電力自動(dòng)化系統(tǒng)及繼電保護(hù)的控制探討

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和運(yùn)營也逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，電力自動(dòng)化系統(tǒng)和繼電保護(hù)一同為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。下文中筆者將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，從電力系統(tǒng)操作方式及可靠性、自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析、電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成、功能分析等幾個(gè)方面，對(duì)該問題進(jìn)行淺析。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化系統(tǒng)；繼電保護(hù)；控制探討

一、電力系統(tǒng)操作方式及可靠性

(1)就目前我國的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來看，多級(jí)多地點(diǎn)控制的方式主要有以下幾種：

1、站控操作：即所有動(dòng)作指令都由操作員在變電站內(nèi)的控制中心發(fā)出。

2、遠(yuǎn)方遙控：即所有動(dòng)作和控制指令經(jīng)由調(diào)度終端發(fā)出。

3、就地操作：即通過手動(dòng)開關(guān)對(duì)各種設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行指導(dǎo)和操作。

(2)操作過程中軟件的多次返校

1、操作人員每一次向系統(tǒng)發(fā)出指令，都必須經(jīng)過嚴(yán)格的操作步驟的核對(duì)，如果校對(duì)不合格，則會(huì)被立即返回。一旦其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤指令，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告，并不予執(zhí)行。

2、操作員具有對(duì)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)設(shè)置密碼的權(quán)限，以防止無權(quán)操作或者誤操作。此外，一個(gè)較完善的系統(tǒng)應(yīng)該具體相應(yīng)的容錯(cuò)能力，即由于操作員的常規(guī)操作失誤導(dǎo)致的問題，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這種功能大大的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3、監(jiān)控系統(tǒng)的雙機(jī)配置。主要指的是在中壓220kV及以上的系統(tǒng)中，需要配置雙機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。由于220kv以上的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)較110kv更為復(fù)雜，且操作步驟更為繁瑣，所以為了避免監(jiān)控冗余導(dǎo)致的管理問題，應(yīng)該實(shí)行雙機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)并行的模式。

二、自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)分析

目前電力系統(tǒng)的自動(dòng)化的主要表現(xiàn)之一就是實(shí)現(xiàn)了分層分布式控制，這種控制形式從一定程度上避免了誤操作現(xiàn)象的發(fā)生，有效的提高了系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)三種控制方式的并存，給系統(tǒng)的運(yùn)行操作提供了選擇性，一般來說綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方、就地、當(dāng)?shù)厝N控制模式，而傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一般只能夠通過把手控制，也就是現(xiàn)場(chǎng)控制；此外，綜合自動(dòng)化控制的三種控制模式之間存在級(jí)別遞增問題，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一級(jí)控制系統(tǒng)的閉鎖管理。

在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)和控制站中，操作員是整個(gè)系統(tǒng)的控制關(guān)鍵，所以的控制行為必須經(jīng)由人的操作來實(shí)現(xiàn)，而由于技術(shù)員執(zhí)行過程中的不可避免的判斷失誤或者誤動(dòng)作，非常容易導(dǎo)致控制上出現(xiàn)問題，從而威脅系統(tǒng)運(yùn)行安全。而綜合自動(dòng)化的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)取代了操作員的主體控制地位，系統(tǒng)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)行都由主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)管和處理，在降低了操作員的工作強(qiáng)度的同時(shí)大大的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

三、電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成

傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)的組成一般由調(diào)度中心和變電站構(gòu)成，變電站的工作人員將站內(nèi)的各種信息和數(shù)據(jù)上報(bào)至調(diào)度中心，然后根據(jù)中心的指示來完成操作。但是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的電網(wǎng)構(gòu)成則不然，雖然調(diào)度中心仍然是獲取信息和指令的部門，但是由于繼電保護(hù)裝置自身配有EMS系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)獲取所需要的投退信息，就可以有針對(duì)性的直接對(duì)站內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，只有當(dāng)微機(jī)保護(hù)裝置出現(xiàn)異常的情況下，才經(jīng)由錄波器將故障上報(bào)至調(diào)度中心獲得操作指令。可見，綜合自動(dòng)化的系統(tǒng)可以大大的提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

四、功能分析

1、對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行可靠性分析

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由于具備信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)管理信息以及系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性的分析，所以當(dāng)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過遠(yuǎn)程調(diào)整定值等手段，來有效制止繼電保護(hù)的誤動(dòng)作，避免事故擴(kuò)大。

