電力系統(tǒng)自動(dòng)化與繼電保護(hù)關(guān)系研究

梁志雍

摘 要：在現(xiàn)代化進(jìn)程迅猛發(fā)展的趨勢(shì)下，我國電力工業(yè)迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，電力系統(tǒng)成為我國現(xiàn)代化建設(shè)的重要保障。繼電保護(hù)作為二次設(shè)備，保障著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和穩(wěn)定工作。文章通過論述電力系統(tǒng)中各電路線路的工作原理和繼電保護(hù)的裝置使用，得出繼電保護(hù)作用于電力系統(tǒng)的電路中且對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化起制約作用，電力系統(tǒng)既受機(jī)電保護(hù)裝置的保護(hù)，又為繼電保護(hù)的工作提供和創(chuàng)造條件的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；二次設(shè)備；自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）32-0097-02

為了保障電力系統(tǒng)安全地運(yùn)行，更加切實(shí)有效地提供供電服務(wù)，因而在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中引用自動(dòng)化技術(shù)能夠大大提升其高效性和可行性，從而有效地保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、高效率的運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置對(duì)我國電力系統(tǒng)高質(zhì)高產(chǎn)的輸、配電起到了重要的保護(hù)作用。

1 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力發(fā)展的總目標(biāo)，將其按照電能生產(chǎn)分配過程可分為供電系統(tǒng)自動(dòng)化、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、火力發(fā)電自動(dòng)化、水力發(fā)電自動(dòng)化、電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置等方面，形成了層層分級(jí)的電力自動(dòng)化系統(tǒng)

1.1 功能多樣化

促進(jìn)電力系多樣化的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)，增加輸、變電過程中電能的監(jiān)測(cè)程度，制定合理的用電分配和調(diào)控，使電力系統(tǒng)在運(yùn)行和工作時(shí)達(dá)到操作要求，如圖1所示。

1.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化

電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改造有利于優(yōu)化布局，在系統(tǒng)中發(fā)揮自身作用。由于多種設(shè)備共同連在系統(tǒng)內(nèi)，容易導(dǎo)致操控質(zhì)量下降，調(diào)控環(huán)節(jié)增加，以至于部分設(shè)備在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不能發(fā)揮出其作用。因此，促進(jìn)自動(dòng)化的改造，有助于推動(dòng)電力行業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中又快又好的發(fā)展。

1.3 設(shè)備智能化

電力設(shè)備作為電力系統(tǒng)發(fā)揮作用的載體，發(fā)電、輸配電等環(huán)節(jié)都要依靠電力設(shè)備運(yùn)行。早期人工操作的效率較低，自動(dòng)化改造后使計(jì)算機(jī)作為控制中心，用程序代碼操作電力設(shè)備，有利于提升工作效率，同時(shí)也更大程度地保障了生產(chǎn)作業(yè)的安全性和準(zhǔn)確性。

1.4 操控一體化

電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化操控好處眾多，可在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行智能操作。一體化操控是新時(shí)期電力系統(tǒng)的自動(dòng)化改造的必然要求，因其在電力系統(tǒng)的運(yùn)用能夠更好地服務(wù)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化，同時(shí)能夠?yàn)槔^電保護(hù)在供電系統(tǒng)更好的使用創(chuàng)造了前提條件，符合時(shí)代的需求。

2 繼電保護(hù)及其自動(dòng)化

繼電保護(hù)就是指在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的互相過程中受外界干擾影響，導(dǎo)致電路內(nèi)部出現(xiàn)故障或運(yùn)行時(shí)超出安全范圍等異常情況，繼電保護(hù)裝置起繼續(xù)保護(hù)電力系統(tǒng)的元件部分的作用。如此時(shí)遇到故障，繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)在最短時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)現(xiàn)故障原因并解決故障。在處理故障的同時(shí)，要保證電路的安全運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)更大的損失和紕漏。并且會(huì)向工作臺(tái)發(fā)指示信號(hào)，工作臺(tái)收到指示信號(hào)后，較短時(shí)間內(nèi)做出回應(yīng)，并派出工作人員解決實(shí)際問題。

