探討電力繼電保護防護的重要性

蘭 浩廣東電網(wǎng)公司深圳供電局，廣東廣州 510630

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，供電可靠性的要求不斷的提高，電力系統(tǒng)對繼電保護技術(shù)的要求也在不斷提高，而現(xiàn)今計算機技術(shù)、通信技術(shù)與數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，隨著微機保護裝置的應(yīng)用普及，繼電保護二次系統(tǒng)的自動化水平得到不斷提高，打破了繼電保護的傳統(tǒng)格局。電網(wǎng)是一個不可分割的整體，對整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義，從而要求繼電保護及防護裝置必需具有很高的可靠性。本文在通過分析繼電保護的作用、組成、基本要求及干擾因素，對如何做好繼電保護的防護，提出了建議，為今后進一步深人開展繼電保護研究，確定繼電保護的可靠性奠定了基礎(chǔ)。

1電力系統(tǒng)繼電保護

繼電保護對電力系統(tǒng)發(fā)揮重要作用，而要達到準(zhǔn)確、及時的保護目的，繼電保護裝置及技術(shù)也需要達到一定的基本要求。

1.1 繼電保護的作用與組成

在電力系統(tǒng)的被保護元件發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運行，并使故障元件免于繼續(xù)遭受損害，減少停電范圍；當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護元件出現(xiàn)異常運行狀態(tài)時，繼電保護應(yīng)能及時反應(yīng)，并根據(jù)運行維護條件，發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘動作指令。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。繼電保護的組成一般由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。繼電保護在過去的40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。自上世紀(jì)60年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。到90年代初集成電路及大規(guī)模集成電路保護的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用處于主導(dǎo)地位，目前正在研究面向智能信息處理的計算機繼電保護時代。

1.2 繼電保護的基本要求

繼電保護應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。可靠性是指繼電保護裝置在保護范圍內(nèi)該動作時應(yīng)可靠動作，在正常運行狀態(tài)時，不該動作時應(yīng)可靠不動作。任何電力設(shè)備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求，主要由配置合理、性能優(yōu)良的裝置以及正常的維護和管理來保證；選擇性指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網(wǎng)（包括同級）繼電保護之間的整定，應(yīng)遵循逐級配合的原則，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電；靈敏性是指設(shè)備或線路在被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)；速動性是指保護裝置應(yīng)盡快地切除短路故障，以減輕損壞程度，指保護裝置應(yīng)盡快切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設(shè)備自動投入的效果。

1.3 繼電保護的干擾因素

1.3.1雷擊

當(dāng)變電站的接地部件或避雷器遭受雷擊時，由于變電站的地網(wǎng)為高阻抗或從設(shè)備到地網(wǎng)的接地線為高阻抗，都將因雷擊產(chǎn)生的高頻電流在變電站的地網(wǎng)系統(tǒng)中引起暫態(tài)電位的升高，就可能導(dǎo)致繼電保護裝置誤動作或損壞靈敏設(shè)備與控制回路。

1.3.2高頻干擾

如果電力系統(tǒng)在隔離開關(guān)的操作速度緩慢，操作時在隔離開關(guān)的兩個觸點間就會產(chǎn)生電弧閃絡(luò)，從而產(chǎn)生操作過電壓，出現(xiàn)高頻電流，高頻電流通過母線時，將在母線周圍產(chǎn)生很強的電場和磁場，從而對相關(guān)二次回路和二次設(shè)備產(chǎn)生干擾，當(dāng)干擾水平超過裝置邏輯元件允許的干擾水平時，將引起繼電保護裝置的不正常工作，從而使整個裝置的工作邏輯或出口邏輯異常，對系統(tǒng)的穩(wěn)定造成很大的破壞。高頻電流通過接地電容設(shè)備流人地網(wǎng)，將引起地電位的升高。

1.3.3輻射干擾

在新時期，電力系統(tǒng)周圍經(jīng)常會步話機和移動通信等工具，那么它的周圍將產(chǎn)生強輻射電場和相應(yīng)的磁場。變化的磁場耦合到附近的弱電子設(shè)備的回路中，回路將感應(yīng)出高頻電壓，形成一個假信號源，從而導(dǎo)致繼電保護裝置不正確動作。

1.3.4靜電放電干擾

在干燥的環(huán)境下，工作人員的衣物上可能會帶有高電壓，在穿絕緣靴的情況下，他們可以將電荷帶到很遠的地方，所以，當(dāng)工作人員接觸電子設(shè)備時會對其放電，放電的程度依設(shè)備的接地情況，環(huán)境不同而不同，嚴(yán)重時會燒毀電子元件，破壞繼電保護系統(tǒng)。

