繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用研究

趙福娟

（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司雞西供電公司，黑龍江 雞西 158100）

0 引 言

隨著信息化時代的發(fā)展，電力系統(tǒng)的研發(fā)與運用逐漸趨于智能化、一體化及模塊化。近年來，隨著繼電保護自動化體系的深入研發(fā)，國內(nèi)外電氣企業(yè)研制出了一系列智能化的繼電保護產(chǎn)品。盡管繼電保護的性能不斷改善，但是仍存在一定的缺點，如人為操作失誤、軟件出現(xiàn)運行故障等。繼電保護的單一裝置無法有效解決繼電保護問題，應當基于電力系統(tǒng)的視角綜合考慮電網(wǎng)的安全性，使繼電保護問題得以有效解決[1]。

隨著通信、智能及傳感等技術的不斷發(fā)展，高科技在電力領域獲得了廣泛應用，電網(wǎng)的發(fā)展必將趨于智能化。智能化電網(wǎng)與多類先進技術相結合，如數(shù)字化、通信等，創(chuàng)建了集中化、共享性的電網(wǎng)模式。

電力體系中，繼電保護自動化技術發(fā)揮的作用主要是促使電網(wǎng)內(nèi)各個終端線路的正常運作，促使供電及用電過程中的相關數(shù)據(jù)完成雙向傳輸。基于此，對繼電保護自動化技術應用的有效性及經(jīng)濟性進行綜合考慮。

1 繼電保護技術

1.1 繼電保護中存在的核心問題

盡管現(xiàn)有的繼電保護設備具有較強的可靠性及高效性，但是仍存在較多的不足。

（1）軟件問題。若相應的軟件出現(xiàn)了運行故障，則會造成相關設備出現(xiàn)異常工作或者不工作。

（2）硬件問題。保護設備中的元件及二次回路等產(chǎn)生故障，都將對繼電保護功能造成嚴重的影響。

（3）人為操作失誤造成的繼電保護失效。例如，工作人員在接線過程中運用了錯誤方法，將會造成電力體系的電路故障。該操作失誤將會造成極其嚴重的后果。

1.2 繼電保護裝置的檢驗

根據(jù)我國相關規(guī)定，繼電保護裝置進行檢驗的對象主要是各個設備的元件、回路等，檢驗的內(nèi)容主要是對新系統(tǒng)的檢驗、對運行程序的檢驗及完善[2]。

2 電力系統(tǒng)中繼電保護自動化的應用

2.1 核心技術

日常工作過程中，應當詳細記錄設備運行的相關數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)在繼電保護自動化技術中占據(jù)著最重要的部分。該數(shù)據(jù)庫中記錄的關鍵文字有Record-ID、Equip-ID等，并對各個設備的相關ID、指針的編號及狀態(tài)發(fā)生變化的時間等進行記錄。同時，數(shù)據(jù)庫中還應當記錄模擬量的變化結果、設備運行的工作時長及狀態(tài)代碼等。若電力設備出現(xiàn)了故障，電力體系可以基于運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行判斷。若電力設施產(chǎn)生的故障超出了可控范圍，相關的系統(tǒng)設備可以有效分辨出其中存在的故障類型，并將有效信息提供給工作人員。

2.2 電力系統(tǒng)自動化改造對繼電保護提出的技術要求

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴大，繼電保護自動化技術的水平也隨之提升。

（1）必須具備較高的安全性。繼電保護工作開展的目的在于增強電網(wǎng)的安全，因此其本身必須具有較強的安全性。

（2）在可控的范圍內(nèi)，繼電器應當具備相應的靈敏性，一旦電力體系產(chǎn)生故障，應當及時采取有效的措施加以解決。

（3）具備一定的選擇性。當電路出現(xiàn)故障時，可以將必須清除的電路進行明確的選擇，從而更好地維護電路安全。

3 繼電保護整定計算

3.1 整定計算的原則

（1）對于單一的設備，應當針對其金屬性故障來計算定值。

（2）各個動作原理所具有的保護定值需要配合時，可以運用最簡便的方法來配合最大的可靠系數(shù)，通過整體考慮來取得定值[3]。

（3）針對無需投入的保護，通常根據(jù)最小欠量、最大過量的原則來對定值加以整定。

（4）對于各種保護設備的多個型號，應當確保整定的結果具備較好的適用性，制定有效的整定標準。

3.2 變電站10 kV出線柜保護

（1）過流速斷保護。若瞬時電流處于1 500～3 000 A，則為短路電流，應當即刻切斷。

（2）重合閘。相應的公共線路在重合閘時，其時間應當為2 s，其形式設定為不檢。

（3）過流限時保護。在確保靈敏度較好的狀況下，盡可能避免開啟電流，同時根據(jù)相應的額定值或者導線載流量來進行加設，根據(jù)特殊負荷的實際狀況來確定時間。

