電力系統(tǒng)中繼電保護自動化技術(shù)分析

摘要：受經(jīng)濟結(jié)構(gòu)影響，現(xiàn)階段社會對電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性要求在不斷提升，為保證電能質(zhì)量，相關(guān)人員需借助新型繼電保護自動化技術(shù)，結(jié)合實際需求，采用信息化、網(wǎng)絡化的手段，對于故障情況實施有效檢測與定位，在快速診斷的前提下，幫助電力系統(tǒng)恢復運行。對此，針對電力系統(tǒng)中繼電保護自動化技術(shù)展開分析，明確繼電保護自動化技術(shù)應用原理，在合理設計繼電保護自動化應用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，強化繼電器應用管理能力，進而為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。

關(guān)鍵詞：繼電保護診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)絡自動化恢復

中圖分類號：TM73

AnalysisofRelayProtectionAutomationTechnologyinPowerSystems

TIANKun1WANGYang2

1.WuqingPowerSupplyBranchofStateGridTianjinElectricPowerCompany，Tianjin，301700China.2.XiangheCountyPowerSupplyBranchofStateGridJibeiElectricPowerCo.，Ltd，Xianghe，HebeiProvince，065499China

Abstract：Duetotheimpactofeconomicstructure，thecurrentsociety’sdemandforthestabilityofpowersystemoperationisincreasing.Inordertoensurethepowerquality，?;therelevantpersonnelneedtomakeuseofthenewtypeofrelayprotectionautomationcombinedwiththeactualdemand，adoptinformationandnetworkmethodstoeffectivelydetectandlocatefaultsituations，andhelpthepowersystemresumeoperationonthepremiseofrapiddiagnosis.Inresponsetothis，thispaperanalyzestherelayprotectionautomationinthepowersystem，clarifiestheapplicationprinciplesoftherelayprotectionautomation，andbasedontherationaldesignoftherelayprotectionautomationapplicationsystem，strengthentherelayapplicationmanagementability，andprovideguaranteeforthestableoperationofpowersystem.

KeyWords：Relayprotection;Diagnosissystem;Dataacquisition;Communicationnetwork;Automaticrecovery

從根本上來說，繼電保護技術(shù)的應用能夠直接影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，受多方面因素影響，繼電器極容易產(chǎn)生反應遲緩、火災等問題，為有效消除潛伏問題的影響，相關(guān)人員可利用繼電保護自動化應用系統(tǒng)，使其對異?，F(xiàn)象實施自動管理與保護，提升繼電器保護水平。在具體實施中，可借助繼電保護裝置、數(shù)據(jù)采集單元、通信網(wǎng)絡、控制中心等模塊，深入分析故障因素，明確影響繼電器運行的數(shù)據(jù)信息，進而實現(xiàn)對繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)化控制目標。

1繼電保護自動化技術(shù)應用原理

在應用繼電保護自動化技術(shù)期間，相關(guān)人員須以繼電保護裝置為核心，結(jié)合具體需求，利用通信、計算機、控制技術(shù)，加快繼電保護響應速度，實現(xiàn)智能化、自動化控制目標，具體繼電保護電路運行情況如圖1所示。在具體應用期間，繼電保護自動化技術(shù)可對電力系統(tǒng)實時監(jiān)測，并能夠與其他電力系統(tǒng)設備實施通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的同時，具有互聯(lián)互通的優(yōu)勢。另外，繼電保護自動化技術(shù)具有遠程控制特點，采用遠程通信方式，強化操作的靈活性[1]。

2繼電保護自動化應用系統(tǒng)設計

2.1繼電保護裝置

在設計繼電保護自動化應用系統(tǒng)期間，繼電保護裝置作為核心部分，相關(guān)人員需結(jié)合具體情況，預設保護邏輯，使其能夠全面監(jiān)測電力系統(tǒng)實際故障、狀態(tài)情況。在具體應用過程中，主要包括集成保護裝置、數(shù)字式繼電保護裝置，為繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行助力，實際原理如圖2所示[2]。

2.2數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集單元模塊主要是對各類參數(shù)的全面收集，結(jié)合電力系統(tǒng)設備運行情況，對頻率、電流等信息實施采集，并借助相關(guān)技術(shù)將其順利傳輸?shù)嚼^電保護裝置。在具體應用過程中，以傳感器接口、電流互感器等設備為主。

2.3通信網(wǎng)絡

為保證繼電保護自動化系統(tǒng)的正常運行，需利用通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)內(nèi)外部順暢通信目標。通過對各個組件實施連接，促使數(shù)據(jù)采集單元、繼電保護裝置等多個設備之間順利實現(xiàn)通信目標，如廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等，以此滿足數(shù)據(jù)交換需求。

