試論電力系統(tǒng)繼電保護(hù)干擾原因及其防護(hù)方法

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，我國的電力工業(yè)也取得了長遠(yuǎn)的發(fā)展和進(jìn)步。隨著我國電力的發(fā)展，對電力系統(tǒng)的技術(shù)要求也越來越嚴(yán)格。通過例舉繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)和要求，提出在電力系統(tǒng)中加強(qiáng)電力保護(hù)的作用，繼而提出我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中常見的干擾原因，并針對這些干擾原因提出相關(guān)的防護(hù)方法和措施，從而更好地保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；干擾；電力系統(tǒng)；防護(hù)

作者簡介：王晨艷（1979-），女，江蘇蘇州人，江蘇省電力公司檢修分公司蘇州檢修分部，助理工程師。（江蘇 蘇州 215131）

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0243-02

繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的二次系統(tǒng)，在其中占有非常重要的位置。通過電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)能夠保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。近幾年來，隨著我國電力的改革和發(fā)展，我國電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置已經(jīng)由原來的傳統(tǒng)的保護(hù)發(fā)展到在電力系統(tǒng)中大量使用集成電路，從而加強(qiáng)電力系統(tǒng)的保護(hù)。對此，加強(qiáng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)對保障我國電網(wǎng)的正常、高效運(yùn)行有著重要的作用。

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)與要求

在實(shí)際的繼電保護(hù)裝置中，通常由三個部分構(gòu)成：測量、邏輯與執(zhí)行。其關(guān)系由圖1表示：

在整個繼電保護(hù)過程中，在輸入相關(guān)的信號之后通過傳感器，在給定的值測定，如果當(dāng)外界的值超過設(shè)定的值，那么測量部分就會通過系統(tǒng)傳遞給邏輯部分，通過邏輯部分的邏輯分析確定采用哪種方案進(jìn)行解決，最后將信息傳遞給執(zhí)行部分，通過執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令，以此達(dá)到保護(hù)電力系統(tǒng)裝置的目的。

而繼電保護(hù)通常具備以下幾點(diǎn)要求：

1.選擇性要求

即是指在繼電保護(hù)裝置中，在進(jìn)行保護(hù)的時候只針對發(fā)生故障的元件，將其從系統(tǒng)中剔除，以此保障整個系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.速動性的要求

是指在在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置能在第一時間切除故障源頭，從而保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.靈敏性的要求

是指繼電保護(hù)裝置對在其范圍內(nèi)或者是在不正常的狀態(tài)下能作出比較靈敏的反應(yīng)。

4.可靠性的要求

是指對繼電保護(hù)裝置自身的質(zhì)量要求高。通過高質(zhì)量的繼電保護(hù)裝置能夠保證系統(tǒng)的正常和安全運(yùn)行。

二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用

隨著我國電力設(shè)施的投入，加強(qiáng)對電力設(shè)施的保護(hù)已經(jīng)成為我國電力系統(tǒng)的重點(diǎn)，而造成我國電力設(shè)施的損壞包括很多原因，所以加強(qiáng)繼電保護(hù)對于維護(hù)我國國民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行、保障居民的正常生活有著很重要的作用。而隨著我國繼電保護(hù)在智能保護(hù)方面的大力應(yīng)用，保證系統(tǒng)在遭受干擾的時候能夠快速對系統(tǒng)作出反應(yīng)，以保障電力的正常運(yùn)行、減少居民的停電范圍具有重要的作用。

三、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)干擾的原因

造成繼電保護(hù)的干擾原因很多，總結(jié)起來主要有以下幾個方面：

1.天氣干擾

在整個電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中，由于我國的變電站在地理等方面的特殊環(huán)境，導(dǎo)致變電站很容易遭受雷擊等自然災(zāi)害的影響。而變電站的接地線往往具有高阻抗等特性，這樣在發(fā)生雷雨天氣的時候，一旦遭到雷擊，其產(chǎn)生的電流就會非常高頻，從而進(jìn)一步導(dǎo)致變電站的暫態(tài)的電位出現(xiàn)異常升高，這樣就很容易造成繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生不當(dāng)操作，從而影響對整個電路回路的控制，同時造成保護(hù)設(shè)施設(shè)備的相關(guān)破壞。

