多功能多功能繼電保護(hù)及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)用

王毅國(guó)

摘要：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能配置在現(xiàn)階段能滿足變電站運(yùn)行的基本要求，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)的運(yùn)行和管理對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將提出更多的要求，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能將不斷豐富和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：多功能繼電保護(hù)自動(dòng)化 教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

在供電系統(tǒng)中，輸送電力的設(shè)備中最重要的是電力變壓器，電力變壓器一旦出現(xiàn)故障會(huì)直接影響設(shè)備的工作與區(qū)域用電，危害電力系統(tǒng)的安全持續(xù)運(yùn)行，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。電力變壓器工作時(shí)一般都是二十四小時(shí)連續(xù)工作，工作強(qiáng)度非常大，通常會(huì)出現(xiàn)故障，尤其是大容量變壓器出現(xiàn)故障，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。隨著核電、水電等供電系統(tǒng)快速發(fā)展當(dāng)今社會(huì)，對(duì)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求，需要更好的多功能繼電保護(hù)。因此，要增強(qiáng)電力變壓器多功能繼電保護(hù)裝置的安全與功能，確保電力系統(tǒng)得以安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、變電站自動(dòng)化供電系統(tǒng)

1.1 供電系統(tǒng)

以前變電站監(jiān)控系統(tǒng)( RTU )采用二次電源供電模式, 即交流、直流經(jīng)過濾波切換, 再通過開關(guān)電源隔離后給測(cè)控單元供電。這種供電模式從一定程度上保證了測(cè)控單元不受外部沖擊電壓的影響,但是從運(yùn)行實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看, 開關(guān)電源一般四年就到壽命期了, 并且由于開關(guān)電源采用風(fēng)扇散熱方式, 在夏季容易由于風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)而輸出不穩(wěn)定, 影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

為了提高系統(tǒng)供電的可靠性并加強(qiáng)對(duì)供電的監(jiān)視, 系統(tǒng)電源增加電源切換的信號(hào)輸出, 便于及時(shí)有效的監(jiān)視系統(tǒng)供電狀態(tài)。在保證二次供電的基礎(chǔ)上, 改變現(xiàn)在開關(guān)電源風(fēng)扇散熱的方式, 改為系統(tǒng)自循環(huán)散熱, 減少電源故障幾率, 提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。

隨著測(cè)控單元面向?qū)ο蟮哪Ｊ匠霈F(xiàn)以及電源變換技術(shù)的提高, 測(cè)控單元可以經(jīng)過一個(gè)空開直接接220V 供電, 一個(gè)測(cè)控單元一個(gè)空開獨(dú)立控制, 空開額定電流選擇2A 即可保證測(cè)控單元不會(huì)受到?jīng)_擊電壓影響, 同時(shí)在交直流切換電源前端增加電源三級(jí)防雷可有效保證測(cè)控單元的安全運(yùn)行。

1.2繼電器：

與接觸器的工作原理基本相同。但是也有不同點(diǎn)，因?yàn)榻佑|器的主觸頭是可以通過大電流的，但是繼電器的卻只允許通過小電流。所以，繼電器一般在控制系統(tǒng)中只能應(yīng)用于控制電路里面進(jìn)行延時(shí)，隔離，遙控檢測(cè)電路從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)線路以此保證安全性甚至以小電流控制大電流等功能（如圖二、圖三所示）。通常按照電氣性質(zhì)分為電氣量（如電流、電壓、頻率等）和非電氣量（如溫度，壓力、速度等），除此之外還可以根據(jù)工作原理分為：電磁式、固態(tài)式、時(shí)間控制式、溫度感應(yīng)調(diào)控式、環(huán)境風(fēng)速感應(yīng)式、以及其他光度聲度加速的等感應(yīng)式繼電器。由于繼電器兼具反應(yīng)敏捷，工作性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用，占據(jù)體積小巧等特性被大量應(yīng)用在日常生活的電力保護(hù)，自動(dòng)化控制，遙控檢測(cè)等機(jī)械裝置中。

