基于高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性研究

胡先勇

【摘 ?要】高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行是電力建設(shè)的重要關(guān)注目標(biāo)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義。在電網(wǎng)建設(shè)過程中繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置能夠保證高壓電網(wǎng)的運(yùn)行安全，一旦高壓電網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠提供及時(shí)有效的保護(hù)。由于電氣元件質(zhì)量、人為因素、環(huán)境因素等都會(huì)對(duì)繼電保護(hù)的可靠性產(chǎn)生影響，因此從設(shè)計(jì)到運(yùn)行維護(hù)都需要全面的考慮。本文從高壓繼電保護(hù)系統(tǒng)的原理、主要目標(biāo)、影響因素和提高可靠性的措施等方面進(jìn)行簡要介紹，希望能為高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和可靠性的提高提供思路并積累經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】高壓電網(wǎng);繼電保護(hù);可靠性

引言

高壓電網(wǎng)是由輸配電電壓為110、220千伏的變電所和輸配電線路組成的整體，在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中起到不可估量的作用，尤其是中國電力高速發(fā)展的近幾年，新增發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量不斷提高，高壓電網(wǎng)的建設(shè)步伐加快，成為中國電力建設(shè)的主要發(fā)展方向。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的興起和大規(guī)模的普及，高壓電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展前景變得非常廣闊。但隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)張，各種線路和電氣設(shè)備關(guān)系越來越密切，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素進(jìn)一步增加。眾所周知，若高壓電網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障，則所帶來的損失是不可估量的。繼電保護(hù)系統(tǒng)作為高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保障，如何提高其運(yùn)行的可靠性則是一個(gè)急需探索的技術(shù)方向。

一、高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的原理

高壓電網(wǎng)中的繼電保護(hù)系統(tǒng)一般由測量裝置、邏輯部分和執(zhí)行元件構(gòu)成，能夠根據(jù)采集到的系統(tǒng)中各電氣元件的電流、電壓等物理量進(jìn)行分析，根據(jù)其具體特性的差別來判斷各電氣元件處在正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，同時(shí)區(qū)分其故障是內(nèi)部故障還是外部故障，并根據(jù)采集到的物理量在系統(tǒng)中可形成電流保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等動(dòng)作，是保護(hù)高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效方法[1]。

二、高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的作用

高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)最主要的作用就是當(dāng)整個(gè)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中受到各種因素影響而發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的做出判斷，實(shí)時(shí)采取應(yīng)急措施，降低故障影響范圍。判斷出故障元件后可自動(dòng)將其隔離或者及時(shí)發(fā)出故障信號(hào)提醒對(duì)故障源進(jìn)行檢修，進(jìn)而起到保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)及其電氣元件，減輕高壓電網(wǎng)故障造成的大面積損失的作用。

三、繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性影響因素

高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)在整個(gè)高壓電網(wǎng)系統(tǒng)中是否能夠?qū)崿F(xiàn)其設(shè)計(jì)的預(yù)定功能是判斷其可靠性的重要指標(biāo)。高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣，各系統(tǒng)之間配合密切，其可靠性會(huì)受到初始設(shè)計(jì)理念、硬件設(shè)備本身的質(zhì)量、安裝調(diào)試過程中的人為疏忽，外部運(yùn)行環(huán)境或者其它不可預(yù)估因素的影響。根據(jù)現(xiàn)階段的研究資料顯示，筆者認(rèn)為，軟硬件的質(zhì)量、人為因素和環(huán)境因素對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的影響較大。

（一）軟硬件的質(zhì)量

高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能會(huì)由于二次回路中的線纜老化、電氣元件的損壞、接觸不良等原因受到影響，無法按照原設(shè)定進(jìn)行正常動(dòng)作。另外，繼電保護(hù)系統(tǒng)的控制和反饋信息均是通過控制系統(tǒng)的主機(jī)完成的，一旦控制系統(tǒng)的檢測、邏輯軟件、通信系統(tǒng)或主機(jī)硬件出現(xiàn)故障，也會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)失效，使其可靠性收到影響[2]。