2.1 實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)自動(dòng)化的措施

2.1.1 充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用能夠提高繼電保護(hù)裝置的智能性和自動(dòng)化水平，促進(jìn)繼電保護(hù)能力的提高。因此，電力技術(shù)人員應(yīng)該重視計(jì)算機(jī)技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，不斷引進(jìn)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)，使之能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)故障設(shè)備和線路各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，待電力系統(tǒng)故障恢復(fù)正常后，便將數(shù)據(jù)提取出來進(jìn)行操作執(zhí)行，以保證電力系統(tǒng)能夠迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.1.2 加快網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力運(yùn)行線路和設(shè)備的增多，一臺(tái)繼電保護(hù)裝置已經(jīng)不能滿足整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性需要，因而需要加強(qiáng)各個(gè)繼電保護(hù)裝置之間的聯(lián)系，加快繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，將整個(gè)電力系統(tǒng)中的所有繼電保護(hù)裝置都連接起來形成統(tǒng)一整體。不僅能夠提高整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，還能加強(qiáng)繼電保護(hù)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的控制，從而保證電力系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

2.1.3 推動(dòng)信息一體化建設(shè)

通過一體化建設(shè)能夠?qū)⒗^電保護(hù)系統(tǒng)作為一個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息、故障處理的一體化終端設(shè)備，通過對(duì)信息的獲取、整理和分析等步驟，為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展提供依據(jù)，推動(dòng)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 繼電保護(hù)自動(dòng)化的重要意義和作用

繼電保護(hù)系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用主要有兩點(diǎn)：①當(dāng)電力系統(tǒng)故障時(shí)，機(jī)電保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠迅速對(duì)故障作出反應(yīng)，進(jìn)行檢查和判斷故障，反射故障信號(hào)給控制中心。同時(shí)，將故障區(qū)進(jìn)行隔離，保證其他設(shè)備的正常運(yùn)行；②在電力故障嚴(yán)重時(shí)，繼電保護(hù)會(huì)向控制中心申請(qǐng)整個(gè)電力系統(tǒng)停止運(yùn)行并對(duì)故障進(jìn)行排查，最大程度上保障著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化與繼電保護(hù)的關(guān)系

3.1 繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化改造的影響

電力系統(tǒng)的信息控制系統(tǒng)能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行控制和處理，也能夠在電能生產(chǎn)過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，保證用戶的用電需求。電力系統(tǒng)在分層分級(jí)的分布中，應(yīng)當(dāng)具備對(duì)原始電能進(jìn)行調(diào)控和處理的功能，同時(shí)，也要具備相應(yīng)的信息控制系統(tǒng)。因而，繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的作用不可或缺，通過信息調(diào)控系統(tǒng)可以對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行通信、調(diào)度等操作。

3.2 電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求

3.2.1 可靠性

可靠性是電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的最基本要求，保證其可靠地操作，由于電力系統(tǒng)自動(dòng)化的作用從本質(zhì)上來講是為了滿足廣大用戶的用電需求，所以，繼電保護(hù)裝置的可靠性從根本上決定了供給電能是否量大且優(yōu)質(zhì)。

3.2.2 選擇性

選擇性是指一旦故障出現(xiàn)，首要任務(wù)是在故障的線路上開始工作，保護(hù)和切除故障線路。如果此時(shí)故障線路拒動(dòng)，將其相鄰設(shè)備作為第二選擇切除電路以保護(hù)電路，以此避免大范圍故障，造成更大損失。

3.2.3 靈敏性

靈敏性是指在繼電保護(hù)范圍內(nèi)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)具有較高的敏感系數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速做出反應(yīng)，對(duì)故障線路進(jìn)行保護(hù)和切除。

