繼電保護(hù)和緊急控制系統(tǒng)的研究

周麗芳，楊 麗，魏 蔚，范義民

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，江蘇 蘇州 215004；2.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司，江蘇 南通 226001）

0 引 言

我國(guó)西電東送的背景下，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)發(fā)展迅速，逐漸形成了廠網(wǎng)分離運(yùn)行的新型電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式。因此，繼電保護(hù)和緊急控制系統(tǒng)從原則到概念都應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，以更好地適應(yīng)我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展方向。繼電保護(hù)和緊急控制系統(tǒng)在我國(guó)大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)運(yùn)行中一直起著關(guān)鍵作用，特別是保障互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[1]。為保證我國(guó)供電體系的健康發(fā)展，應(yīng)注重對(duì)繼電保護(hù)和緊急控制系統(tǒng)技術(shù)層面的深入研究，不斷提升實(shí)際應(yīng)用效果。

1 繼電保護(hù)與安全防御系統(tǒng)主要問題分析

1.1 互聯(lián)電網(wǎng)連鎖跳閘問題分析

系統(tǒng)檢修過程中，大功率傳輸出現(xiàn)單一故障并切除后輸電斷面會(huì)發(fā)生突然阻斷情況，是繼電系統(tǒng)有效保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)和緊急控制系統(tǒng)中必須解決的基本問題。如果大功率輸電斷面發(fā)生突然阻斷，將直接導(dǎo)致整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)難性后果。由于系統(tǒng)中多條交直流線路需進(jìn)行并列運(yùn)行，很大程度上加大了故障連鎖反應(yīng)，相應(yīng)地提高了跳閘可能性。如果出現(xiàn)簡(jiǎn)單故障問題，在基本元件的保護(hù)下，有可能會(huì)出現(xiàn)聯(lián)鎖跳閘，甚至導(dǎo)致互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰。為保證輸電斷面在某一階段聯(lián)絡(luò)的線路故障切除后不會(huì)發(fā)生連鎖跳閘問題，需加強(qiáng)對(duì)新型網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)裝置與緊急控制系統(tǒng)的研究[2]。

1.2 互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)常見問題及有效措施分析

為更好地適應(yīng)互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，需以互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效率最大、系統(tǒng)安全系數(shù)最高、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益最強(qiáng)等要求為基本原則，對(duì)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)繼電保護(hù)的緊急控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。

1.2.1 故障的控制

如果是系統(tǒng)局部區(qū)域的部分插件或元件發(fā)生故障，通過擾動(dòng)識(shí)別進(jìn)行故障切斷后，應(yīng)在局部采取有效消除措施，盡量避免對(duì)此區(qū)域外整個(gè)系統(tǒng)造成干擾，即該將故障控制在一定范圍，避免故障擴(kuò)散至系統(tǒng)其他區(qū)域[3]。

1.2.2 元件故障控制

如果是系統(tǒng)之間或者輸電斷面區(qū)域的元件發(fā)生故障，應(yīng)切除故障，同時(shí)應(yīng)盡量保護(hù)輸電斷面完整性，保證電網(wǎng)系統(tǒng)輸電能力。如果出現(xiàn)輸電能力不足的情況，應(yīng)在輸送兩端采取有效阻斷措施，以免故障發(fā)生蔓延，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2.3 大范圍故障控制

對(duì)于影響互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)多個(gè)區(qū)域運(yùn)行安全的故障擾動(dòng)，需在所有相應(yīng)區(qū)域內(nèi)采取有效控制措施，并消除擾動(dòng)，避免故障在系統(tǒng)中蔓延，導(dǎo)致整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)崩潰。

1.2.4 解列故障處理方式

如果出現(xiàn)因互聯(lián)性導(dǎo)致故障難以消除且可能對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)整體產(chǎn)生威脅的狀況，必須采取能盡快恢復(fù)聯(lián)網(wǎng)的解列處理方式，在解列后的獨(dú)立系統(tǒng)中對(duì)故障問題進(jìn)行分別處理，消除擾動(dòng)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)造成的影響。

2 提高互聯(lián)電網(wǎng)安全防御能力的主要途徑

2.1 建設(shè)全面網(wǎng)絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)

繼電保護(hù)中包含的設(shè)備部件相對(duì)較多，主要有變電器、各種電力元件及整體線路。因此，故障處理中，可能會(huì)出現(xiàn)功率轉(zhuǎn)移的狀況。如果發(fā)生設(shè)備運(yùn)行功率超出額定功率，則可能引發(fā)整體電網(wǎng)出現(xiàn)問題。需對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)進(jìn)行全面網(wǎng)絡(luò)保護(hù)操作，利用信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)控制，從而提高電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性[4]。

2.2 避免因勵(lì)磁涌流導(dǎo)致誤動(dòng)