2.4控制中心

從根本上來說，控制中心作為管理中樞，結(jié)合具體應用情況分析，需具備數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、人機界面，相關(guān)人員在對繼電保護應用系統(tǒng)管理期間，可借助控制中心，優(yōu)化系統(tǒng)配置，進而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的綜合管理。

2.5監(jiān)測與診斷系統(tǒng)

監(jiān)測與診斷系統(tǒng)主要是對故障的診斷與分析，在實時監(jiān)測電力系統(tǒng)實際情況的同時，構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型，使其能夠精準定位異常故障情況，提升故障處理效率，繼電保護自動化系統(tǒng)具體組成如表1所示[3]。

3繼電保護自動化技術(shù)的實際應用

3.1繼電保護自動化技術(shù)應用

3.1.1故障監(jiān)測與定位

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，以手動操作、人工巡檢等方式為主，無法滿足現(xiàn)階段故障監(jiān)測需求。繼電保護自動化技術(shù)可打破傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，增強故障定位能力的精確性。在具體應用期間，相關(guān)人員可采用故障電流分析、電壓差動保護、統(tǒng)計分析、人工智能、智能傳感器等方式，強化保護效果。以故障電流分析為例，需對電流波形實時分析，結(jié)合具體情況，精準識別故障電流。利用針對性技術(shù)，在順利提取故障電流特點的基礎(chǔ)上，掌握故障類型、故障點，實現(xiàn)自動化保護目標[4]。

3.1.2電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制

從電力系統(tǒng)監(jiān)測方面來看，繼電保護自動化技術(shù)的應用對各種故障類型實時監(jiān)測與分析，在快速響應的前提下，提供精確的定位結(jié)果。相關(guān)人員應利用統(tǒng)計分析方法，對歷史數(shù)據(jù)進行全面統(tǒng)計，結(jié)合自動化技術(shù)，建立故障數(shù)據(jù)庫，有效增強故障識別概率，實現(xiàn)對故障的高效應對。同時，從電力系統(tǒng)控制方面來看，與傳統(tǒng)人工手動操作相比，可適當減少人為因素造成的風險與錯誤，如負荷管理、電壓調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)、事故處理。以頻率調(diào)節(jié)為例，運維人員通過對電力系統(tǒng)頻率變化實時監(jiān)測，結(jié)合電力系統(tǒng)具體需求，對輸出功率實施調(diào)節(jié)，使其與電力系統(tǒng)負荷變化相契合，并保持在穩(wěn)定范圍之內(nèi)，實現(xiàn)穩(wěn)定運行、供需平衡的協(xié)同管理。

3.1.3自動化恢復與重啟

在電力啟動重啟、恢復這一過程中，相關(guān)人員通過應用繼電保護自動化技術(shù)，可在一定程度上縮減停電時間以及影響，保證電力系統(tǒng)可以快速供電。通過應用自動化恢復與重啟技術(shù)，可有效減少人為介入的需要，有效提高電力系統(tǒng)恢復能力。同時，在保障電力系統(tǒng)更快從故障中恢復過來的基礎(chǔ)上，高效縮短恢復時間，降低對用戶、設備的影響，進而保障供電服務的穩(wěn)定性、可靠性。

3.1.4數(shù)據(jù)采集與分析

數(shù)據(jù)信息作為繼電保護自動化應用系統(tǒng)運行的關(guān)鍵，運維人員可對電力系統(tǒng)中電流、溫度、功率等信息實時采集，結(jié)合具體需求，可借助傳感器、監(jiān)測設備，對變壓器、開關(guān)設備、發(fā)電機等多個組成部分的信息進行收集。受電力系統(tǒng)運行環(huán)境影響，在長期工作下，繼電器極容易產(chǎn)生老化等問題，相關(guān)人員可對繼電器健康狀況、時間關(guān)系實時分析，具體公式如下。

HIa=HIa0×eB（T2-T1）（1）

式（1）中：HIa代表失效指數(shù)，B代表繼電器失效參數(shù)，HIa0代表失效指數(shù)耗費平均值，T2代表失效具體時間（月份），T1代表實際工作時間（月份）[5]。

為保證電力系統(tǒng)運行信息的全面性，可采用連續(xù)性的數(shù)據(jù)采集方式，并借助相關(guān)算法對其進行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)信息特點，深入研究其異常問題、信息趨勢，便于相關(guān)人員建立預測模型，在綜合評估設備狀態(tài)的同時，實現(xiàn)故障診斷目標。

3.2具體應用路徑

3.2.1電網(wǎng)運行維護

輸電網(wǎng)絡的實際運行情況對最終供電品質(zhì)具有一定影響，為保證輸電網(wǎng)絡的健康運行，需引入繼電保護自動化技術(shù)，明確電力系統(tǒng)實際設置條件，落實具體規(guī)范。在具體實施期間，相關(guān)人員須優(yōu)先選擇具有一定穩(wěn)定性、靈敏度的繼電器，并從地理位置、氣候狀況、電磁干擾等方面入手，在全面分析的情況下，合理制定繼電保護自動化技術(shù)應用方式，切實發(fā)揮實用價值。