3.3 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的重要作用

電力工作不同于其他行業(yè)，機(jī)器操控的電氣故障的發(fā)生是不可避免正常的現(xiàn)象。但如果局部用電設(shè)施的故障發(fā)生時(shí)得不到有效可行的控制和解決，會(huì)使波及的范圍更廣，例如造成大面積停電等，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人們生產(chǎn)和發(fā)展。電力規(guī)程規(guī)定：任何電力設(shè)備都不允許在沒有繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。因此，繼電保護(hù)作為置于電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備，對(duì)一次設(shè)備負(fù)責(zé)且保障一次設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.4 繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的影響

繼電保護(hù)裝置現(xiàn)已在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，累積了豐富的操作運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。在繼電保護(hù)裝置發(fā)展中趨于電子信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及保護(hù)、控制、通訊一體化，我國電子繼電保護(hù)技術(shù)也將進(jìn)一步提高，獲得更加廣泛的運(yùn)用。

4 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的實(shí)際操作

4.1 110 kV繼電保護(hù)常見故障

電壓互感器的二次電壓回路在供電系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障，作為繼電保護(hù)的起始點(diǎn)，這個(gè)電壓疊加在繼電保護(hù)的各相電壓之上會(huì)使各相電壓產(chǎn)生復(fù)制和相位的變化，引起阻抗元件的誤動(dòng)或拒動(dòng)。當(dāng)變電站內(nèi)部或出口接地出現(xiàn)故障，零序電壓增大、回路負(fù)荷阻抗變小，電流增大，導(dǎo)致電壓繼電器線圈過熱破壞絕緣體，形成短路。

4.2 110 kV繼電保護(hù)故障處理方法

4.2.1 參照法

將正常和非正常的技術(shù)設(shè)備參數(shù)作對(duì)照，從不同點(diǎn)找出故障。此方法主要用于接線錯(cuò)誤，在校驗(yàn)過程中測(cè)試值距期望值出入較大且無法斷定故障原因時(shí)。在回路改造和設(shè)備更換二次接線不能正確恢復(fù)時(shí)，可以參照同類設(shè)備接線檢驗(yàn)。同樣，在繼電器校驗(yàn)中也可以采用參照法。

4.2.2 短接法

將電路回路的某一部分進(jìn)行人為的短接，借此判斷是否故障在短接范圍內(nèi)。如果不在，可以用短接法不斷縮小排查范圍已達(dá)到找出故障的目的。此方法主要在發(fā)生電流回路開路、電磁鎖失靈等問題時(shí)使用。

4.2.3 逐項(xiàng)拆除法

將并在一起的二次回路順序解開，按照線路順序依次接回，當(dāng)故障出現(xiàn)則表明故障線路的位置。再次使用此方法在這一回路中繼續(xù)查找，直到找出故障。此方法用于排查直流電源燈電路故障。

4.2.4 替換法

用運(yùn)行正常的相同元件代替可能有故障的元件，來判斷它們的好壞，可以快速地鎖定故障查找范圍，這種方法適用于綜合自動(dòng)化繼保裝置的故障。

5 結(jié) 語

繼電保護(hù)作為最重要的二次設(shè)備，對(duì)電力系統(tǒng)提供重要作用，有助于保障電力系統(tǒng)的工作和運(yùn)行。同時(shí)，二者相互作用，電力系統(tǒng)也為繼電保護(hù)的裝置提供了工作的平臺(tái)。電力系統(tǒng)作為繼電保護(hù)和發(fā)展的終極目標(biāo)，受到繼電保護(hù)的保障和制約。而繼電保護(hù)在用電保障和電路故障方面的作用不可或缺，成效顯著，因此，未來電力系統(tǒng)自動(dòng)化改造過程中也應(yīng)當(dāng)采取繼電保護(hù)方案。應(yīng)根據(jù)情況選擇合適的繼電保護(hù)裝置，使其發(fā)揮出最大功效，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，促進(jìn)電力行業(yè)在現(xiàn)代化事業(yè)的進(jìn)程中蓬勃發(fā)展。

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