電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的應(yīng)用研究

張明群

【摘 要】如何保證電網(wǎng)運(yùn)行安全、避免故障及連鎖反應(yīng)是電力發(fā)展迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本文就繼電保護(hù)的基本要求，繼電保護(hù)安全運(yùn)行要求，新技術(shù)在繼電保護(hù)中應(yīng)用進(jìn)行了探討。提出了本人的一些看法，可供同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；應(yīng)用

1.前言

繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展是電力安全發(fā)展趨勢(shì)的一種必然選擇，也是企業(yè)在供電過(guò)程中不可缺少的一種重要應(yīng)用工程。該技術(shù)的運(yùn)用必將隨著電力的不斷發(fā)展而提升。在現(xiàn)代化的電力需求中，家電設(shè)備增多、企業(yè)用電機(jī)器增多、發(fā)電機(jī)容量增大等多種客觀方面的原因使得電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大。這就需要一種既能夠保護(hù)機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠?qū)Χ搪返扔秒姮F(xiàn)象提出及時(shí)警報(bào)的技術(shù)。無(wú)疑，繼電保護(hù)技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。本世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器才開(kāi)始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。這就促進(jìn)科技工作者做出很大努力，確保電網(wǎng)的有序合理的進(jìn)行。

2.繼電保護(hù)的基本要求

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求包括選擇性和速動(dòng)性。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)不僅要有選擇地切除故障路線(xiàn)，而且要在保障可靠性和穩(wěn)定性的前提下盡量快速地執(zhí)行，以最大限度地減少故障造成的損失。這種在電流瞬時(shí)增大時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)就是電流速斷保護(hù)。傳統(tǒng)的速斷裝置是在離線(xiàn)狀態(tài)下，假定工作在最大運(yùn)行方式下，線(xiàn)路末端發(fā)生短路時(shí)確定出整定值并讓設(shè)備依據(jù)這個(gè)值來(lái)進(jìn)行保護(hù)工作。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，其規(guī)模越來(lái)越大，而且處在不斷地變化之中，使電力系統(tǒng)故障變得多種多樣，這使得傳統(tǒng)的速斷保護(hù)裝置顯得力不從心。一方面，整定值雖然相對(duì)合理，但與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)仍有區(qū)別，它必將導(dǎo)致保護(hù)裝置不能總是運(yùn)行在最佳狀態(tài)；另一方面，整定值是假設(shè)工作在最大運(yùn)行方式下得到的，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在其它（或最小）運(yùn)行方式時(shí)，保護(hù)可能失效。自適應(yīng)電流速斷保護(hù)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，它的特點(diǎn)是可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和故障狀態(tài)實(shí)時(shí)改變保護(hù)性能和整定值。這種集實(shí)時(shí)信息采集、信號(hào)處理及微機(jī)繼電保護(hù)等新技術(shù)于一體的技術(shù)裝置很好地解決了上述問(wèn)題。

3.繼電保護(hù)安全運(yùn)行要求

3.1一般性檢查的重要性

一般性檢查在現(xiàn)場(chǎng)是容易被忽略的項(xiàng)目，工作人員應(yīng)該認(rèn)真去做。一般性檢查大致包括以下兩個(gè)方面：首先清點(diǎn)連接件是否緊固焊接點(diǎn)是否虛焊等機(jī)械特性?，F(xiàn)在保護(hù)屏后的端子排端子螺絲非常多，特別是新安裝的保護(hù)屏經(jīng)過(guò)運(yùn)輸搬運(yùn)，大部分螺絲已經(jīng)松動(dòng)，在現(xiàn)場(chǎng)就位以后，必須認(rèn)認(rèn)真真一個(gè)不漏地緊固一遍，否則就是保護(hù)拒動(dòng)，誤動(dòng)的隱患。其次是應(yīng)該將裝置所有的插件拔下來(lái)檢查一遍，將所有的芯片按緊，螺絲擰緊并檢查虛焊點(diǎn)。在檢查中，還必須將各元件保護(hù)屏、控制屏、端子箱的螺絲緊固作為一項(xiàng)重要工作來(lái)落實(shí)。

3.2繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)

將整組試驗(yàn)和電流回路升流試驗(yàn)放在本次檢驗(yàn)最后進(jìn)行，這兩項(xiàng)工作完成后，嚴(yán)禁再拔插件、改定值、改定值區(qū)、改變二次回路接線(xiàn)等工作網(wǎng)。電流回路升流和電壓回路升壓試驗(yàn)，也必須在其它試驗(yàn)項(xiàng)目完成后最后進(jìn)行。在定期檢驗(yàn)中，經(jīng)常在檢驗(yàn)完成后或是設(shè)備進(jìn)入熱備狀態(tài)，或是投入運(yùn)行而暫時(shí)沒(méi)負(fù)荷，在這種情況下是不能測(cè)負(fù)荷向量和打印負(fù)荷采樣值的。

