淺析繼電保護(hù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

梁朝圣

摘要：由于電氣機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，設(shè)備故障率比較高，為了保證電網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要提高電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備的可靠性。在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)所發(fā)揮的作用是不容忽視的，采用自動(dòng)化策略提升繼電保護(hù)的功能，適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的需要

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；自動(dòng)化；繼電保護(hù)技術(shù)

1、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)概述

1.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行中相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)配以及控制的集成系統(tǒng)，是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)等的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是目前電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的自動(dòng)化系統(tǒng)之一，也為促進(jìn)電力自動(dòng)化發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

目前我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化分為兩種，包括集中智能以及分散智能。其中集中智能主要用于電網(wǎng)故障發(fā)生后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重組、隔離以及恢復(fù)供電，在這個(gè)集中智能模式下，電網(wǎng)隔離與恢復(fù)主要是通過電網(wǎng)調(diào)度實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)這一操作的過程中，對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的通信具有較高的要求。采用這種配電網(wǎng)自動(dòng)化模式，系統(tǒng)終端設(shè)備就地執(zhí)行功能弱，一般只負(fù)責(zé)信號(hào)的采集。分散智能配電網(wǎng)自動(dòng)化，通過分段器以及重合器的相互配合，控制重合器重合的系數(shù)，并根據(jù)重合的時(shí)間對(duì)饋線實(shí)施自動(dòng)的隔離，并自動(dòng)恢復(fù)沒有發(fā)生故障區(qū)域中的供電。

1.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

作為一個(gè)新型的集成系統(tǒng)，電力配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成包括故障自動(dòng)定位系統(tǒng)、一次設(shè)備系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主控站系統(tǒng)等。

一次設(shè)備包括重合分?jǐn)嗥鳌⒅睾掀?、環(huán)網(wǎng)柜等，這些設(shè)備共同構(gòu)成配電網(wǎng)一次設(shè)備系統(tǒng)，也是整個(gè)一次設(shè)備實(shí)施調(diào)令的基礎(chǔ)，并具備一定的智能性，利用通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)控。配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)具有通信距離短、通信點(diǎn)分散、通信速率要求低、產(chǎn)生的信息量小等特點(diǎn)，為了滿足配電自動(dòng)化系統(tǒng)的需求，其通信系統(tǒng)需要具有較強(qiáng)的抗干擾能力以及可靠性，這樣才能適應(yīng)惡劣的工作運(yùn)行環(huán)境。故障自動(dòng)定位系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中重要的組成部分，用于系統(tǒng)中設(shè)備、線路發(fā)生故障的準(zhǔn)確位置，并將這些故障信息傳遞給控制中心。將GIS與故障信號(hào)信息相結(jié)合，對(duì)了解故障發(fā)生的時(shí)間、位置具有很重要的意義。

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主站系統(tǒng)主要是由主站軟件以及操作平臺(tái)組成，通過對(duì)主站系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)實(shí)施管理與維護(hù)，并實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)中相關(guān)資源的傳輸、共享以及交互。

2 繼電保護(hù)技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1 繼電保護(hù)技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行中運(yùn)用的重要性

在電網(wǎng)運(yùn)行中，被繼電保護(hù)裝置保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置會(huì)對(duì)發(fā)生故障元件相鄰的元件斷路器發(fā)出跳閘的指令，及時(shí)把故障元件和系統(tǒng)隔開，這樣既能在最大程度上讓故障元件免受再次損害，更能減少電力系統(tǒng)元件的本身傷害，降低因故障產(chǎn)生事故的影響。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行異常時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并且能夠根據(jù)不同異常情況發(fā)出不同的信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，繼電保護(hù)裝置對(duì)于有些異常情況還能自行的調(diào)整。在發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能及時(shí)把發(fā)生故障的部分與系統(tǒng)隔離，保證沒有發(fā)生故障部分正常運(yùn)行，這樣就能縮小事故的范圍，降低給電力系統(tǒng)帶來(lái)的損失。繼電保護(hù)裝置還可以在電網(wǎng)運(yùn)行中起到監(jiān)控作用，它能及時(shí)反映系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的電流電壓情況，以此可清晰地判斷出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)?？梢哉f(shuō)，繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置是整個(gè)電力系統(tǒng)中重要的結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)有關(guān)資料顯示，近幾年，我國(guó)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障有一部分就是來(lái)自于繼電保護(hù)裝置引起的，這些故障影響了整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也使電力企業(yè)蒙受巨大的損失。所以，對(duì)于繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的檢修顯得尤為必要。