1.3.5直流電源干擾

當(dāng)變電所內(nèi)發(fā)生接地故障時，在變電站地網(wǎng)中和大地中流過接地故障電流，通過地網(wǎng)的接地電阻，使接地故障后的變電站地網(wǎng)電位高于大地電位，該電位的幅值決定于地網(wǎng)接地電阻及入地電流的大小，按我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定其最大值可達每千安故障電10V。對于直流回路上發(fā)生故障或其它原因產(chǎn)生的短時電源中斷接電源的干擾主要是直流與恢復(fù)，因為抗干擾電容與分布電容的影響，直流的恢復(fù)可能極短，也可能較長，在直流電壓的恢復(fù)過程中，電子設(shè)備內(nèi)部的邏輯回路會發(fā)生畸變，造成繼電的暫態(tài)電位差，從而影響整個保護系統(tǒng)。

2 加強電力系統(tǒng)繼電保護

2.1 協(xié)調(diào)配置保護人員

在繼電保護中，調(diào)度、繼保、運行人員都會參與到其中。三方必須做到步調(diào)一致，思想統(tǒng)一，使三方人員合作意識與新型保護一道跟上去，擺好自己的位置，要明確繼保人員與電網(wǎng)調(diào)度和基層運行人員一樣，是電網(wǎng)生產(chǎn)的第一線人員，工作一樣，目標(biāo)一樣。

2.2 完善規(guī)章制度

根據(jù)繼電保護的特點，健全和完善保護裝置運行管理的規(guī)章制度是十分必要的。繼電保護設(shè)備臺賬、運行維護、事故分析、定期校驗、缺陷處理等檔案應(yīng)逐步采用計算機管理跟蹤檢查、嚴(yán)格考核、實行獎懲，有效促進繼電保護工作的開展。同時電力系統(tǒng)在管理中應(yīng)加強對繼電保護工作的獎懲力度，建議設(shè)立年度繼電保護專業(yè)勞動競賽獎等獎項，并制定獎勵辦法進行獎勵，從而增強繼電保護人員的榮譽感和責(zé)任心。

2.3 對二次設(shè)備實行狀態(tài)監(jiān)測方法

隨著微機保護和微機自動裝置的自診斷技術(shù)的發(fā)展，變電站繼電保護故障診斷系統(tǒng)的完善為電氣二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。對綜合自動化變電站而言容易實現(xiàn)繼電保護狀態(tài)監(jiān)測，保護裝置內(nèi)各模塊具有自診斷功能，對裝置的電源、CPU、I/0接口、A/D轉(zhuǎn)換、存儲器等插件進行巡查診斷。可以采用比較法、編碼法、校驗法、監(jiān)視定時器法、特征字法等故障測試的方法。對保護裝置可通過加載在線監(jiān)測程序，自動測試每一臺設(shè)備和部件。但是一些常規(guī)繼電保護進行狀態(tài)監(jiān)測較難實現(xiàn)，比如二次回路是由若干繼電器和連接各個設(shè)備的電纜所組成，點多、分散，要通過在線監(jiān)測繼電器觸點的狀況和接線的正確性等既難也不經(jīng)濟。一方面應(yīng)從設(shè)備管理環(huán)節(jié)人手，如設(shè)備的驗收管理，離線檢修資料管理，結(jié)合在線監(jiān)測來診斷其狀態(tài)；另一方面在不增加新的投入的情況下，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的測量手段。

2.4 注重低壓配電線路保護

在我國，無論是城市內(nèi)配網(wǎng)線路，還是農(nóng)村配網(wǎng)線路，一般都以10kV電壓等級為主，但是10kV配電線路結(jié)構(gòu)特點是一致性差。如有的為用戶專線，類似于輸電線路；有的呈放射狀，幾十臺變壓器T接于同一條線路的各個分支上。因此，對于低壓配電線路的繼電保護特別重要?，F(xiàn)階段10kV配電線路的保護，一般采用電流速斷、過流及三相一次重合閘構(gòu)成。不能滿足要求時，我們建議可考慮增加其它保護，如保護Ⅱ段、電壓閉鎖等。進行整定計算的過程中，應(yīng)該考慮特殊情況和常規(guī)情況，并進行靈敏度校驗。同時還要根據(jù)一般電網(wǎng)保護配置情況及運行經(jīng)驗，利用規(guī)范的保護整定計算方法，各種情況均可計算，一般均可滿足要求。

2.5 實行繼電保護智能化與網(wǎng)絡(luò)

近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步開始。例如，在居民線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路屬于非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動，如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本分析，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別，其它如遺傳算法，進化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快。在新時期，計算機網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱，它深刻影響著各工業(yè)領(lǐng)域，也為各工業(yè)領(lǐng)域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了差動保護外，所有繼電器保護裝置只能反應(yīng)保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍，這主要是由于缺乏強有力的數(shù)據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護的概念，這要求每個保護單元都能共享系統(tǒng)的運行和故障信息數(shù)據(jù)，各保護單元與重合閘裝置在分析這些信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然，實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即使現(xiàn)微機保護的網(wǎng)絡(luò)化，這在當(dāng)前的技術(shù)條件是完全可能的。

3 結(jié)論

綜上所述，在進行繼電保護時，一定要按原則將各種因素充分考慮，以保證繼電保護動作不失配、不越級。在運行過程中出現(xiàn)問題后，要系統(tǒng)進行全面、仔細的分析。

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