繼電保護(hù)在自動(dòng)化配電網(wǎng)中的應(yīng)用

王兆靖

摘要：為了滿足用電的需求，我國(guó)智能化配電網(wǎng)的建設(shè)正在快速開(kāi)展中。在電力系統(tǒng)中，最重要的是系統(tǒng)的安全性和可靠性，所以繼電保護(hù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。文章從繼電保護(hù)的基本要求和自動(dòng)化配電網(wǎng)的系統(tǒng)組成入手，首先分析了自動(dòng)化配電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，然后研究了自動(dòng)化配電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；配電網(wǎng)；自動(dòng)化；電力系統(tǒng)；用電需求 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文章編號(hào)：1009-2374（2017）02-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.029

1 繼電保護(hù)與自動(dòng)化配電網(wǎng)

1.1 繼電保護(hù)的基本要求

繼電保護(hù)裝置能夠判斷被保護(hù)的元件是否處在正常運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而分析它是否發(fā)生了故障。繼電保護(hù)裝置的這種功能可以將配電網(wǎng)的故障區(qū)分為保護(hù)區(qū)內(nèi)和保護(hù)區(qū)外，進(jìn)而方便自動(dòng)化配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。從本質(zhì)上講，繼電保護(hù)裝置是根據(jù)電氣發(fā)生故障前后的物理量變化來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。根據(jù)自動(dòng)化配電網(wǎng)的特性，繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足的要求主要如下：

1.1.1 選擇性。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置僅將故障的區(qū)域從配電網(wǎng)中切出，其他非故障區(qū)域的電網(wǎng)不受影響。這種選擇性是繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配電網(wǎng)的核心所在，對(duì)自動(dòng)化的調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有著重要的作用。

1.1.2 速度性。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，很可能對(duì)大型的設(shè)備造成損壞，因此繼電保護(hù)裝置必須要滿足速度性的需求，以最快的速度切斷故障區(qū)域電路。目前，繼電保護(hù)裝置的反應(yīng)速度時(shí)間可以控制在0.08秒以內(nèi)，基本滿足了自動(dòng)化配電網(wǎng)的需求。

1.1.3 可靠性。基于自動(dòng)化配電網(wǎng)的性能要求，繼電保護(hù)裝置必須有很強(qiáng)的可靠性，不發(fā)生誤動(dòng)作，以確保能夠切實(shí)起到提升自動(dòng)化配電網(wǎng)安全性的作用。

1.2 自動(dòng)化配電網(wǎng)的系統(tǒng)組成

目前，我國(guó)的自動(dòng)化配電網(wǎng)主要分為兩種：一種是集中智能式配電網(wǎng)；另一種是分散智能式配電網(wǎng)。兩種形式的自動(dòng)化配電網(wǎng)各有利弊，但其系統(tǒng)的組成大致相同，具體如下：

1.2.1 一次設(shè)備。一次設(shè)備由自動(dòng)離合器、環(huán)網(wǎng)柜和真空斷路器組成，它有一定的智能化，可以執(zhí)行各種調(diào)度命令，是整個(gè)自動(dòng)化配電網(wǎng)的基礎(chǔ)所在。同時(shí)，一次設(shè)備還可以與主控制器相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的操作。

1.2.2 故障定位系統(tǒng)。故障定位系統(tǒng)主要用來(lái)檢測(cè)自動(dòng)化配電網(wǎng)的故障點(diǎn)，然后利用地理信息系統(tǒng)將自身監(jiān)測(cè)到的信息反饋給主系統(tǒng)。

1.2.3 主站系統(tǒng)。主站系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作平臺(tái)和操作軟件組成，是整個(gè)自動(dòng)化配電網(wǎng)的中樞所在，可以整合信息做出判斷，然后給執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)命令。同時(shí)主站系統(tǒng)還可以分享資源和管理維護(hù)，實(shí)現(xiàn)信息與數(shù)據(jù)的傳輸。

2 繼電保護(hù)自動(dòng)化配電網(wǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

當(dāng)電力系統(tǒng)中被保護(hù)的元件發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠快速地做出反應(yīng)，有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中排除。但是在被保護(hù)元件運(yùn)行異常時(shí)，往往不需要繼電保護(hù)裝置快速反應(yīng)，而是根據(jù)元件的危害程度規(guī)定一個(gè)延時(shí)，以免造成誤動(dòng)作。從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)自動(dòng)化配電網(wǎng)的繼電保護(hù)還存在一定問(wèn)題，在一定程度上影響了我國(guó)自動(dòng)化配電網(wǎng)的發(fā)展。