（4）過負荷保護。取相應倍數(shù)的導線載流量與出線柜電流互感器所產(chǎn)生的最小額定值，保持5 s，發(fā)出報警訊號。

3.3 集中式縱聯(lián)電流保護

該動作的原理是根據(jù)每個用戶的分支開關及主干分段開關終端之間的電流數(shù)據(jù)，該設備可以對產(chǎn)生故障的點加以明確判斷。

4 智能電子設備的隔離措施

4.1 合并單元隔離措施

合并單元的作用是為保護設備提供有效的交流采樣數(shù)據(jù)，與常規(guī)微機保護的數(shù)據(jù)采樣相似。當一次設備的運行帶電、間隔合并部分發(fā)生故障或者相應的保護設備進行檢驗時，隔離的安全范圍應當包含能夠接收交流采樣數(shù)據(jù)的全部保護監(jiān)控設備。對于線路的保護，本間隔合并單元產(chǎn)生的故障將會導致保護設備的采樣產(chǎn)生異常，保護功能出現(xiàn)閉鎖。為避免保護設備出現(xiàn)故障，可以退運相關的保護設備。對于母差保護，當一次設備處于帶電運行的狀況下，某個線路間隔的采樣工作將會出現(xiàn)故障，導致母差保護的計算出現(xiàn)差流，極有可能導致母差保護產(chǎn)生錯誤動作，因此應當將母差保護加以退運。

4.2 線路保護裝置隔離措施

當某段線路的保護設備產(chǎn)生故障時，首先，應當將相應的保護回路加以斷開，其推出線路應當開啟相應的軟壓板，即母差保護可以接收相應的信號；其次，應當對側邊線路加以保護及隔離，兩側實施縱聯(lián)差動來對跳閘進行保護，并將相關通道加以斷開，以避免線路保護發(fā)生錯誤遠跳信息；再次，退出相應的接收及發(fā)送軟壓板；最后，退出重合閘功能，防止產(chǎn)生保護誤動。

4.3 智能終端隔離措施

智能終端屬于測控保護裝置，可以對控制一次設備及手機狀態(tài)量的接口進行保護。某個線路的智能終端產(chǎn)生故障時，應當對受到影響的保護設備的運行加以調(diào)整，退出相應的硬壓板及重合閘的功能。此外，因雙套冗余配置的過程層網(wǎng)之間不存在聯(lián)系，所以在一次設備運行及相應智能終端退出運行的狀況下，應當將閉鎖回路及重合閘功能加以斷開。

5 安全措施的執(zhí)行

5.1 總原則

智能變電站實施安全措施的目的在于對運行設備及檢修設備加以有效地隔離，同時確保一次設備的運行具有保護性，否則應當將一次設備的運行加以停止，再進行處理。單套配置不具備有效校驗時，應當將一次設備的運行停止。通常，網(wǎng)絡交換機不會單獨投退，必要時可以基于相應的范圍來實現(xiàn)相應的保護功能。

5.2 物理斷開的安全措施

通過將智能終端出口的硬壓板進行開啟，將相應的光纖接口進行斷開，可以促使相應的安全措施得以實現(xiàn)。實施時，應當標記好已斷開的光纖，并設置相應的保護罩。

5.3 交流回路安全措施

通常，合并單元并不會開展單獨的檢修，在發(fā)生故障或者檢修的過程中，首先應當將相應的保護設備進行退出。SV接收軟壓板在退出前，應當明確相應保護已退出或者相應的一次設備已停止運行。

5.4 檢修壓板投退順序

在運用繼電保護設備對壓板進行檢修前，應當明確該保護設備處于退出狀態(tài)或者跳閘改信號，并且已退出相關的接收軟壓板。應注意，在對合并部分的壓板進行檢查維修前，應當明確相關保護及SV接收軟壓板已經(jīng)退出[4]。

5.5 安全措施執(zhí)行順序及確認

牽涉到多個間隔的保護設備動作，退出保護時，應當依據(jù)有效的次序來進行操作；投入保護時，其工作次序與之相反。實施各項安全措施后，應當在運行保護設備、一體化監(jiān)控體系等審查相關信息，明確安全措施是否得到有效執(zhí)行，其告警信息不存在異常。

6 結 論

為了提升電網(wǎng)的安全性，繼電保護自動化技術將逐漸成為研究的重點內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電網(wǎng)的應用規(guī)模逐漸擴大。隨著城鄉(xiāng)建筑及一些大型公共設施的建設，電網(wǎng)中部分分項系統(tǒng)的規(guī)模也逐漸擴大。這對電網(wǎng)的實時性、有效性及可靠性提供了更高層次的要求。因此，電力企業(yè)應當積極創(chuàng)建高效、智能的繼電保護運行體制。