复打击。②输电线路绝缘水平低。③输电线路布置缺乏合理性。输电线路的绝缘保护层是线路遭受雷击时的第一层保障，如果线路绝缘水平低则会导致线路遭受雷击后故障几率增大。线路布置的合理性对线路的雷击故障具有一定的影响，若避雷线布置不合理，则其可能会失去避雷效果，导致雷电直接击到导线上。
1.2 外力破坏
我国地域面积较大，为了满足发展的需求，电网建设覆盖面积日益广泛，输电线路经过的区域较大，动辄几十公里，甚至长达上百公里，线路经过的环境比较复杂。外力因素也对输电线路的安全性具有一定的影响作用。输电线路外力破坏的情况主要包括：①违章施工。②违章建筑、超高树木。③施工企业的管理工作不健全，导致一些施工单位为了能够缩短工期，施工期间没有严格遵守相关的规章制度，对输电线路的保护不够全面，出现挖断电缆、撞断杆塔的事故，给电力部门造成损失，也埋下了施工安全隐患。④违章建筑、超高树木会影响输电线路的安全运行，部分单位或是个人为了满足一己私利，偷偷在电力设施保护区违章建房、种树，违背相关的安全规定和要求，容易造成输电线路跳闸故障。
1.3 操作人员
操作人员如果操作失误也会造成输电线路故障，严重影响电力系统的运行安全性、稳定性，甚至导致电力系统大面积失控。科技和经济的发展及进步使电力系统的自动化程度日益提高，但电力系统的正常运行仍离不开工作人员的参与。为此，为了实现安全运行，工作人员必须严格遵守相关规范章程，避免违章操作。
2、输电线路继电保护的原理
继电保护的原理：当系统出现短路或异常状况时，根据电气量的变化采取继电保护措施。电气量主要指电流、电压、功率等，在大部分情况下，无论是哪个电气量发生变化，继电保护装置都包括测量、逻辑、执行三部分。
2.1 继电保护的基本要求
继电保护的基本要求是保证电力系统运行过程的可靠性、灵敏性、选择性、速动性。①可靠性。在电力系统需要进行保护时，继电保护应进行可靠的保护动作；当电力系统不需要保护时，则继电保护系统应可靠的不进行保护动作，这是继电保护的可靠性要求。②灵敏性、选择性。继电保护的灵敏性、选择性需要通过整定实现。其中灵敏性指的是当电力设备或输电线路在被保护范围内出现金属短路现象时，应根据继电保护的各类保护最小灵敏系数规定动作。选择性指的是输电线路发生故障时，先利用故障设备或线路本身切出故障，若无法其自身无法解决故障，再利用其它保护设备进行故障切除。速动性要求指的是继电保护动作应迅速。
2.2 继电保护装置设计原则
当输电线路存在安全隐患但仍未发生事故时，继电保护能够避免事故发生；当输电线路发生故障时，继电保护能够有效防止故障蔓延。继电保护能够为电力系统的运行安全提供保障，是电力系统的重要组成部分。继电保护的重要性和其在电力系统中发挥的重要作用决定了继电保护装置必须严格按照国家电网要求和相关规定进行设计，继电保护装置必须采用已经成功且具有运行经验的技术。继电保护装置的设计原则是：从整体出发，重点培养，合理管理，严格管理装置的选型、配置、整定试验等内容，以保障继电保护装置的有效性，为电网的运行提供有力的保护。
3、输电线路继电保护类型
3.1 电流保护
电流保护无法保护线路全长，限时电流速断无法作为相邻设备的后备保护。为此，为了能够迅速地、有选择地切除故障，通常会采取三段式电流保护，即组合使用电流速断、限时电流速断、过电流保护等三种保护方法。本文中提到的电流保护实际上是三段式电流保护。三段式电流保护的应用过程中，可以只采用电流速断、过电流保护，或是限时速断、过电流保护，也可同时采用三种保护。在输电线路发生故障或异常情况时，继电保护能够通过有时限和无时限等动作保护输电线路安全，在很短的时间内根据线路反映的信号做出相应的跳闸动作，保证用电安全。电流保护的优点是装置简单，不容易出错，可靠性较高。电流保护的接线、调试、整定计算都比较简单，出错的概率很小。动作电流是无限时电波速断保护选择性的保证，动作时限是带时限电流速断保护、过电流保护选择性的保证。三段式电流保护能够很好地满足单侧电源电网的选择性要求，但无法很好的满足多电源网络或单电源环网的选择性要求。
3.2 横纵联差动继电保护
现代高压输电系统在大多数情况下对继电保护的要求都是能够无延时地切除被保护线路的任何点的故障，这也是输电系统运行稳定性的重要保证。差动保护的工作原理是基尔霍夫电流定理，输电线路正常工作或产生区外故障，流入输电线路的电流与流出的电流相等，差动继电器不动作。若本级输电线路发生内部故障，则两侧或三侧向故障点提供短路电流，差动继电器动作。差动保护可以分为两大类，即纵联差动保护、横联差动保护。其中，纵联差动保护的判断故障发生位置的依据是线路两端电流大小和相位。与电流保护和距离保护相比，纵联差动保护在选择性、灵敏性、速动性方面都具有明显优势。对于双回线路，横联继电保护能够及时、快速地切断故障线路，有效保证输电线路的安全性。横联差动保护的优点是接线工序简洁，技术要求较低，故障切断速度快，缺点则是不仅需要配置双回线的继电保护，还需配置三段式电流保护或距离保护，安全保护成本更高。
4、输电线路继电保护发展趋势
4.1 数字化继电保护系统。计算机技术的迅速进步促进了电力系统运行、控制领域的改革，数字化继电保护系统成为了输电线路继电保护的一个发展趋势。集成电路是工业控制的常规芯片，在集成电路的基础上进行数字化运行，控继电保护系统能够大大提高继电保护的准确性、有效性。
4.2 网络化继电保护系统。在数字化继电保护系统的基础上连接整体网络，能够实现对大系统的控制和运行。常规的继电保护只能单独保护控制装置设备或是控制部分线路，但与网络相关或互联后，继电保护系统不仅能采集、分析大量数据，还能更加安全可靠地采取保护动作，缩小故障范围，减少事故造成的损失。智能化电网是我国电网建设的重点项目。
4.3 自适应继电保护系统。在利用数字化、网络化计算机处理系统的基础上引进自适应技术能够大大提高继电保护技术的可靠性。将数字化、网络化计算机处理系统与自适应技术线融合，能够通过合理的逻辑判断、算法预测提高继电保护装置及其动作的合理性、准确性。
4.4 测控、保护、录波、网络、通信一体化的继电保护系统。在输电线路继电保护系统实现计算机信息化、网络集成化的前提条件下，可以将集控中心的继电保护装置看作一台高性能，且具有多种功能的高级应用计算机。这台计算机是输电网络系统的智能终端，具有计算分析、运行决策的功能。此类继电保护系统中，继电保护装置被直接安装在被保护对象旁，光纤网络能将数字信号传输到集控中心，可以节约电缆的使用，优化系统的效益。
5、结语
智能电网的发展带来了技术的革新和进步，也会促进输电线路继电保护的改革创新。输电线路继电保护的发展趋势是现代化、自动化、智能化。在经济与科技的支持下，未来的继电保护必然会更加精准、可靠、快速。
参考文献：
［１］郑沛豪，刘婧雯，戈元江，等．输电线路继电保护问题研究［Ｊ］．低碳世界，２０１６（２２）：７５－７６．