（圖二：常見空氣式時(shí)間控制功能及電氣工作結(jié)構(gòu)圖）

（圖三：延時(shí)功能繼電器控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖）

三、多功能繼電保護(hù)

（一）多功能繼電保護(hù)的特點(diǎn)與要求

多功能繼電保護(hù)裝置是目前人們采用的最普遍的裝置，自多功能繼電保護(hù)裝置應(yīng)用開始，短時(shí)間內(nèi)就得到廣泛利用，主要是由其特點(diǎn)決定的。多功能繼電保護(hù)的特點(diǎn)是可靠性高、

實(shí)用性強(qiáng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。多功能繼電保護(hù)應(yīng)用的裝置是配置合理并且科學(xué)技術(shù)含量高的多功能繼電保護(hù)裝置。多功能繼電保護(hù)的信息管理技術(shù)采用方法庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)，整個(gè)信息管理系統(tǒng)由傳統(tǒng)的分散式傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)榧惺竭\(yùn)輸。各種新技術(shù)與新系統(tǒng)的使用使多功能繼電保護(hù)的可靠性增強(qiáng)。多功能繼電保護(hù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用，使供電系統(tǒng)中出現(xiàn)的實(shí)際問題，能夠通過系統(tǒng)有效的對(duì)各個(gè)部分中的各類數(shù)據(jù)及時(shí)使用和共享，更方便工作人員的操作，因此多功能繼電保護(hù)的實(shí)用性也得到增強(qiáng)。隨著電子技術(shù)與信息化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用，供電系統(tǒng)也及時(shí)的根據(jù)實(shí)際情況采用了新的信息化技術(shù)。通過電子信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)╇娤到y(tǒng)的電力變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行二十四小時(shí)無人監(jiān)控。最先進(jìn)的是通過運(yùn)行狀態(tài)分析，能夠發(fā)現(xiàn)電力變壓器的隱形故障，及時(shí)的在大的故障產(chǎn)生前把隱形故障排除，保障了供電系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

現(xiàn)代的多功能繼電保護(hù)雖然有著非常好的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)裝置的要求更高，沒有好的多功能繼電保護(hù)裝置，多功能繼電保護(hù)的特點(diǎn)與性能就不能完全發(fā)揮。多功能繼電保護(hù)裝置最基本的要求就是靈敏性與可靠性。供電系統(tǒng)一般要求多功能繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試等全部要正確無誤，還要求組成多功能繼電保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠。多功能繼電保護(hù)裝置也需要定期的進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)檢查與保養(yǎng)，盡量提高供電系統(tǒng)變壓器多功能繼電保護(hù)的可靠性。

（二）多功能繼電保護(hù)措施

1.瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是供電系統(tǒng)電力變壓器油箱的主要保護(hù)措施，能夠在變壓器油箱發(fā)生內(nèi)部故障的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)。變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障一般會(huì)引起油面降低，瓦斯繼電器的能夠平衡錘的力矩會(huì)發(fā)生變化而降落，從而接通上下觸點(diǎn)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。供電系統(tǒng)的電力變壓器發(fā)生突發(fā)性的嚴(yán)重事故的時(shí)候，也會(huì)有相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施。變壓器的最嚴(yán)重故障為油箱漏油，油箱漏油會(huì)使變壓器發(fā)生爆炸，導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)癱瘓。漏油使電力變壓器的液面會(huì)發(fā)生較大的變化，繼電器的上下觸點(diǎn)也能夠接觸，初步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。隨著漏油的繼續(xù)，油位降低到一定數(shù)值，繼電器能夠自動(dòng)跳閘保護(hù)整個(gè)供電系統(tǒng)，避免大的損失產(chǎn)生。供電系統(tǒng)的電力變壓器大多在0.8MVA以上，都應(yīng)該配備瓦斯保護(hù)裝置。