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜故障的準(zhǔn)確故障定位

目前的保護(hù)和故障錄波器的故障測(cè)距算法，下面筆者以某站220kV行波測(cè)距裝置采用XC一21輸電線路行波測(cè)距裝置為例對(duì)故障定位動(dòng)能進(jìn)行分析。裝置采用三種測(cè)距原理：

(1)兩端電氣量行波測(cè)距原理。根據(jù)裝于線路兩端測(cè)距裝置記錄下行波波頭到達(dá)兩側(cè)母線的時(shí)間，則可計(jì)算出故障距離。兩端測(cè)距法只使用行波波頭分量，不需考慮后續(xù)的反射與投射行波，原理簡(jiǎn)單，測(cè)距結(jié)果可靠。但兩端測(cè)距的實(shí)現(xiàn)要在線路兩端裝設(shè)測(cè)距裝置及時(shí)問同步裝置，且兩側(cè)要進(jìn)行通訊交換記錄到的故障初始行波到達(dá)的時(shí)間信息后才能測(cè)出故障距離。

(2)單端電氣量行波測(cè)距原理。存被監(jiān)視線路發(fā)生故障時(shí)，故障產(chǎn)生的電流行波會(huì)在故障點(diǎn)及母線之問來回反射。裝設(shè)于母線處的測(cè)距裝置接入來自電流互感器二次側(cè)的暫態(tài)電流行波信號(hào)，使用模擬高通濾波起濾出行波波頭脈沖，根據(jù)到達(dá)母線的故障初始行波脈沖S1與故障點(diǎn)反射回來的行波脈沖S2之間的時(shí)間差△t來實(shí)現(xiàn)測(cè)距。

(3)利用來自電流互感器的暫態(tài)電流行波信號(hào)，不需要特殊的信號(hào)耦合設(shè)備。使用獨(dú)立于CPU的超高速數(shù)據(jù)采集單元，記錄并緩存暫態(tài)行波信號(hào)，解決了CPU速度慢，不適應(yīng)采集處理暫態(tài)行波測(cè)距信號(hào)的困難。裝置可儲(chǔ)存最新的10次故障的測(cè)距結(jié)果及4次故障電流波形，設(shè)有掉電保護(hù)，所有記錄數(shù)據(jù)在裝置失電時(shí)均不丟失。得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢查越準(zhǔn)確，調(diào)度端數(shù)據(jù)庫中，已儲(chǔ)備了所有一次設(shè)備參數(shù)、線路平行距離、互感情況等信息。

3、實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修

根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)存在缺陷、二次回路維護(hù)不良、廠家制造質(zhì)量不良往往是繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作的主要原因。由于微機(jī)型繼電保護(hù)裝置具有自柃及存儲(chǔ)故障報(bào)告的能力，因此可通過電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)檢修。

4、完成事故分析及事故恢復(fù)的繼電保護(hù)輔助策略

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生較大事故時(shí)，由于在較短時(shí)間內(nèi)跳閘線路較多，一般已超過了繼電保護(hù)能夠適應(yīng)的運(yùn)行方式，此時(shí)繼電保護(hù)可能已處于無配合狀態(tài)。此時(shí)進(jìn)行事故恢復(fù)，不僅需要考慮一次運(yùn)行方式的合理，還需要考慮保護(hù)是否可靠并有選擇的切除故障。借助電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，可分析當(dāng)前運(yùn)行方式下保護(hù)的配合關(guān)系，并通過遠(yuǎn)程改定值，完成繼電保護(hù)裝置對(duì)系統(tǒng)故障運(yùn)行狀態(tài)的自適應(yīng)。

五、結(jié)束語

總之，繼電保護(hù)在電氣設(shè)備運(yùn)行中起至關(guān)重要的作用，它不僅保護(hù)設(shè)備本體的安全，而且．還保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。為確保繼電保護(hù)動(dòng)作的可靠性，繼電保護(hù)整定工作要求相當(dāng)嚴(yán)密。

參考文獻(xiàn)

[1]梁冠美.淺談常規(guī)變電站中繼電保護(hù)裝置的維護(hù)管理[J].大眾科技，2008(08)

[2]程延龍.繼電保護(hù)裝置的維護(hù)與故障處理[J].科技致富向?qū)? 2011(33)

[3]蘇楚源.淺談電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的檢修和維護(hù)[J].工業(yè)設(shè)計(jì). 2011(04)