繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐婷婷

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司如東縣供電分公司， 江蘇 如東 226400）

0 引言

在電力系統(tǒng)中，繼電器的穩(wěn)定安全運(yùn)行對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。因此，為了確保繼電保護(hù)設(shè)備的品質(zhì)，必須進(jìn)行高強(qiáng)度的全面高效檢測(cè)，以更好地為電力系統(tǒng)提供安全保障。隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)能夠有效提高檢測(cè)水平。

1 繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的原理

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性是決定其供電質(zhì)量的關(guān)鍵因素。隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)能夠有效提高檢測(cè)水平。因此，為避免電力事故的發(fā)生，我們必須采取有效的管理和技術(shù)措施，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。目前，在我國(guó)電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題是很多的，其中最主要的就是繼電保護(hù)問題。通過將原有的繼電保護(hù)技術(shù)轉(zhuǎn)化為自動(dòng)化的繼電保護(hù)技術(shù)，并采用預(yù)警、跳閘等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力故障設(shè)備的切除或隔離，從而有助于維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著我國(guó)科技水平的提高，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)水平也在不斷提升，為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠依據(jù)。隨著電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)已逐漸走向成熟。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，就必須加強(qiáng)繼電保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)。圖1 所呈現(xiàn)的是繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的操作機(jī)制。該技術(shù)將繼電保護(hù)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)通信手段，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度中心和變電站之間的聯(lián)系以及控制管理。通過收集與保護(hù)對(duì)象運(yùn)行相關(guān)的信息，企業(yè)的監(jiān)控體系能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行深入分析，從而為管理者提供具有決策性和全面性的數(shù)據(jù)。因此，需要做好電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備的管理和維護(hù)工作。為確保繼電裝置各個(gè)電路的故障得到妥善處理，必須對(duì)其功能數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和修改[1]。

圖1 繼電保護(hù)工作原理

2 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動(dòng)化的作用

2.1 接地保護(hù)

在電力設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，接地線路是必不可少的支撐。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)電力資源有了更高的需求。電網(wǎng)的接地導(dǎo)線、接地方式和種類因其不同而呈現(xiàn)出多樣化的特征。即便小電流接地裝置出現(xiàn)故障告警，該裝置仍能在短時(shí)間內(nèi)保持正常運(yùn)行狀態(tài)；繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置的結(jié)合使變電站的運(yùn)行更加可靠，并能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的問題。在大電流接地裝置發(fā)生故障告警時(shí)，該裝置會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)電源關(guān)閉機(jī)制，以確保設(shè)備的安全。通過這種方式來提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。繼電器的自動(dòng)化控制技術(shù)主要是通過自動(dòng)檢測(cè)電網(wǎng)的相位，以判斷其是否存在故障，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的智能化控制。因此，繼電保護(hù)自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。電子設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)技術(shù)還涵蓋了實(shí)時(shí)跟蹤和管理全電網(wǎng)在故障前和事故后的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以確保其安全運(yùn)行。該變所在運(yùn)行中也出現(xiàn)過類似問題，經(jīng)分析認(rèn)為，這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)沒有考慮到系統(tǒng)的安全性及可靠性，造成保護(hù)裝置不能正常動(dòng)作，致使事故擴(kuò)大而發(fā)生。表1 展示了對(duì)一座110 kV 變電站進(jìn)行了自動(dòng)化技術(shù)技術(shù)改造后的現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)結(jié)構(gòu)，以確保其安全與控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了確保某地110 kV 特變電所的保護(hù)與控制系統(tǒng)在原有的中心控制臺(tái)上穩(wěn)定運(yùn)行，方便設(shè)備的維修。

表1 某地110 kV 變電站就地級(jí)保護(hù)功能配置

2.2 發(fā)電機(jī)保護(hù)

在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)電機(jī)極易遭受磁化的侵襲。當(dāng)該負(fù)荷很大或持續(xù)變化時(shí)，勵(lì)磁控制器將產(chǎn)生嚴(yán)重的振蕩和不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而引起事故停機(jī)。在負(fù)載情況下，發(fā)電機(jī)的定子線圈呈現(xiàn)出一種獨(dú)特的負(fù)載狀態(tài)。為了保護(hù)發(fā)電機(jī)組不被損壞或縮短停電時(shí)間，需要使用備用電源和應(yīng)急供電。由于其負(fù)荷微小，備用設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)中斷其電力供應(yīng)，因此必須立即進(jìn)行維護(hù)以確保安全。值得特別留意的是，在備用保護(hù)措施中采用的短路保護(hù)措施能夠有效降低對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的影響，并在一定程度上預(yù)防絕緣擊穿現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

2.3 母線保護(hù)

2.3.1 差動(dòng)保護(hù)

該元件是確保設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)故障的至關(guān)重要的組成部分。當(dāng)二次線圈與匯流線路相連時(shí)，自動(dòng)保護(hù)指令將被執(zhí)行，以確保其技術(shù)上的完整性。

2.3.2 高頻防護(hù)

