淺議電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)及其前景

傅志鋒　陳　豪　楊曉華

摘要：電力資源是我國(guó)生產(chǎn)生活中重要能源之一。電力系統(tǒng)中存在的一些故障容易引起各種問(wèn)題，故繼電保護(hù)的作用就顯得十分重要，本文簡(jiǎn)單分析了繼電保護(hù)的定義、作用、基本要求以及措施，并對(duì)繼電保護(hù)的前景進(jìn)行了分析。從整體上對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 電力系統(tǒng) 發(fā)展前景

0 引言

電力資源作為當(dāng)前社會(huì)的主要能源之一，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用。電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸配線路及用電設(shè)備等組成，同時(shí)也是由電能產(chǎn)生、輸送、分配與用電環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。故在系統(tǒng)中不可避免的存在一些危險(xiǎn)故障和一些異常運(yùn)行狀態(tài)，這些現(xiàn)象如果得不到及時(shí)的解決與預(yù)防，會(huì)威脅到整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，甚至造成設(shè)備損壞與人員傷亡。這一現(xiàn)象的存在對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)不斷提出新的要求。本文基于這種背景，談?wù)摿死^電保護(hù)的定義作用與基本要求，并分析了其發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景。

1 繼電保護(hù)的定義與作用

所謂繼電保護(hù)是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，利用一些電氣自動(dòng)裝置將故障部分從系統(tǒng)中迅速切除或在發(fā)生異常時(shí)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以達(dá)到縮小故障范圍，減少故障損失，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的；繼電保護(hù)一般由測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。

繼電保護(hù)的作用可以簡(jiǎn)單的理解為：當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障件免于繼續(xù)遭受損害；當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)能及時(shí)反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而引發(fā)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。

2 繼電保護(hù)的基本要求

2.1 可靠性 可靠性是指保護(hù)該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠保護(hù)，不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。保護(hù)裝置如不能滿足可靠性的要求，反而會(huì)成為擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。繼電保護(hù)的可靠性主要是由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來(lái)保證；必須確保保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試正確無(wú)誤；要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運(yùn)行維護(hù)得當(dāng)、系統(tǒng)簡(jiǎn)化有效，以提高保護(hù)的可靠性。一旦發(fā)生故障,保護(hù)裝置應(yīng)能及時(shí)可靠的動(dòng)作,不應(yīng)由于本身的缺陷而誤動(dòng)或拒動(dòng)。

2.2 選擇性 選擇性是指當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能選擇性地將故障部分切除。首先斷開(kāi)距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。為保證對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件的選擇性，其靈敏性與速動(dòng)性也要相互配合。

2.3 靈敏度 靈敏度是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝備應(yīng)具有必要的靈敏性。保護(hù)裝置靈敏度一般用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，不管短路點(diǎn)的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護(hù)裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動(dòng)作。

2.4 速動(dòng)性 速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障?？s短切除故障的時(shí)間以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而為電氣設(shè)備的自啟動(dòng)創(chuàng)造了有利條件?，F(xiàn)有的快速保護(hù)裝置其本身動(dòng)作只有0.02~0.05s。

3 繼電保護(hù)的措施

3.1 強(qiáng)化人員理念，建立崗位責(zé)任制。做到每個(gè)設(shè)備均有值班人員負(fù)責(zé)，做到人人有崗、每崗有人。值班人員對(duì)保護(hù)裝置的操作，一般只允許接通或斷開(kāi)壓板，切換開(kāi)關(guān)及卸裝熔絲等工作，工作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵守電業(yè)安全工作規(guī)定。同時(shí)要對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行繼電保護(hù)專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，以提高運(yùn)行其繼電保護(hù)專業(yè)水平；要對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行責(zé)任心的培訓(xùn)，以杜絕責(zé)任事故的發(fā)生。

3.2 定期對(duì)繼電保護(hù)裝置檢修及設(shè)備查評(píng)：檢查二次設(shè)備各元件標(biāo)志、名稱是否齊全；檢查轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、各種按鈕、動(dòng)作是否靈活無(wú)卡涉，動(dòng)作靈活；檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好；檢查各盤(pán)柜上表計(jì)、繼電器及接線端子螺釘有無(wú)松動(dòng)；檢查電壓互感器、電流互感器二次引線端子是否完好；檢查斷路器的操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否正常等等。

3.3 進(jìn)行預(yù)想演習(xí)。電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下事故情況極少，如果平常缺乏事故預(yù)想演習(xí)，在面臨突發(fā)事故時(shí)，電站人員往往會(huì)一籌莫展。因此,應(yīng)堅(jiān)持事故預(yù)想演習(xí)制度,以提高員工解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4 繼電保護(hù)的發(fā)展前景

當(dāng)前繼電保護(hù)技術(shù)正向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化方向發(fā)展。

4.1 計(jì)算機(jī)化 隨著計(jì)算機(jī)硬件的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求也在不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程等，使微機(jī)保護(hù)裝置具備一臺(tái)PC的功能。繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了巨大變化。對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)其的研究已經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。

4.3 智能化 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)的一些研究工作也轉(zhuǎn)向人工智能的研究。專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，為繼電保護(hù)的發(fā)展注入了活力。近年來(lái)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測(cè)定、主設(shè)備保護(hù)等。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。可以預(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。

4.4 保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化 在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上是一臺(tái)高性能，為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜投資大，且使得二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。

5 總結(jié)

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)必然會(huì)在微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量、控制、網(wǎng)絡(luò)通訊一體化和人機(jī)智能化的基礎(chǔ)上有更新的突破，這對(duì)繼電保護(hù)工作者提出了新的挑戰(zhàn)，也開(kāi)辟了活動(dòng)的廣闊天地。

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