電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)芻議

蔡志峰

【摘要】? ? 繼電保護(hù)技術(shù)可以有效地減少電力系統(tǒng)運(yùn)行故障，對于民業(yè)用電以及工業(yè)用電具有重要的作用，但是繼電保護(hù)技術(shù)也需要結(jié)合當(dāng)前的社會用電趨勢和技術(shù)發(fā)展形態(tài)進(jìn)行綜合分析，為充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與變革。本文針對繼電保護(hù)技術(shù)特點(diǎn)和類型進(jìn)行分析，提出作者有關(guān)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)若干問題的思考，旨在提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和綜合運(yùn)營能力。

【關(guān)鍵詞】? ? 電力系統(tǒng)? ? 電氣主設(shè)備? ?繼電保護(hù)? ? 技術(shù)創(chuàng)新

引言：

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對于電力需求量逐漸增加，因此電力行業(yè)面臨著時(shí)代的巨大發(fā)展機(jī)遇及挑戰(zhàn)，為了更好的應(yīng)對當(dāng)前的社會發(fā)展形勢，相關(guān)工作人員必須積極對目前的電力設(shè)備繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行分析探討，以更加實(shí)用的方法及技術(shù)減少設(shè)備故障，促進(jìn)設(shè)備高校發(fā)展，同時(shí)也要注重當(dāng)前電氣設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢，為我國的電力設(shè)備管理營造良好的發(fā)展環(huán)境，同時(shí)也能促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化調(diào)整。電力是現(xiàn)代人類社會中的重要清潔能源，目前各行各業(yè)對于電力能源的需求量也在不斷增加，確保電能穩(wěn)定供應(yīng)對于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維護(hù)社會和諧穩(wěn)定具有重要意義，繼電保護(hù)技術(shù)是保護(hù)電力供應(yīng)系統(tǒng)并對異常事故進(jìn)行檢查的重要環(huán)節(jié)[1]。

一、電力行業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展

電力設(shè)備的發(fā)展需要緊跟社會發(fā)展形式，電氣自動化注重?zé)o人化的發(fā)展趨勢，同時(shí)也需要技術(shù)從企業(yè)和社會發(fā)展形勢角度兩個(gè)方面進(jìn)行分析。首先，電氣設(shè)備的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用可以解決生產(chǎn)與環(huán)境之間的矛盾，大幅提高生產(chǎn)效率而降低能耗，尤其智能化技術(shù)的控制方法能夠確保生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。其次，電氣設(shè)備在生產(chǎn)時(shí)可以通過模塊程序進(jìn)行多方位計(jì)算檢測，測量信號的精準(zhǔn)性，并利用紅外探測器等裝置對多個(gè)區(qū)域進(jìn)行移動監(jiān)測、記錄和跟蹤，生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)包括移動速度以及流量參數(shù)，尤其對一些復(fù)雜性的操作，相較于人工而言更具精準(zhǔn)度，還能有效實(shí)現(xiàn)人工智能化的自動顯示。我國在新中國成立前期工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，因此黨和政府較為注重電力工程技術(shù)的建設(shè)，同時(shí)也在短短的十年內(nèi)走過了西方國家五十年的發(fā)展道路，并在上個(gè)世紀(jì)六十年代后期也建立了繼電保護(hù)研究、制造及設(shè)計(jì)的完整體系。六十年代至八十年代的發(fā)展過程中晶體管是繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用重要部件，并由全部國內(nèi)自主研發(fā)，結(jié)束了依靠國外進(jìn)口現(xiàn)狀。進(jìn)入到九十年代后電子信息化技術(shù)蓬勃發(fā)展，我國也通過自主相繼研制了不同原理的繼電保護(hù)技術(shù)，并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，代表著我國的繼電保護(hù)技術(shù)全面進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代[2]。

二、繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理與分類

我國的電力系統(tǒng)采用集中供應(yīng)方式，當(dāng)區(qū)域性的供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會引起電流的增加或者電壓的降低，因此可以通過繼電保護(hù)技術(shù)對出現(xiàn)故障的路段進(jìn)行參數(shù)對比，其與正常時(shí)的參數(shù)差別就構(gòu)成繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)行工作原理。正常情況下繼電保護(hù)技術(shù)會先對被測量部分的信號進(jìn)行讀取，并與標(biāo)準(zhǔn)范圍值進(jìn)行有效對比，然后分析邏輯錯(cuò)誤原因，再經(jīng)過集中的計(jì)算審核決定是否采用動作，包括信號預(yù)警、跳閘斷電等。繼電保護(hù)技術(shù)根據(jù)不同的電路運(yùn)行功能及需求采用不同的方案，同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)也在不斷的發(fā)展革新，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)包括電流保護(hù)、低壓保護(hù)、功率方向保護(hù)等;按照保護(hù)的作用還可分為主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等。目前電子信息化技術(shù)的全面滲透，使得繼電保護(hù)逐漸向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，不僅可以對問題事故進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警和監(jiān)控，還可以根據(jù)問題大小，實(shí)現(xiàn)部分自我修復(fù)，是維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，同時(shí)也更好的節(jié)約了人力、物力成本[3]。

