淺談電氣工程中的繼電保護(hù)技術(shù)

摘要：我國(guó)電力行業(yè)步入綜合化改造階段，各類控制系統(tǒng)在設(shè)備調(diào)度中發(fā)揮重要作用，繼電保護(hù)技術(shù)也是如此。繼電保護(hù)器擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)安全監(jiān)控職能，提高了電力公司對(duì)區(qū)域用電調(diào)度的功能水平。文章分析了電氣工程中的繼電保護(hù)技術(shù)，為電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備運(yùn)行創(chuàng)造安全穩(wěn)定的工作環(huán)境，保障區(qū)域電能調(diào)度實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。

關(guān)鍵詞：電氣工程；繼電保護(hù)技術(shù)；電力行業(yè)；安全監(jiān)控；用電調(diào)度；電力設(shè)備運(yùn)行 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM771 文章編號(hào)：1009-2374（2015）16-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.072

電能是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性能源，科學(xué)規(guī)劃與使用電能可創(chuàng)造理想的收益?？h級(jí)電力是決定國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵，提升縣里電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量關(guān)系著區(qū)域電能的綜合化調(diào)配，這些是新時(shí)期電力行業(yè)優(yōu)化升級(jí)的基本保障。對(duì)于傳統(tǒng)電氣設(shè)備控制存在的問(wèn)題，電力公司要建立更為完善的機(jī)電保護(hù)方案，及時(shí)解決電氣設(shè)備運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，綜合提升繼電保護(hù)器的安全控制

性能。

1 電氣工程與繼電保護(hù)

電氣工程及其自動(dòng)化是各項(xiàng)科技的綜合應(yīng)用，其包括電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電機(jī)電器技術(shù)信息、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等，為電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行提供多方面支撐，確保地區(qū)電網(wǎng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，屬于一門綜合實(shí)用性的技術(shù)理論。繼電保護(hù)是利用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件，例如發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等，有效避免電氣設(shè)備受到異常損壞。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。

2 繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成

電力系統(tǒng)是電能供應(yīng)傳輸?shù)年P(guān)鍵，與繼電保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)用共同構(gòu)成安全穩(wěn)定的用電環(huán)境。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中是不可缺少的部分，常作為用電安全保護(hù)平臺(tái)，主要構(gòu)成包括：

2.1 測(cè)量部分

是測(cè)量通過(guò)被保護(hù)的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”“非”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。例如，輸電線路以變壓器為運(yùn)轉(zhuǎn)中心，對(duì)原始電能高低進(jìn)行調(diào)配，按照用電區(qū)域電壓承載力實(shí)施調(diào)控，通過(guò)繼電測(cè)量可促進(jìn)電能調(diào)配效率提高。

2.2 邏輯部分

使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是應(yīng)該使斷路器跳閘、發(fā)出信號(hào)或是否動(dòng)作及是否延時(shí)等，并將對(duì)應(yīng)的指令傳給執(zhí)行輸出部分。例如，繼電保護(hù)器與配電變壓器組合應(yīng)用，可根據(jù)用電單位要求，嚴(yán)格控制配電量、電壓高低，保障用戶安全用電。

2.3 輸出部分

根據(jù)邏輯傳過(guò)來(lái)的指令，最后完成保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。如在故障時(shí)動(dòng)作于跳閘，不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)，而在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。繼電保護(hù)器按照電力控制指令要求，執(zhí)行某個(gè)安全防護(hù)程序，并且將指令結(jié)果安全傳輸至調(diào)度中心，從而提升了繼電保護(hù)控制器的工作性能。

3 電氣工程中的繼電保護(hù)功能

人類社會(huì)正處于信息化改革階段，信息技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)是發(fā)展趨勢(shì)，也是繼電保護(hù)技術(shù)控制的關(guān)鍵。繼電保護(hù)是電氣工程科技化改造的新方向，充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，解決傳統(tǒng)電力運(yùn)行的不足，加快了電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次改造進(jìn)度，構(gòu)建了符合現(xiàn)代化電力控制的安全調(diào)度模式。

3.1 監(jiān)控功能

電力系統(tǒng)安全化發(fā)展是必然趨勢(shì)，繼電保護(hù)系統(tǒng)與電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等共同運(yùn)行，共同參與電能資源調(diào)配運(yùn)輸工作，解決地區(qū)用電操作困境。監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的

損壞。

3.2 調(diào)整功能

電氣系統(tǒng)將朝著“高效、優(yōu)質(zhì)、安全”等方向發(fā)展，采用繼電保護(hù)技術(shù)輔助網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行，這是電氣系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)的主要思路。反映電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號(hào)，提示值班員迅速采取措施，使之盡快恢復(fù)正常，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。