2.差動(dòng)保護(hù)

供電系統(tǒng)的變壓器內(nèi)部引出線短路，絕緣套管相間短路故障發(fā)生時(shí)，變壓器內(nèi)的匝間出現(xiàn)問題時(shí)，繼電系統(tǒng)都會(huì)及時(shí)啟動(dòng)電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)勢(shì)是能夠準(zhǔn)確的定位故障發(fā)生的位置，及時(shí)分析出發(fā)生故障的類型，然后馬上調(diào)用內(nèi)部已經(jīng)編訂好的程序，根據(jù)故障的情況發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警措施。如果故障程度比較輕，差動(dòng)保護(hù)可以預(yù)警后并延長(zhǎng)故障繼續(xù)發(fā)生的時(shí)間，為專業(yè)人員的維修提供一定的時(shí)間差，同時(shí)差動(dòng)保護(hù)還可以利用已經(jīng)編好的程序，對(duì)小型故障進(jìn)行自動(dòng)的排除等。如果故障程度比較嚴(yán)重，差動(dòng)保護(hù)會(huì)直接報(bào)警并且斷電，避免短路后經(jīng)濟(jì)損失情況的發(fā)生。由于差動(dòng)保護(hù)具有以上的優(yōu)勢(shì)，目前供電系統(tǒng)廣泛采用該技術(shù)，它將成為未來多功能繼電保護(hù)的一種趨勢(shì)。

3. 過電流保護(hù)

過電流保護(hù)是作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)后備保護(hù)，可以準(zhǔn)確反應(yīng)出變壓器短路所導(dǎo)致的過電流。過電流保護(hù)裝置一般是裝在電力變壓器的電源側(cè)，并且根據(jù)變壓器的要求裝配不同的保護(hù)裝置。升降壓變壓器處可以裝配復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，大接地電流系統(tǒng)中，可以在變壓器外部裝配零序電流保護(hù)，作為主變壓器保護(hù)的后備保護(hù)。過電流保護(hù)的具體啟動(dòng)方式應(yīng)該根據(jù)相配備的變電器的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理選擇，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)供電系統(tǒng)的不同需求裝配不同的 過電流保護(hù)裝置。

4.過勵(lì)磁保護(hù)

現(xiàn)代供電系統(tǒng)由與工作電壓過高，電力變壓器的額定磁密接近飽和。頻率降低時(shí)與電壓升高時(shí)，變壓器都很容易出現(xiàn)過勵(lì)磁，導(dǎo)致鐵心的溫度上升影響絕緣性能。安裝勵(lì)磁保護(hù)裝置，可將變壓器的過勵(lì)磁引起的過電流反映出來，從而可防止變壓器絕緣老化，提高變壓器的使用效能。

5.過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)能夠反應(yīng)變壓器正常運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的過負(fù)荷情況。過負(fù)荷裝置僅在變壓器有可能過負(fù)荷的情況下才裝設(shè)，通常能夠檢測(cè)出過負(fù)荷的信號(hào)。它的基本工作原理為：一相上進(jìn)行一個(gè)電流繼電器的裝設(shè)，并經(jīng)過一定時(shí)間延長(zhǎng)動(dòng)作于信號(hào)來進(jìn)行過負(fù)荷保護(hù)

總結(jié)：“理論結(jié)合實(shí)際才能實(shí)現(xiàn)理論研究指導(dǎo)的功能最大化”，這是所有研究人員，乃至技術(shù)性教學(xué)工作都應(yīng)該時(shí)刻遵守的指導(dǎo)方針，所以為了順應(yīng)現(xiàn)在多功能多功能繼電保護(hù)及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)用在實(shí)際生活方方面面的大趨勢(shì)下，我們有必要深入研究繼電保護(hù)與自動(dòng)化系統(tǒng)，切實(shí)做好理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用工作。