2.高頻干擾

在整個電網(wǎng)的運(yùn)行中，隔離開關(guān)操作緩慢，容易造成電弧閃絡(luò)的現(xiàn)象。如果在這其中進(jìn)行電壓操作，很容易導(dǎo)致高頻電流的產(chǎn)生，而一旦產(chǎn)生高頻電流，在電流通過母線的時候就會由于高電流產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場與電場，這樣就會對正在工作中的繼電保護(hù)產(chǎn)生很大的干擾和影響，而一旦這種干擾的水平超過裝置自身設(shè)定的水平，繼電保護(hù)就不能在正常的情況下工作，從而導(dǎo)致整個保護(hù)裝置在正常情況下出現(xiàn)相應(yīng)的出口邏輯，這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至破壞系統(tǒng)。

3.直流電源干擾

在電網(wǎng)運(yùn)行中，一旦在其中產(chǎn)生接地的故障，就會導(dǎo)致變電站中的電流經(jīng)過變電站接地措施直接流向接地故障中去，同時由于接地地網(wǎng)中的電阻為高抗阻，使得變電站中的地網(wǎng)電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大地的電位，而電位的值又決定著地網(wǎng)接地的電阻和電流在入地中的大小，按照測算，其產(chǎn)生的電位值可達(dá)故障電10kV/1000A。在直流的回路上發(fā)生的故障或者是由于其他的原因?qū)е碌碾娏髦袛嗟闹饕蓴_來自于直流電及其恢復(fù)，而由于抗干擾的電容以及其分布受不同位置的影響，這樣就導(dǎo)致直流電在回復(fù)過程中的時間不一定，有可能很長，也有可能很短。而一旦在這個過程中，由于直流電源恢復(fù)造成的不穩(wěn)定，就使得電子設(shè)備的反應(yīng)裝置發(fā)生畸變，同時造成繼電保護(hù)中的暫態(tài)電位變差，使得電纜層與屏蔽層在這個時候出現(xiàn)工頻電流，使回路受到干擾，甚至燒壞屏蔽層，從而影響整個系統(tǒng)的保護(hù)。

4.輻射干擾

輻射干擾已經(jīng)成為現(xiàn)階段干擾的重要來源。由于我國計算機(jī)的普及以及通訊市場的大力發(fā)展，我國移動設(shè)備的輻射也變得越來越嚴(yán)重。而當(dāng)前我國電力系統(tǒng)的周邊會聚集大量的移動設(shè)備，這就導(dǎo)致電網(wǎng)的周邊會產(chǎn)生巨大的磁場和輻射，通過繼電保護(hù)信號的接收有可能接收到虛假信號，這樣就導(dǎo)致繼電保護(hù)產(chǎn)生錯誤的動作，從而對整個電網(wǎng)的運(yùn)行帶來很大的麻煩。

5.靜電放電干擾

電網(wǎng)設(shè)備離不開工作人員的檢修，而由于天氣的原因，工作人員很容易產(chǎn)生靜電，在進(jìn)行操作的時候，將這些靜電通過操作帶到保護(hù)裝置中，這樣很容易造成裝置的損壞，同時由于靜電的原因產(chǎn)生輻射，導(dǎo)致裝置的邏輯混亂，從而給電力系統(tǒng)帶來不必要的麻煩。

四、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)防護(hù)方法

1.降低接地電阻

為改變由于變化產(chǎn)生的暫態(tài)的電位差，就需要在實(shí)際的電力系統(tǒng)工作中盡可能降低一次設(shè)備的電阻，如經(jīng)常使用到的避雷器、電流和電壓互感器等設(shè)備。將這些組成一個低電阻的接地網(wǎng)可以有效降低電流，同時降低二次回路及其設(shè)備對裝置的干擾。