電網(wǎng)運(yùn)行中，初期階段的勵(lì)磁涌流會(huì)出現(xiàn)最大峰值，小型變壓器在經(jīng)過一定周期運(yùn)行后，其勵(lì)磁涌流會(huì)相應(yīng)減小。為提高電網(wǎng)防御水平，可相應(yīng)延長(zhǎng)電流速斷保護(hù)動(dòng)作，從而有效避免勵(lì)磁涌流造成的誤動(dòng)。這種操作在應(yīng)用過程中無(wú)需對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的裝置進(jìn)行任何改造[5]。

2.3 提高環(huán)網(wǎng)配套建設(shè)水平

環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)通常需建設(shè)在電纜網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，應(yīng)從多個(gè)方面對(duì)繼電保護(hù)能力的提高進(jìn)行考慮，以便更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速隔斷，最快速度恢復(fù)電力供應(yīng)。環(huán)網(wǎng)建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合配電系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)情況，從而提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行能力。具體實(shí)施中，還應(yīng)對(duì)電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以保證環(huán)網(wǎng)建設(shè)的合理性。

2.4 有效防止電流互感器飽和問題發(fā)生

為進(jìn)一步保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，應(yīng)防止電流互感器出現(xiàn)飽和問題。有效防護(hù)措施可參照以下方式。首先，需嚴(yán)格遵循速斷保護(hù)基本原則。高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)階段的瞬時(shí)電流能達(dá)到額定電流倍數(shù)以上，如果在啟動(dòng)階段超過了設(shè)定限值，就可認(rèn)定出現(xiàn)了故障，必須及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行保護(hù)操作。其次，需合理控制電流互感器的電壓，充分考慮線路短路時(shí)電流互感器出現(xiàn)的飽和問題，結(jié)合問題制定措施。最后，需采用科學(xué)方式盡量減少電流互感器存在的負(fù)載阻抗問題，預(yù)防電流互感器出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；應(yīng)盡量減少電流互感器二次側(cè)使用的電纜長(zhǎng)度，并適當(dāng)增加電纜截面[6]。

2.5 對(duì)繼電保護(hù)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定期檢修

為準(zhǔn)確判斷繼電保護(hù)裝置中插件和元件是否出現(xiàn)故障問題，可替換為相同的無(wú)故障插件和元件，并進(jìn)行測(cè)試。該處理方式能盡快縮小故障范圍，方便查找故障原因，是較常見的保護(hù)裝置內(nèi)部故障排除法。如果繼電保護(hù)相應(yīng)插件發(fā)生故障，可使用備件對(duì)內(nèi)部回路較復(fù)雜的單元繼電器裝置進(jìn)行替換，替換后如果故障解除，則說(shuō)明此元件故障或損壞。操作過程中，應(yīng)注意以下問題。首先，操作時(shí)應(yīng)對(duì)運(yùn)行中的插件和繼電器采取安全保護(hù)措施。例如，一些插件替換時(shí)需先行關(guān)閉電源，縱聯(lián)保護(hù)裝置應(yīng)退出對(duì)側(cè)保護(hù)狀態(tài)等。其次，需先行確認(rèn)替換插件的相應(yīng)程序、跳線及平和定值芯片等是否一致，確定無(wú)誤后，才能進(jìn)行替換操作。最后，如果使用的是同一廠家的繼電產(chǎn)品，需進(jìn)行外部加電壓操作，確認(rèn)極性一致后，才能進(jìn)行替換操作。

2.6 智能解列系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

當(dāng)發(fā)生緊急控制系統(tǒng)或者繼電保護(hù)都無(wú)法及時(shí)處理的系統(tǒng)故障時(shí)，互聯(lián)電網(wǎng)就會(huì)出現(xiàn)失衡的工作狀態(tài)。解決此種故障的合理措施為通過設(shè)計(jì)智能解列系統(tǒng)，將互聯(lián)電網(wǎng)進(jìn)行分解處理，對(duì)每一個(gè)解列系統(tǒng)進(jìn)行功率平衡的合理調(diào)整，從而避免電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生癱瘓或崩潰等重大事故。解列系統(tǒng)通過使用智能技術(shù)進(jìn)行控制和操作，可避免因功率發(fā)生變化而導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)問題。

3 結(jié) 論

電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)可較及時(shí)地反映電力設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀況，并能及時(shí)切除發(fā)生故障部分，將故障對(duì)電力系統(tǒng)造成的不利影響降至最低。繼電保護(hù)功能還可提升電網(wǎng)運(yùn)行中的事故分析能力和事故處理能力。相關(guān)工作人員能通過觀察了解監(jiān)測(cè)錄波裝置運(yùn)行情況和危機(jī)保護(hù)情況。繼電保護(hù)和緊急控制系統(tǒng)，可迅速判斷故障，并做出繼電保護(hù)動(dòng)作，以提高電力系統(tǒng)的調(diào)度水平、運(yùn)行水平及管理水平。