2.1 繼電保護(hù)設(shè)備的老化

我國(guó)的電網(wǎng)雖然一直在更新?lián)Q代，但是這些更新主要是針對(duì)技術(shù)層面，所以電網(wǎng)系統(tǒng)中的繼電器有很多都是老式繼電器，其可靠性得不到保障。這種老式的繼電器缺點(diǎn)主要體現(xiàn)如下：

2.1.1 反應(yīng)速度較慢。老式的繼電器由于自身的老化，反應(yīng)速度較慢。當(dāng)元件發(fā)生故障之后，切斷電路的速度無(wú)法滿足需求。這就無(wú)法起到保護(hù)設(shè)備的作用，如果故障較為嚴(yán)重，將會(huì)造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，進(jìn)一步擴(kuò)大故障的影響范圍。

2.1.2 誤動(dòng)作較多。隨著我國(guó)電力需求的不斷增加，電網(wǎng)的電壓不斷升高。而電網(wǎng)電壓的增加又會(huì)使被保護(hù)元件的異常運(yùn)行狀態(tài)更為頻繁，老式的繼電器無(wú)法精確地處理異常數(shù)據(jù)，往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的狀態(tài)判斷，進(jìn)而產(chǎn)生誤動(dòng)作，將事故的范圍擴(kuò)大。

2.2 配電環(huán)網(wǎng)缺少繼電保護(hù)

環(huán)網(wǎng)也是自動(dòng)化配電網(wǎng)中必不可少的一部分，但是當(dāng)前我國(guó)的環(huán)網(wǎng)卻基本沒(méi)有繼電保護(hù)裝置。從實(shí)際情況來(lái)看，當(dāng)前的配電環(huán)網(wǎng)是以負(fù)荷開(kāi)關(guān)為主的，需要人為的控制。因此當(dāng)發(fā)生電力故障的時(shí)候，由于沒(méi)有斷路器，往往會(huì)造成整個(gè)電力網(wǎng)路的癱瘓。

配電環(huán)網(wǎng)缺少繼電保護(hù)不僅會(huì)擴(kuò)大電力故障，還延長(zhǎng)了維修的時(shí)間。一般情況下，都是電力部門(mén)接到故障的通知，然后趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修的操作，這就增加了維修的時(shí)間。另外，由于故障的影響范圍較大，很可能造成多個(gè)設(shè)備的損壞，也使得維修更為困難。

2.3 繼電保護(hù)裝置自身的問(wèn)題

在當(dāng)前的自動(dòng)化配電網(wǎng)絡(luò)中，繼電保護(hù)器自身也存在著問(wèn)題。所以導(dǎo)致了繼電保護(hù)起不到應(yīng)有的保護(hù)效果，降低了自動(dòng)化配電網(wǎng)的可靠性。繼電保護(hù)裝置自身的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

2.3.1 繼電保護(hù)裝置的靈敏性設(shè)置問(wèn)題。繼電保護(hù)裝置是檢測(cè)各個(gè)元件的運(yùn)行狀態(tài)，若其物理量變化超過(guò)了設(shè)定的范圍，就會(huì)自動(dòng)切斷局部的電路，起到保護(hù)設(shè)備和電網(wǎng)安全的作用。但是物理量變化的設(shè)定是有一個(gè)范圍的，避免由于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)而導(dǎo)致誤操作。以目前的實(shí)際情況來(lái)看，很多繼電保護(hù)裝置的靈敏性設(shè)置還存在問(wèn)題，降低了繼電保護(hù)裝置所起的保護(hù)效果。

2.3.2 質(zhì)量檢驗(yàn)不到位。當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置在安裝前并沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的檢查，所以很多裝置的質(zhì)量是不合格的。安裝在自動(dòng)化電網(wǎng)后，由于自身的質(zhì)量問(wèn)題，就存在安全隱患，無(wú)法正常監(jiān)測(cè)電網(wǎng)元件的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生故障后，也不能及時(shí)地切斷電路。