3.3工作記錄和檢查習(xí)慣

工作記錄必須認(rèn)真、詳細(xì)，真實(shí)地反映工作的一些重要環(huán)節(jié)，這樣的工作記錄應(yīng)該說(shuō)是一份技術(shù)檔案，在日后的工作中是非常有用的。繼電保護(hù)工作記錄應(yīng)在規(guī)程限定的內(nèi)容以外，認(rèn)真記錄每一個(gè)工作細(xì)節(jié)、處理方法。工作完成后認(rèn)真檢查一遍所接觸過(guò)的設(shè)備是一個(gè)良好的習(xí)慣，它往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些工作中的疏漏，對(duì)于每一位繼電保護(hù)工作人員來(lái)說(shuō)都應(yīng)該養(yǎng)成這一良好的工作習(xí)慣。

3.4接地問(wèn)題

保護(hù)屏各裝置機(jī)箱的接地問(wèn)題，必須接在屏內(nèi)的銅排上，一般生產(chǎn)廠家已做得較好，只需認(rèn)真檢查。最重要的是，保護(hù)屏內(nèi)的銅排是否能可靠地接入地網(wǎng)，應(yīng)該用較大截面的銅鞭或?qū)Ь€(xiàn)可靠緊固在接地網(wǎng)上，并且用絕緣表測(cè)電阻是否符合規(guī)程要求。

4.新技術(shù)在繼電保護(hù)中應(yīng)用

微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異地發(fā)展以及微機(jī)繼電保護(hù)的廣泛應(yīng)用，新的控制理論和方法被不斷應(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù)中，希望取得更好的保護(hù)效果，從而推動(dòng)微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了一些引人注目的新趨勢(shì)。

4.1繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活發(fā)生了翻天覆地的變化。也為微機(jī)繼電保護(hù)提供了強(qiáng)有力的通信支持。到目前為止除了差動(dòng)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于快速、準(zhǔn)確地切除故障元件，盡量縮小事故范圍，其主要原因是缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳的聯(lián)網(wǎng)手段。實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，將每一點(diǎn)的保護(hù)裝置都串聯(lián)起來(lái)，統(tǒng)一由主站協(xié)調(diào)管理，即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化，可以在最短的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確地判斷出故障的性質(zhì)、位置及故障參數(shù)的檢測(cè)、發(fā)生故障的原因等，并在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出指令給相應(yīng)的保護(hù)裝置，快速切除故障，縮小故障的范圍，提高整個(gè)系統(tǒng)安全性、可靠性。

4.2自適應(yīng)控制技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

自適應(yīng)繼電保護(hù)的思想是使保護(hù)能盡可能地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種變化，進(jìn)一步改善保護(hù)的性能。自適應(yīng)繼電保護(hù)具有改善系統(tǒng)的響應(yīng)、增強(qiáng)可靠性和提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)，在輸電線(xiàn)路的距離保護(hù)、變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、自動(dòng)重合閘等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。

4.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，為繼電保護(hù)的發(fā)展注入了活力?；谏锷窠?jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布式存儲(chǔ)信息、并行處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn)。其應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速，目前主要集中在人工智能、信息處理、自動(dòng)控制和非線(xiàn)性?xún)?yōu)化等問(wèn)題。近幾年來(lái)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障類(lèi)型的判別、故障距離的測(cè)定、方向保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)等。如用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓輸電線(xiàn)路的方向保護(hù)，提出用BP模型作為方向保護(hù)的方向判別元件。研究結(jié)果表明，該方向判別元件能準(zhǔn)確、快速地判別出故障的方向。該方法充分說(shuō)明了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的強(qiáng)大的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和模式識(shí)別能力。

4.4變電所繼電保護(hù)綜合自動(dòng)化技術(shù)

目前，廣泛應(yīng)用的變電站繼電保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)為常規(guī)自動(dòng)化系統(tǒng)，是應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息采集和處理技術(shù)、通信技術(shù)，代替人工對(duì)變電所進(jìn)行正常運(yùn)行的監(jiān)視、控制、操作、測(cè)量、記錄和統(tǒng)計(jì)分析、故障狀態(tài)的監(jiān)視、報(bào)警和事件順序記錄與運(yùn)行操作，大多不涉及繼電保護(hù)、緊急控制、故障錄波、RTU、維修狀態(tài)信息處理等功能，整體功能相對(duì)簡(jiǎn)單。現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為改變變電所目前保護(hù)、監(jiān)控和計(jì)量裝置等系統(tǒng)相互分割的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)支撐。隨著高壓、超高壓電力網(wǎng)的發(fā)展，繼電保護(hù)和綜合自動(dòng)化的緊密結(jié)合己成為可能，它表現(xiàn)在集成與資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享。以遠(yuǎn)方終端單元（RTU）、微機(jī)保護(hù)裝置為核心，將繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、計(jì)費(fèi)等功能納入微機(jī)系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，能夠大大降低設(shè)備投資和變電所的占地面積，提高一次設(shè)備的可靠性。隨著微機(jī)性?xún)r(jià)比的不斷提高，通信技術(shù)的迅速發(fā)展，以及標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)約的陸續(xù)推出，變電站綜合自動(dòng)化成了必然發(fā)展趨勢(shì)。

5.結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)設(shè)備不斷改進(jìn)，電壓等級(jí)不斷提高，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行就顯得尤為重要。繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)最重要的組成部分，其安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行就成為電力系統(tǒng)最為關(guān)注的問(wèn)題。

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