三、電氣主設(shè)備繼電保護(hù)存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

第一，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置本身較為精密，因此隨著使用年限的增長以及外界因素影響，會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的元件老化或受損，從而造成設(shè)備運(yùn)行故障。設(shè)備運(yùn)行故障首先是主變差動保護(hù)開關(guān)拒合，并對電壓回路以及電壓互感器的運(yùn)行造成一定影響，這類問題會導(dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備故障頻發(fā)，需有針對性的更換元器件或者進(jìn)行維修。其次是TA與TV之間的比差無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，也會造成設(shè)備繼電保護(hù)裝置非正常運(yùn)行。第二，我國的電力系統(tǒng)建設(shè)也經(jīng)歷了數(shù)個(gè)時(shí)期，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)通常是以電力輸送和配電變壓器匹配進(jìn)行建設(shè)，但是電力系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置之間如果存在匹配不符合的問題，則容易造成繼電保護(hù)裝置運(yùn)行故障，常見的問題是設(shè)備運(yùn)行超負(fù)荷，但是部分地區(qū)在整體開關(guān)設(shè)備更換時(shí)并沒能實(shí)現(xiàn)自動化功能，因此會受到電力運(yùn)行影響，從而形成開關(guān)設(shè)備故障。第三，繼電保護(hù)裝置本身較為精密，而且隨著當(dāng)前智能化技術(shù)逐漸普及，其中使用的元器件也越來越多，因此需要對元器件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，一旦元器件受損將造成無法預(yù)估的不可控影響。從目前的繼電保護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，元器件受損故障數(shù)量較多，例如互感器飽和、繼電保護(hù)裝置元器件性靈敏性降低等，都會在一定程度上造成電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行。第四，電流互感器故障。電流互感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理在有路線和電流經(jīng)過的閉合路段進(jìn)行測量，電流互感器的電流變化代表著所檢測路段的電流穩(wěn)定性，如果電流出現(xiàn)異常情況，則代表電力系統(tǒng)末端的運(yùn)行不穩(wěn)定或者有故障產(chǎn)生，但是如果電流互感器出現(xiàn)故障，就會造成系統(tǒng)運(yùn)行短路問題。一般而言電力系統(tǒng)的終端荷載增加代表著系統(tǒng)的短路問題，而電流互感器與短路電流成正比關(guān)系，其靈敏性降低或者自身發(fā)生故障，則無法對末端短路問題發(fā)出故障指令[4]。

四、優(yōu)化電力系統(tǒng)電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)的策略

繼電保護(hù)技術(shù)是保證電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵，但是繼電保護(hù)也容易受到各種外界因素影響，需要相關(guān)工作人員了解繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理，并結(jié)合目前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障原因進(jìn)行深入分析思考、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為繼電保護(hù)基礎(chǔ)的靈活運(yùn)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。

4.1強(qiáng)調(diào)智能化電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)措施運(yùn)用

近些年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在滲透到各行各業(yè)當(dāng)中，我國在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中也走在了世界前列，隨之發(fā)展的是人工智能化系統(tǒng)，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法以及邏輯推導(dǎo)等在電力系統(tǒng)中有了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)對于繼電保護(hù)發(fā)展也有更多可能性。相關(guān)部門及工作人員應(yīng)深刻意識到智能化的電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢，并充分利用當(dāng)前的人工智能技術(shù)為繼電保護(hù)做好服務(wù)，例如在輸電系統(tǒng)中電勢角擺度情況下發(fā)生的電阻短路、距離保護(hù)情況很難進(jìn)行故障排查，甚至?xí)斐烧`操作，而利用智能化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對故障樣本進(jìn)行訓(xùn)練性分析，提高對故障的判斷率。另外，進(jìn)化規(guī)劃以及遺傳算法也可以在繼電保護(hù)中有更多的突破，但需要整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)、提高網(wǎng)絡(luò)電力信息化收集效能[6]。