3 自動(dòng)化配電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用的改進(jìn)措施

3.1 針對(duì)性更換繼電保護(hù)設(shè)備

繼電保護(hù)設(shè)備的更換可以分兩個(gè)層次：第一個(gè)層次是老化設(shè)備的更換；第二個(gè)層次是舊式設(shè)備的更換。舊式設(shè)備的更換可以理解為技術(shù)的更新?lián)Q代，因?yàn)殡S著科技的發(fā)展，繼電保護(hù)器的功能一定會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大，其監(jiān)測(cè)的效果也會(huì)越來(lái)越好。特別是在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境下，國(guó)家電網(wǎng)正在大力發(fā)展智能化和自動(dòng)化，給繼電保護(hù)設(shè)備的更換提供了較好的環(huán)境，所以可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，淘汰掉原本的舊設(shè)備，讓繼電保護(hù)更好地發(fā)揮

作用。

老化設(shè)備的更換主要針對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的使用情況，因?yàn)殡S著使用時(shí)間的增加和一些其他的原因，導(dǎo)致了繼電保護(hù)設(shè)備的老化，影響它的正常使用，所以要針對(duì)性地進(jìn)行老化設(shè)備的更換。

3.2 重合器與其他設(shè)備的配合使用

重合器有著雙時(shí)性的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)重合與開(kāi)斷，所以它能夠和其他設(shè)備配合，一起發(fā)揮出繼電保護(hù)的作用。首先，當(dāng)電路出現(xiàn)故障的時(shí)候，重合器就能夠重合；然后分?jǐn)嗥饔涗浿睾掀鞯姆珠l次數(shù)，在達(dá)到預(yù)定設(shè)置次數(shù)的時(shí)候就閉鎖，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障區(qū)的隔離。這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了智能化的電網(wǎng)控制，也減弱了非正常運(yùn)行狀態(tài)對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響。

重合器還可以與熔斷器配合實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的作用，因?yàn)橹睾掀髂軌驅(qū)崿F(xiàn)重合，而熔斷器可以監(jiān)測(cè)流過(guò)元件的大電流，當(dāng)電流過(guò)大的時(shí)候就自身熔斷，起到故障區(qū)的隔離作用。當(dāng)然，重合器和其他設(shè)備的配合使用要根據(jù)實(shí)際情況確定。如配電變壓器的末端，可以選擇重合器與熔斷器的配合，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的作用。

3.3 繼電保護(hù)裝置的優(yōu)化

為了更好地實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的效果，還可以采用繼電保護(hù)裝置優(yōu)化的方法。當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置還是采用較為傳統(tǒng)的方式，在一定程度上無(wú)法跟上智能化電網(wǎng)的發(fā)展速度。因此可以將信息化和數(shù)字化的技術(shù)引入到繼電保護(hù)中，突破繼電保護(hù)只能在局部中發(fā)揮作用的局限。例如，信息化的技術(shù)可以將多個(gè)繼電保護(hù)裝置連成一個(gè)整體，當(dāng)一個(gè)繼電保護(hù)裝置執(zhí)行電路斷開(kāi)的動(dòng)作后，馬上將信息上傳，然后中央處理器快速地做出反應(yīng)，調(diào)整自動(dòng)化電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，用最快的速度恢復(fù)供電。

數(shù)字化的技術(shù)還有利于繼電保護(hù)裝置的維修，利用信號(hào)的發(fā)射與接受裝置，將不同的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行編碼，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候就可以快速的定位，采取處理的措施，減少故障帶來(lái)的電網(wǎng)損失。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化配電網(wǎng)已經(jīng)成為國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展的大方向，與之對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)必須加快改進(jìn)的步伐，以此來(lái)保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。目前，繼電保護(hù)在自動(dòng)化配電網(wǎng)絡(luò)中的作用不可替代，雖然還存在一些問(wèn)題，但是可以通過(guò)改進(jìn)的措施使之完善。本文針對(duì)繼電保護(hù)在自動(dòng)化配電網(wǎng)中的應(yīng)用問(wèn)題，提出了一些意見(jiàn)，希望能夠推動(dòng)我國(guó)繼電保護(hù)的發(fā)展，讓它為自動(dòng)化電網(wǎng)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）