2.接地措施

接地措施的主要目的是降低電位差。因?yàn)樵谙到y(tǒng)中不能保證在接地網(wǎng)絡(luò)中做到全部都屬于等電位，因?yàn)樵诓煌奈恢脮a(chǎn)生不同的電位差，同時電位差的大小與接地網(wǎng)中流入的電流成正比例關(guān)系。而產(chǎn)生高電位差主要是產(chǎn)生在高頻同軸的電纜中。在實(shí)際的案例中，產(chǎn)生高電壓主要來自隔離開關(guān)和啟?？漳妇€的一端。要解決這個問題，其主要采取兩方面的措施：首先是在開關(guān)場一端，采用濾波器進(jìn)行二次接地；其次是在控制室內(nèi)對高頻電纜的屏蔽層采取保護(hù)屏接地銅排，通過這兩種方式和措施能夠有效防范高電位對裝置干擾。

3.構(gòu)造等電位面

在某些系統(tǒng)中會較多地采用裝置保護(hù)系統(tǒng)。這樣就需要解決在如此高集中的保護(hù)裝置中如何保護(hù)可能由于不同電位帶來的裝置受損。這就需要構(gòu)建保護(hù)裝置的等電位，使得電位的不同變化不會造成對保護(hù)裝置的干擾。其具體采用的方式是首先將各保護(hù)屏中的銅排進(jìn)行首尾之間的連接，二是將電纜層做成一個框架。這個框架由裸銅線或者是銅排進(jìn)行連接，使得各個保護(hù)屏與這個框架相連。

4.采用UPS電源系統(tǒng)措施

UPS主要是以逆變器為主組成的恒壓恒頻系統(tǒng)。由于在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的直流電回流形成的高電壓導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，這樣很容易造成裝置受損。UPS系統(tǒng)正是結(jié)合這個原因，采用給裝置供電的方法，能夠有效預(yù)防由于斷電、脈沖干擾、電壓波動、電壓低落等原因帶來的影響，從而更好地保護(hù)裝置。

5.采用智能監(jiān)測，提高人機(jī)交互的可靠性

隨著計算機(jī)的普及與智能系統(tǒng)的運(yùn)用，使得對電網(wǎng)的監(jiān)控變得越來越簡單化和系統(tǒng)化。在采用智能監(jiān)測的同時，提高人機(jī)交互的可靠性，通過智能監(jiān)測對電力系統(tǒng)裝置中的零件溫度、震動等安全系數(shù)的合理監(jiān)測，從而提高整個系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)測功能。

6.引進(jìn)新技術(shù)

隨著我國與國際社會的接軌，我國與國外相關(guān)電力技術(shù)的差距也越來越小。但是在高技術(shù)的細(xì)節(jié)領(lǐng)域與國外還有一定的距離，比如信號處理、傳感器等方面。根據(jù)繼電保護(hù)自身的特點(diǎn)，通過引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)提高我國繼電保護(hù)的水平，以此保證我國電網(wǎng)的安全性和準(zhǔn)確性。同時加強(qiáng)多學(xué)科在電網(wǎng)中的運(yùn)用，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊規(guī)則等，通過這些新技術(shù)加強(qiáng)對繼電保護(hù)故障的檢測和判斷，從而更加快速地處理電力故障，具有重要的作用。

7.完善制度建設(shè)，加強(qiáng)安全意識

從現(xiàn)行的繼電保護(hù)來看，仍然存在著很多的問題。通過建立完善的安全操作制度才能保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。采用對繼電保護(hù)工作設(shè)立相關(guān)的日志、日記進(jìn)行記錄，同時制定考核制度，以此規(guī)范相關(guān)安全操作，堅決杜絕在不進(jìn)行任何處理的情況下進(jìn)入現(xiàn)場，從而給整個電網(wǎng)系統(tǒng)帶來可能的危害。同時制定相應(yīng)的獎懲措施，提高員工的積極性和責(zé)任意識。

五、結(jié)束語

加強(qiáng)和提高繼電保護(hù)裝置的安全性保護(hù)，通過對可能給繼電保護(hù)帶來干擾的原因進(jìn)行不同的和實(shí)際的分析，同時針對這些干擾制定出不同的防范措施，對于加強(qiáng)國家電網(wǎng)的安全運(yùn)行、提高居民的用電有著重要的實(shí)踐意義，也能更好地促進(jìn)我國電力工業(yè)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）