2.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化繼電保護(hù)技術(shù)存在的問題

我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建立的時(shí)間尚短，雖然已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但在一些地方還有待提高，具體不足表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中一些繼電保護(hù)設(shè)備相對(duì)陳舊，一些地區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)中的繼電器還采用老式的繼電器，在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中沒有足夠的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，不能確保保護(hù)動(dòng)作及時(shí)完成，更是容易發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)，這樣就會(huì)導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大；（2）在配電環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，目前繼電保護(hù)嚴(yán)重缺乏，主要以負(fù)荷開關(guān)為主，當(dāng)環(huán)網(wǎng)發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)癱瘓，還需要人工現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)才能恢復(fù)，這也與配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)目標(biāo)相違背。（3）配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的校驗(yàn)系統(tǒng)存在漏洞，系統(tǒng)中的保護(hù)裝置在操作方面由于某些因素的影響會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)，這里所說(shuō)的因素主要是裝置本身的原因。所以只有對(duì)繼電保護(hù)裝置的校驗(yàn)加以重視，提高校驗(yàn)的質(zhì)量，保證相關(guān)的參數(shù)以及質(zhì)量的可靠性。

2.3 繼電保護(hù)技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用手段

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中繼電保護(hù)的方法主要包括重合器與分?jǐn)嗥髋浜?、重合器與熔斷器配合、FTU繼電保護(hù)三種方式。

重合器與分?jǐn)嗥髋浜戏绞剑涸谂潆娋W(wǎng)出現(xiàn)故障后，重合器就會(huì)重合，分?jǐn)嗥饔涗浿睾掀髦睾系拇螖?shù)，并且能夠在重合器達(dá)到預(yù)定的重合次數(shù)后自動(dòng)分閘，同時(shí)閉鎖在分閘狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障發(fā)生區(qū)域段的有效隔離。

重合器與熔斷器配合方式：重合器在配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)就會(huì)重合，并且重合器的開斷具有雙時(shí)性特征，在這個(gè)過程中就會(huì)產(chǎn)生大量的電流。當(dāng)大電流通過熔斷器時(shí)，如果超過熔斷器允許的承受范圍，熔斷器中的熔絲就會(huì)被熔斷，這樣就能將故障區(qū)域隔離。一般來(lái)說(shuō)，熔斷器需要設(shè)置在線路的末端或者是變壓器的高壓側(cè)。

基于FTU繼電保護(hù)：FTU是裝設(shè)在各分?jǐn)嚅_關(guān)上的饋線終端單元，一般是通過FTU采集故障前的電流、電壓等重要信息，并通過通信通道將這些信息上傳到主站，主站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定故障區(qū)并制定恢復(fù)供電策略，最后通過遙控各開關(guān)隔離故障區(qū)并恢復(fù)對(duì)非故障區(qū)的供電。

繼電保護(hù)技術(shù)提供直觀的操作檢查范圍，又能為繼電保護(hù)的更新提供有力的支持。發(fā)展繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬，分析出電力系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障，提前預(yù)防；第二，一旦事故發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)裝置不但可以反映出故障，也可以反映出故障的起因，具體時(shí)間地點(diǎn)，這樣更有利于故障的處理。現(xiàn)在人們?cè)缫堰M(jìn)入了信息化時(shí)代，在電力系統(tǒng)的各個(gè)組成單位之間可以通過網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)信息資源共享。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)技術(shù)，還可以簡(jiǎn)化繁雜的繼電保護(hù)線路，更便于施工。

繼電保護(hù)技術(shù)的智能化發(fā)展是現(xiàn)在電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，我國(guó)在20世紀(jì)90年代初，就開始了電力系統(tǒng)保護(hù)的智能化研究。如今，電力系統(tǒng)越來(lái)越體現(xiàn)智能化的管理模式，在這種管理模式下，既能減少對(duì)電力資源的浪費(fèi)，也能給其他的技術(shù)提供無(wú)限的空間。近幾年來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化規(guī)劃以及遺傳算法等人工智能技術(shù)也在繼電保護(hù)技術(shù)中開始研究。特別是在一些大型城市中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也逐漸在繼電保護(hù)中模擬進(jìn)行，這也加大了繼電保護(hù)技術(shù)智能化發(fā)展步伐。

我國(guó)目前為了測(cè)量電網(wǎng)電流電壓、保護(hù)線路和控制運(yùn)行，不得不將室外的所有變電站設(shè)備的控制電纜都引到電力系統(tǒng)的主控室。由于電纜過多，不僅增加了投資資金，而且也讓二次回路變得非常復(fù)雜。因此，一體化的發(fā)展已成必然趨勢(shì)。一體化裝置可以將各方面的數(shù)據(jù)匯總整理，簡(jiǎn)化以往繼電保護(hù)復(fù)雜的工作。

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