淺析大型電網(wǎng)互聯(lián)下電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全

解建平 李眾人

摘 要：電網(wǎng)安全防御能力對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行有著十分積極的作用，而繼電保護(hù)就是一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)，只有保證繼電保護(hù)的質(zhì)量，才能有效的提升互聯(lián)電網(wǎng)的安全防御能力，從而也提升了整個(gè)電網(wǎng)的安全和防御能力。本文主要分析了加強(qiáng)繼電保護(hù)提高互聯(lián)電網(wǎng)安全防御能力。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);安全自動(dòng)控制

1 繼電保護(hù)的概念及類型

1.1 繼電保護(hù)的基本概念

繼電保護(hù)裝置就是在供電系統(tǒng)中用來(lái)對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視測(cè)量、控制和保護(hù)的自動(dòng)裝置。它能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)。其基本任務(wù)是自動(dòng)迅速，有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。另外，它還能反映出電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，發(fā)出信號(hào)減負(fù)荷或跳閘。

1.2 繼電保護(hù)的類型

在電力系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)短路故障，就會(huì)產(chǎn)生電流急劇增大，電壓急劇下降， 電壓與電流之間的相位角發(fā)生變化。以上述物理量的變化為基礎(chǔ)，利用正常運(yùn)行和故障時(shí)各物理量的差別就可以構(gòu)成各種不同原理和類型的繼電保護(hù)裝置，如： 反映電流變化的電流繼電保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)和零序電流保護(hù)等，反映電壓變化的電壓保護(hù)，有過(guò)電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)，既反映電流變化又反映電流與電壓之間相位角變化的方向過(guò)電流保護(hù)，用于反應(yīng)系統(tǒng)中頻率變化的周波保護(hù)，專門反映變壓器溫度變化的溫度保護(hù)等。

2 配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的要求

配電系統(tǒng)繼電保護(hù)在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性。這幾個(gè)特性之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個(gè)電力元件的繼電保護(hù)。

2.1 可靠性

可靠性是對(duì)繼電保護(hù)性能的最根本要求?？煽啃灾饕Q于保護(hù)裝置本身的制造質(zhì)量、保護(hù)回路的連接和運(yùn)行維護(hù)的水平。一般而言，保護(hù)裝置的組成元件質(zhì)量越高、回路接線越簡(jiǎn)單，保護(hù)的工作就越可靠。同時(shí)，正確地調(diào)試、整定， 良好地運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于提高保護(hù)的可靠性具有重要的作用。 繼電保護(hù)的誤動(dòng)和舉動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。然而，提高不誤動(dòng)的安全性措施與提高不拒動(dòng)的信賴性的措施是相矛盾的。由于不同的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，電力元件在電力系統(tǒng)中的位置不同，誤動(dòng)和拒動(dòng)的危害程度不同，因而提高保護(hù)安全性和信賴性的側(cè)重點(diǎn)在不同情況下有所不同。因此，要在保證防止誤動(dòng)的同時(shí)，要充分防止拒動(dòng);反之亦然。

2.2 選擇性

繼電保護(hù)的選擇性，是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，最大限度地保證系統(tǒng)中無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。這種選擇性的保證，除利用一定的延時(shí)使本線路的后備保護(hù)與主保護(hù)正確配合外，還必須注意相鄰元件后備保護(hù)之間的正確配合。

2.3 速動(dòng)性

繼電保護(hù)的速動(dòng)性， 是指盡可能快地切除故障， 其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性， 減輕故障設(shè)備和線路損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。一般從裝置速動(dòng)保護(hù)、充分發(fā)揮零序接地瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用，減少繼電器固有動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間等方面入手來(lái)提高速動(dòng)性。

2.4 靈敏性

繼電保護(hù)的靈敏性，是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，在系統(tǒng)任意的運(yùn)行條件下，無(wú)論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，當(dāng)發(fā)生斷路時(shí)都能敏銳感覺(jué)、正確反應(yīng)。以上四個(gè)基本要求是評(píng)價(jià)和研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，在它們之間，既有矛盾的一面，又要根據(jù)被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的作用，使以上四個(gè)基本要求在所配置的保護(hù)中得到統(tǒng)一。

3 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的電磁和電磁感應(yīng)原理的保護(hù)存在動(dòng)作速度慢、靈敏度低、抗震性差以及可動(dòng)部分有磨損等固有缺點(diǎn)。晶體管繼電保護(hù)裝置也有抗干擾能力差、判據(jù)不準(zhǔn)確、裝置本身的質(zhì)量不是很穩(wěn)定等明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入實(shí)用化的階段，微機(jī)保護(hù)開(kāi)始逐漸趨于實(shí)用。