3.3 安全功能

實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制，均要借助繼電保護(hù)技術(shù)功能，如自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入、遙控、遙測(cè)等。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生的故障足以損壞設(shè)備或危及電網(wǎng)安全時(shí)，繼電保護(hù)裝置能最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響，如單相接地、變壓器輕、重瓦斯信號(hào)、變壓器溫升過(guò)高等。

3.4 防御功能

繼電保護(hù)技術(shù)是對(duì)電氣工程故障的綜合防護(hù)，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，電力系統(tǒng)均配備了專用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要是對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，為電網(wǎng)調(diào)度與控制提供真實(shí)信號(hào)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是多項(xiàng)科技的綜合應(yīng)用，由數(shù)字化設(shè)備參與智能調(diào)度運(yùn)行，對(duì)各種電氣設(shè)備或元件均起到防護(hù)作用。例如，線路電流超標(biāo)會(huì)引起燒損、斷電等故障，借助狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)可及時(shí)防御故障發(fā)生。

4 基于繼電保護(hù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

繼電保護(hù)自動(dòng)化不僅配備了專用調(diào)度中心，也增加了一系列的安全保護(hù)基礎(chǔ)，形成相對(duì)穩(wěn)定的電能分配模式。隨著電力行業(yè)科技快速發(fā)展，縣級(jí)電力公司要靈活應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)作為防護(hù)，為電氣工程自動(dòng)化改造做好前期工作，維持電氣設(shè)備工作狀態(tài)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，基于繼電保護(hù)系統(tǒng)可組建智能保護(hù)、實(shí)時(shí)仿真、安全告警等多項(xiàng)保護(hù)模式，具體情況：

4.1 智能保護(hù)系統(tǒng)

智能保護(hù)是電氣工程調(diào)控新技術(shù)，借助智能系統(tǒng)取代人工操作，不僅保護(hù)了電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)人員及設(shè)備也起到了安全防護(hù)作用。例如，電氣工程中配備繼電保護(hù)器與電子感應(yīng)技術(shù)聯(lián)用，當(dāng)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)異常故障之后，第一時(shí)間發(fā)出告警信號(hào)，提醒檢修人員趕往現(xiàn)場(chǎng)處理，防治故障擴(kuò)大化產(chǎn)生的異常危害。

4.2 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

仿真技術(shù)是對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的模擬運(yùn)行，尤其在新安裝的電力系統(tǒng)中，借助仿真模擬平臺(tái)可預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，正式啟動(dòng)前做好對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。實(shí)時(shí)仿真由動(dòng)態(tài)保護(hù)技術(shù)構(gòu)成，在電氣設(shè)備安裝結(jié)束后執(zhí)行命令。技術(shù)人員分析仿真結(jié)果，總結(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行存在的漏洞，擬定針對(duì)性的保護(hù)處理方案。

4.3 安全告警系統(tǒng)

安全告警也是電氣系統(tǒng)防護(hù)的有效方式，采用多種保護(hù)技術(shù)維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利用安全防護(hù)層執(zhí)行監(jiān)控命令，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)連接設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，立即啟動(dòng)告警程序。同時(shí)，對(duì)電氣設(shè)備執(zhí)行一級(jí)防護(hù)，確保設(shè)備在故障狀態(tài)下不會(huì)二次受損，為后期檢修工作爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，這也是繼電保護(hù)技術(shù)多功能應(yīng)用的表現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)升級(jí)改造階段，電氣工程起到的功能作用更加明顯，新型控制系統(tǒng)將推動(dòng)電力行業(yè)改革趨勢(shì)，形成更加穩(wěn)定的用電作業(yè)環(huán)境。繼電保護(hù)系統(tǒng)是電氣工程改造不可缺少的部分，將其作為電氣設(shè)備安全防護(hù)具有可行性，并且在多種異常情況下保證供電作業(yè)安全，這些是現(xiàn)代電氣自動(dòng)化改革的必然趨勢(shì)。電力公司應(yīng)結(jié)合電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行要求，提出切實(shí)可行的電氣自動(dòng)化調(diào)控方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 薄志謙，張保會(huì)，董新洲，和敬涵，林湘寧，曾祥君，李斌.保護(hù)智能化的發(fā)展與智能繼電器網(wǎng)絡(luò)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，（2）.

[2] 宋國(guó)兵，高淑萍，蔡新雷，張健康，饒菁，索南加樂(lè).高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，（22）.

[3] 張莉莉，劉世江.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置原理教學(xué)改革探討[J].科技致富向?qū)В?011，（29）.

[4] 王惠中，李文龍.基于Agent技術(shù)的繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2010，（6）.

作者簡(jiǎn)介：楊濤（1991-），男，供職于國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司澧縣供電分公司，研究方向：電氣工程技術(shù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）