3.2.2發(fā)電機繼電保護

發(fā)電機作為電力系統(tǒng)運行的關(guān)鍵部分，在運行期間，以定子組匝間短路為主，在實施過程中，受短路問題的影響，其內(nèi)部溫度會逐漸升高，嚴重影響發(fā)電機的絕緣效果。在失磁的影響下，保護匝裝置可避免產(chǎn)生短路現(xiàn)象，進而實現(xiàn)對發(fā)電機的高效保護目標。同時，在發(fā)電機的小負載下，不可避免會產(chǎn)生破裂故障，相關(guān)人員可從備用保護方面入手，充分利用繼電保護裝置，實現(xiàn)電壓保護目標。在具體應用中，其可快速切斷電源，結(jié)合具體情況，向發(fā)電機發(fā)出報警信號，避免其產(chǎn)生短路現(xiàn)象，進而提升發(fā)電機保護效果。

3.2.3變壓器繼電保護

電壓級別、變壓器質(zhì)量對于繼電保護技術(shù)應用效果具有一定影響，相關(guān)人員需從多方面入手。在接地保護過程中，應以接地情況為參考，如果是直接接地，則需對其左右兩側(cè)實施保護，以零序電流方式為主。與之相比，如果是沒有直接接地，則可根據(jù)具體情況，利用零序電壓保護技術(shù)。同時，從瓦斯保護方面來看，一旦變壓器油箱產(chǎn)生故障，受電弧分解等因素影響，極容易產(chǎn)生有毒氣體。為防止產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象，需對受損油罐實施保護，合理應用繼電保護自動化技術(shù)，順利切斷變壓器的供電，以便為相關(guān)人員運維工作提供保障。另外，短路作為變壓器常見故障問題，一旦產(chǎn)生故障則會噪聲嚴重影響，相關(guān)人員可將繼電保護自動化技術(shù)放在過電流繼電保護、阻抗保護上，在合理安裝繼電保護裝置的基礎(chǔ)上，使其適當斷開變壓器電源，在充分利用變壓器阻抗元件自身保護功能的情況下，提升保護效果[6]。

3.2.4母線繼電保護

母線繼電保護作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要是側(cè)重相繼電、差動繼電保護方式，在良好應用母線相位繼電保護技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高母線利用率。以差動繼電保護方式為例，需要結(jié)合具體情況，合理設定電流互感器，確保其與變壓器設定的一致性，充分發(fā)揮電流對應互感器實際優(yōu)勢。同時，在做好對應電流變壓器之后，為將其放置在母線差動區(qū)，需將其測量終端、次級線圈相連接。如果母線電流較大，為實現(xiàn)繼電保護目標，需采用主動三相連接方式。反之，在電流較小的情況下，則應側(cè)重兩相連接、相間短路，實現(xiàn)母線高效保護目標。

4結(jié)語

綜上所述，為更好滿足現(xiàn)代社會生活、生產(chǎn)需求，相關(guān)人員需從多方面入手，高效應用繼電保護自動化技術(shù)。應通過實時監(jiān)測與控制電力系統(tǒng)，便于相關(guān)人員掌握其運行狀態(tài)。同時，可結(jié)合實際需求，應用自動化恢復與重啟技術(shù)，以信息化手段為支撐，在產(chǎn)生故障問題期間，有效縮減系統(tǒng)停機時間，在快速恢復系統(tǒng)正常運行之后，提升運行效率，使其提供可靠性、穩(wěn)定性較強的供電服務，為社會健康、可持續(xù)運行助力。

參考文獻

[1] SIW.Imagedataprivacyprotectiontechnologybasedonreversibleinformationhidingandrobustsecretsharing[J].IntelligentSystemswithApplications，2024，23（2）：200396.

[2] 張瑞程，張仁尊，王書源，等.基于大數(shù)據(jù)的電力系統(tǒng)繼電保護自動化技術(shù)的研究[J].自動化應用，2024，65（2）：36-38.

[3] 姚航，潘育宗.繼電保護自動化裝置的故障檢修與改進措施研究[J].模具制造，2023，23（12）：283-285.

[4] 林逸禹.基于機器學習的電力系統(tǒng)故障辨識和繼電保護方案[D].廣州：廣東工業(yè)大學，2022.

[5] 朱劭璇.計及故障信息的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析及緊急控制研究[D].北京：華北電力大學（北京），2021.

[6] 王增平，林一峰，王彤，等.電力系統(tǒng)繼電保護與安全控制面臨的挑戰(zhàn)與應對措施[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2023，51（6）：10-20.