4.2注重故障排查與處理技術(shù)的應(yīng)用

隨著當(dāng)前電力系統(tǒng)逐漸精細(xì)化，要注重繼電保護(hù)技術(shù)與故障排查處理技術(shù)的有效結(jié)合，找出繼電保護(hù)裝置的故障位置，同時(shí)能夠?qū)ζ涔收线M(jìn)行快速分析處理。首先，可以利用萬能表進(jìn)行阻擋區(qū)域性排查，進(jìn)一步縮小故障范圍，并逐步找到故障位置。其次，電位測量法能夠?qū)Χ位芈分械碾妷汉碗娏鬟M(jìn)行檢測，也能在各節(jié)點(diǎn)上對故障進(jìn)行存點(diǎn)分析，而且對于故障原因也有很好的判定路徑。最后，負(fù)核檢測法對于交流回路故障分析更具優(yōu)勢，但是要求相關(guān)工作人員具有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，才能高效的對故障問題進(jìn)行排查處理[7]。

4.3完善設(shè)備分段處理和置換處理技術(shù)

由于電力系統(tǒng)運(yùn)行路線較長，因此采用設(shè)備分段處理技術(shù)可以對各區(qū)域的電路線段進(jìn)行有效檢測，降低了檢測過程的時(shí)間成本，但是設(shè)備分段處理技術(shù)也應(yīng)該不斷的創(chuàng)新和提高，提升繼電保護(hù)準(zhǔn)確性。首先，要對設(shè)備分段處理中的信號發(fā)送器進(jìn)行自動檢查，一旦發(fā)現(xiàn)信號發(fā)射器存在異常情況，則報(bào)警、預(yù)警處理，防止由于信號發(fā)射器故障導(dǎo)致現(xiàn)問題延遲。其次，設(shè)備置換處理方法可以在發(fā)生問題時(shí)盡快的解決，提高了整體的故障解決效率，同時(shí)也能根據(jù)設(shè)備更換情況，對其中的元器件進(jìn)行進(jìn)一步評估，將故障縮小在最小范圍內(nèi)，其工作原理是對可能存在故障的元器件進(jìn)行置換，如果達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)，則明確其元器件產(chǎn)生故障，若未能排除故障，則需要對其他元器件甚至其他設(shè)備部件進(jìn)行調(diào)配更換[8]。

4.4積極挖掘運(yùn)用現(xiàn)代電力數(shù)據(jù)

當(dāng)前的電氣設(shè)備正在與電氣自動化、AI智能化進(jìn)行深度融合，并集中在過程控制、生產(chǎn)管理控制以及企業(yè)信息系統(tǒng)方面。首先，過程控制是在網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行全過程持續(xù)性監(jiān)控，需要建立各種模塊化傳感器以及信息數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，可以對冶金設(shè)備運(yùn)行過程進(jìn)行參數(shù)及質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)了集成化、精細(xì)化數(shù)字操作，同時(shí)也可對冶金設(shè)備的廢氣廢液生產(chǎn)進(jìn)行集中化管理，對于冶金發(fā)展的可持續(xù)性具有積極性意義。其次，工業(yè)化發(fā)展的逐漸向精細(xì)化深度進(jìn)行滲透，因此生產(chǎn)控制需要針對企業(yè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行創(chuàng)新和挖掘，既要對安全生產(chǎn)信息進(jìn)行有效收集，同時(shí)也要利用數(shù)字化模擬以及力學(xué)計(jì)算等方式，對各類冶金模型進(jìn)行自主模仿計(jì)算，既能為決策層提供更多的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)也能優(yōu)化生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)，提高新產(chǎn)品研發(fā)效率。

五、結(jié)束語

綜上所述，電力是我國經(jīng)濟(jì)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，同時(shí)由于行業(yè)的特殊性，需要面對各類不同的復(fù)雜性條件，因此電氣主設(shè)備較易損壞，需要針對當(dāng)前的社會發(fā)展形勢以及市場需求進(jìn)行繼電保護(hù)控制技術(shù)分析，強(qiáng)調(diào)其應(yīng)用范圍以及管理方式優(yōu)化，并根據(jù)當(dāng)前的設(shè)備發(fā)展趨勢提高自身的維修及管理效能、降低成本損耗、提高安全運(yùn)行生產(chǎn)效率。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 歐豐華. 電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展實(shí)踐[J]. 建筑·建材·裝飾，2019（7）：136，171.

[2] 周文玲. 電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)的分析[J]. 通訊世界，2015（17）：149-150.

[3] 張琳. 論電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)新探[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（19）：3005.

[4] 楊亮，陳炫芳. 淺談電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備的繼電保護(hù)技術(shù)[J]. 企業(yè)文化（下旬刊），2014（12）：237-237.

[5] 張婧. 電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)新探[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（35）.

[6] 王波. 電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)新探[J]. 百科論壇電子雜志，2018（18）：390.

[7] 胡小剛. 淺談電力系統(tǒng)中電氣主設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（32）：140.

[8] 溫樂. 淺談繼電保護(hù)技術(shù)在電氣主設(shè)備上的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 百科論壇電子雜志，2020（12）：1540-1541.