在主母線或高壓線路的電氣設(shè)備中，一般采用高頻下的相位偏移來進(jìn)行測(cè)量。這種方法具有一定的局限性，容易造成相間短路等故障的發(fā)生。因此，為確保線路的安全運(yùn)行，必須綜合考慮實(shí)際情況，對(duì)其問題進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別和有效解決。

3 繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與建議

3.1 電力系統(tǒng)一體化管理體系中的應(yīng)用

通過運(yùn)用繼電保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備，電力系統(tǒng)能夠提升信息處理速度和能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)和解決故障，將損失控制在最小范圍內(nèi)，同時(shí)最大限度地降低事故發(fā)生概率，提高系統(tǒng)的安全性。繼電保護(hù)自動(dòng)化是保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要技術(shù)手段之一。通過應(yīng)用繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)，電網(wǎng)的實(shí)際操作過程中可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，包括信息采集、保護(hù)、測(cè)量參數(shù)和監(jiān)控等方面，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性。另外，由于變電站是一個(gè)重要的電力樞紐設(shè)施，所以需要加強(qiáng)對(duì)于變電一次設(shè)備的檢修力度，保證其安全穩(wěn)定地運(yùn)行。對(duì)于變電站的交直流系統(tǒng)而言，在現(xiàn)有的交直流設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改造是一種可行的方案。對(duì)于傳統(tǒng)的交流輸電方式進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，增加了交直流電源裝置。變電站的交直流系統(tǒng)可以根據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的要求和原則，構(gòu)建一體化的交直流智能電源系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的一體化監(jiān)控和管理。本文主要對(duì)基于交直流一體智能電源系統(tǒng)的變電設(shè)備進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)研究。交直流一體化智能電源系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立的供電模塊，從站用220 V 直流母線上直接經(jīng)過DC/DC 變換成48 V，為通信設(shè)備供電，取消通信蓄電池組。同時(shí)還可對(duì)站內(nèi)所有用電負(fù)荷進(jìn)行集中控制、監(jiān)測(cè)與保護(hù)。該智能電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了交直流電源的一體化管理，從而提高了系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量。本文主要介紹了該電源系統(tǒng)中交流濾波器和直流電壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況。其具體構(gòu)造呈現(xiàn)出一種高度復(fù)雜的形態(tài)如圖2 所示。

圖2 交直流一體化電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 變壓器繼電保護(hù)體系的應(yīng)用開發(fā)

電力系統(tǒng)中，變壓器扮演著不可或缺的角色。為了保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，相關(guān)部門必須加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)維護(hù)管理工作的重視力度，不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系。在變壓器的運(yùn)用過程中，強(qiáng)化對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)控力度是刻不容緩的。通過對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的精準(zhǔn)掌控，及時(shí)處理系統(tǒng)故障，有效降低事故發(fā)生率，提升系統(tǒng)安全性，確保企業(yè)及其員工的生命財(cái)產(chǎn)安全。為確保變壓器的安全運(yùn)行，必須對(duì)其儲(chǔ)罐進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，因?yàn)檫^高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致氣體爆炸。因此，必須加強(qiáng)變壓器的安全控制，并使用氣體保護(hù)裝置來預(yù)防故障。一旦發(fā)現(xiàn)故障，就會(huì)發(fā)出警告并關(guān)閉電源，以確保技術(shù)人員能夠快速進(jìn)行維修。此外，還可根據(jù)變壓器的接地狀況，根據(jù)實(shí)際需求，配置相應(yīng)的自動(dòng)接地保護(hù)裝置，以確保變壓器的安全運(yùn)行[4]。

3.3 線路接地自動(dòng)化保護(hù)

為了確保電力系統(tǒng)的安全，可以采用一種由繼電器組成的自動(dòng)控制設(shè)備，以避免在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)零序快速增加的情況，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)在日常工作時(shí)需要處理大量的線路設(shè)施。繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)是一種新型的自動(dòng)化控制技術(shù)，它主要包括了電流互感器保護(hù)和電壓互感器保護(hù)兩大部分內(nèi)容，并且具有較高的實(shí)用性以及先進(jìn)性。繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置在電網(wǎng)操作過程中具有全方位的監(jiān)測(cè)能力，因此需要密切關(guān)注其工作狀態(tài)，并對(duì)相關(guān)操作指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，以加強(qiáng)其智能化操作，從而實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的故障檢測(cè)，降低故障發(fā)生的概率。另外，還要注重提高保護(hù)裝置運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。為確保繼電器在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮最佳作用，必須加強(qiáng)其可靠性、靈敏性和智能化的檢測(cè)。

4 結(jié)論

電力系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行，未來智能變電站的建設(shè)將逐漸轉(zhuǎn)向智能化巡檢，這將推動(dòng)變電站繼電保護(hù)工作向智能化、高效化的方向發(fā)展。繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)是一種新型的自動(dòng)化控制技術(shù)，它主要包括了電流互感器保護(hù)和電壓互感器保護(hù)兩大部分內(nèi)容，并且具有較高的實(shí)用性以及先進(jìn)性。為了優(yōu)化繼電保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備在電力系統(tǒng)中的配置和使用，必須深入研究和評(píng)估故障，以提高自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的精度，從而有效地增強(qiáng)繼電保護(hù)自動(dòng)化的穩(wěn)定性和工作效率。