（二）人為因素

高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的安裝調(diào)試是一個(gè)需要電氣、自動(dòng)化、信號(hào)等各專業(yè)配合協(xié)調(diào)的復(fù)雜過程。在此過程中，由于人為的疏忽或?qū)I(yè)技能的缺失，有可能發(fā)生施工失誤的情況，例如接線錯(cuò)誤、電氣元件安裝不到位或沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)某些元件的松動(dòng)，都會(huì)成為潛在的安全隱患，降低繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性[3]。另外，在繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，由于設(shè)計(jì)人員缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，邏輯關(guān)系設(shè)置不合理等原因也會(huì)造成繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性降低。

（三）環(huán)境因素

高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行長期處在室外環(huán)境下，受天氣、風(fēng)力等自然現(xiàn)象的影響較大。空氣中的水分和雜質(zhì)會(huì)加速電纜、繼電保護(hù)裝置的腐蝕和老化，若不及時(shí)更換，會(huì)影響到繼電保護(hù)系統(tǒng)的使用功能。另外，不可預(yù)測的雷電天氣也是十分危險(xiǎn)的，一旦發(fā)生雷擊破壞，高壓電網(wǎng)的瞬時(shí)電流增加，繼電保護(hù)裝置有可能會(huì)遭到破壞。

四、高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性保證措施

高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行要依靠繼電保護(hù)系統(tǒng)來保證。而在各種新技術(shù)密集興起的新時(shí)期下，我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步研究如何提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。除了系統(tǒng)在初始設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)和可能發(fā)生的意外情況進(jìn)行全面考慮之外，定值的精確計(jì)算、系統(tǒng)日常運(yùn)行中的維護(hù)也是保證繼電保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行必不可少的一環(huán)。

（一）合理計(jì)算定值，加強(qiáng)日常維護(hù)

繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)需要計(jì)算每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的定值，而精確的定值能夠提高其在運(yùn)行時(shí)的可靠性[4]。定值的計(jì)算需要有較高素養(yǎng)的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行。在計(jì)算過程中，需要全面考慮系統(tǒng)運(yùn)行中可能遇到的各種情況，采取對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量采集分析，針對(duì)不同設(shè)備對(duì)用不同定值、考慮上下級(jí)定值的配合性并對(duì)其進(jìn)行定期追溯等方法保證計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而在高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備在運(yùn)行過程中，需要隨時(shí)監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，制定日常維護(hù)的管理制度，委派專業(yè)人員對(duì)其定期調(diào)試、檢修，做到一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)隔離，降低其影響范圍，隨后進(jìn)一步的對(duì)引起故障的原因逐一排查，舉一反三，進(jìn)一步保障系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。

（二）提高主設(shè)備的保護(hù)等級(jí)

繼電保護(hù)裝置的主設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的核心，一旦發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效。因此，在預(yù)算許可的情況下針對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)中的主設(shè)備宜采用多充保護(hù)措施，提高其防護(hù)等級(jí)?；蛘卟捎脗溆迷O(shè)備的方式解決由于主設(shè)備故障引發(fā)的不良影響。

（三）引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

隨著各種新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，將自動(dòng)化技術(shù)、信息化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)引入繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是大勢所趨。自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)可以使保護(hù)系統(tǒng)的故障檢測更加直觀。配置自動(dòng)檢測及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷工作更加精確，甚至能夠防患與未然。另外，在整個(gè)高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)和采購過程中，應(yīng)當(dāng)具有統(tǒng)籌考慮的意識(shí)，所有設(shè)備、元器件包括線纜的接口形式統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，簡化維修程序，降低后期的運(yùn)行維護(hù)成本。

五、結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高壓電網(wǎng)建設(shè)的步伐加快，適用范圍在不斷的擴(kuò)展。與此同時(shí)，其安全性的要求也隨之提高，而保障高壓電網(wǎng)安全運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置的可靠性有了更高的要求，需要進(jìn)一步深入的研究。在科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展之下，高科技設(shè)備和信息化技術(shù)的引入也會(huì)為繼電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來新的方向，完善的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也需要更加完善的日常運(yùn)行維護(hù)來支撐，多種措施齊頭并進(jìn)才能夠使繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高，從而保證高壓電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒲文旭.基于高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性研究[J].電腦迷，2018，115（12）：251.

[2]張英，王軍，黃永烈，et al.基于電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)可靠性技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù)，2018，v.35;No.175（07）：74-75.

[3]劉旭.基于智能電網(wǎng)的變電站繼電保護(hù)可靠性研究[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（03）：73.

[4]朱俊宇.大型水電站及高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)措施研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（35）：86-86.