微機(jī)保護(hù)充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)上的兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)： 高速的運(yùn)算能力和完備的存貯記憶能力，以及采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集，A/D 模數(shù)變換、 數(shù)字濾波和抗干擾措施等技術(shù)，使其在速動(dòng)性、可靠性方面均優(yōu)于以往傳統(tǒng)的常規(guī)保護(hù)，而顯示了強(qiáng)大的生力，與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比，微機(jī)保護(hù)有許多優(yōu)勢(shì)， 其主要特點(diǎn)如下：

（1）改善和提高繼電保護(hù)的動(dòng)作特征和性能，正確動(dòng)作率高。主要表現(xiàn)在能得到常規(guī)保護(hù)不易獲得的特性;其很強(qiáng)的記憶力能更好地實(shí)現(xiàn)故障分量保護(hù); 可引進(jìn)自動(dòng)控制、新的數(shù)學(xué)理論和技術(shù)，如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，其運(yùn)行正確率很高，已在運(yùn)行實(shí)踐中得到證明。

（2）可以方便地?cái)U(kuò)充其它輔助功能。如故障錄波、波形分析等，可以方便地附加低頻減載、自動(dòng)重合閘、故障錄波、故障測(cè)距等功能。

（3）工藝結(jié)構(gòu)條件優(yōu)越。體現(xiàn)在硬件比較通用， 間隔內(nèi)部和間隔間以及間隔同站級(jí)間的通信用少量的光纖總線實(shí)現(xiàn)，取消傳統(tǒng)的硬線連接。 總體來(lái)說(shuō)， 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)二次系統(tǒng)各專業(yè)界限和設(shè)備劃分原則，改變了常規(guī)保護(hù)裝置不能與調(diào)度（控制）中心通信的缺陷，給變電所自動(dòng)化賦予了更新的含義和內(nèi)容，代表了變電所自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一種潮流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功能更全、智能化水平更高、系統(tǒng)更完善的超高壓變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，必將在中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中不斷涌現(xiàn)，把電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提高到一個(gè)新的水平。繼電保護(hù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)是向微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量、 計(jì)量、數(shù)據(jù)通訊一體和人機(jī)智能化方向發(fā)展。

4 確保繼電保護(hù)安全運(yùn)行的措施

（1）繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題：

在繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)過(guò)程中必須注意： 將整組試驗(yàn)和電流回路升流試驗(yàn)放在本次檢驗(yàn)最后進(jìn)行，這兩項(xiàng)工作完成后，嚴(yán)禁再拔插件、改定值、改定值區(qū)、 改變二次回路接線等工作網(wǎng)。電流回路升流、電壓回路升壓試驗(yàn)，也必須在其它試驗(yàn)項(xiàng)目完成后最后進(jìn)行。在定期檢驗(yàn)中，經(jīng)常在檢驗(yàn)完成后或是設(shè)備進(jìn)人熱備狀態(tài)，或是投入運(yùn)行而暫時(shí)沒(méi)負(fù)荷，在這種情況下是不能測(cè)負(fù)荷向量和打印負(fù)荷采樣值的。

（2）定值區(qū)問(wèn)題：

微機(jī)保護(hù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以有多個(gè)定值區(qū)，這極大方便了電網(wǎng)運(yùn)行方式變化情況下的定值更改問(wèn)題。但是還必須注意的是定值區(qū)的錯(cuò)誤對(duì)繼電工作來(lái)說(shuō)是一大忌，必須采用嚴(yán)格的管理和相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)確保定值區(qū)的正確性。采取的措施是，在修改完定值后，必須打印定值單及定值區(qū)號(hào)，注意日期、變電站、修改人員及設(shè)備名稱，并重點(diǎn)在繼電保護(hù)工作記錄中注明定值編號(hào)，避免定值區(qū)出錯(cuò)。

（3）一般性檢查：

不論何種保護(hù)，一般性檢查都是非常重要的.但是，在現(xiàn)場(chǎng)也是容易被忽略的項(xiàng)目，應(yīng)該認(rèn)真去做。一般性檢查大致包括以下兩個(gè)方面： ①清點(diǎn)連接件是否緊固、焊接點(diǎn)是否虛焊、機(jī)械特性等。 現(xiàn)在保護(hù)屏后的端子排端子螺絲非常多， 特別是新安裝的保護(hù)屏經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、搬運(yùn)，大部分螺絲已經(jīng)松動(dòng)，在現(xiàn)場(chǎng)就位以后，必須認(rèn)認(rèn)真真、一個(gè)不漏地緊固一遍，否則就是保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)的隱患。 ②是應(yīng)該將裝置所有的插件拔下來(lái)檢查一遍，將所有的芯片按緊，螺絲擰緊并檢查虛焊點(diǎn)。在檢查中，還必須將各元件、保護(hù)屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項(xiàng)重要工作來(lái)落實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)：

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及繼電保護(hù)理論的發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)還存在著很大的發(fā)展空間，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性，則要求保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、 整定計(jì)算、安裝調(diào)試要正確無(wú)誤;同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)化有效，以提高保護(hù)的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊興超.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制[J].中國(guó)科技縱橫.2014（23）：210.