芻議電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動化技術(shù)的應(yīng)用

趙軍

摘要：文章分析了繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的作用，探析了繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，并展望了繼電保護(hù)自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，旨在為電力系統(tǒng)的相關(guān)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)? 繼電保護(hù)自動化技術(shù)? 應(yīng)用

0 引言

電力資源是我國重要的能源資源，在社會生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在社會經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展的時期，社會對電能的需求量不斷的增加，這給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了沉重的壓力，導(dǎo)致電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)許多問題，影響供電的安全性與可靠性。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行保障，當(dāng)故障發(fā)生時能夠及時、有選擇的將故障元件從整個電力系統(tǒng)中隔離出來，進(jìn)而保證其他正常部位能夠安全運(yùn)行，同時能夠發(fā)出警報(bào)通知電網(wǎng)維護(hù)人員進(jìn)行維修，盡可能的降低故障造成的損失。因此，通過將繼電保護(hù)自動化技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，能夠保證整個電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的作用分析

繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，繼電保護(hù)裝置能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，并能夠及時、準(zhǔn)確的反應(yīng)電力系統(tǒng)以及各個設(shè)備的電壓和電流狀況，以此判斷電力系統(tǒng)以及電力設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài);其二，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，如果被繼電保護(hù)裝置保護(hù)的電力系統(tǒng)元件出現(xiàn)問題，繼電保護(hù)裝置會自動對與故障元件臨近的元件斷路器發(fā)出跳閘的指令，斷路器接收到指令之后能夠?qū)⒐收显碗娏ο到y(tǒng)隔開，這樣能夠盡可能的降低對故障元件造成的損害程度，同時能夠降低故障對整個電力系統(tǒng)造成的影響;其三，當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行異常時，繼電保護(hù)裝置會針對不同的異常狀況發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號，便于電網(wǎng)運(yùn)行人員進(jìn)行處理，同時，繼電保護(hù)裝置還能夠?qū)⒐收显拖到y(tǒng)隔離開，保證沒有發(fā)生故障的元件能夠正常的運(yùn)行，盡可能的降低事故的影響范圍。

2 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

①繼電保護(hù)自動化技術(shù)在母線保護(hù)中的應(yīng)用。母線繼電保護(hù)主要包括兩種，即相位對比保護(hù)以及差動保護(hù)。相位對比保護(hù)指的是通過相位的對比方式，提高系統(tǒng)保護(hù)母線的可靠性和有效性;差動保護(hù)是將特點(diǎn)以及變化都一致的電流互感器設(shè)置在母線元件上，當(dāng)系統(tǒng)母線側(cè)邊端子和二次繞組進(jìn)行連接之后，再將繼電保護(hù)裝置安裝在系統(tǒng)母線差動位置。在大電流接地過程中，通過三相連接的方式實(shí)現(xiàn);小電流接地過程中，在相間短路中設(shè)置系統(tǒng)母線保護(hù)，然后通過兩相連接的方式實(shí)現(xiàn)。

②繼電保護(hù)自動化技術(shù)在發(fā)動機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用。發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，保證發(fā)動機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。繼電保護(hù)自動化技術(shù)在發(fā)電機(jī)保護(hù)中應(yīng)用主要包括兩個方面：一方面，重點(diǎn)保護(hù)，如果發(fā)電機(jī)定子繞組匝間發(fā)生短路故障，將會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的故障部位溫度上升，破壞絕緣層，威脅發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，通過在定子繞組內(nèi)安裝匝間保護(hù)裝置，能夠有效的防止定子匝間短路故障的發(fā)生;如果發(fā)電機(jī)的單相接地產(chǎn)生的電流超過規(guī)定值，通過安裝接地保護(hù)裝置能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù);通過將發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、電流、相位進(jìn)行相互結(jié)合，能夠形成縱聯(lián)差動保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的保護(hù);另一方面，備用保護(hù)，過電壓保護(hù)能夠有效的防止發(fā)電機(jī)自負(fù)荷較低的狀況下發(fā)生絕緣被擊穿的現(xiàn)象;過電保護(hù)能夠有效的實(shí)現(xiàn)對外部短路故障的保護(hù)，防止發(fā)生短路破壞發(fā)電機(jī);當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生低負(fù)荷問題時，繼電保護(hù)裝置能夠自動切斷電源，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的保護(hù)。

③繼電保護(hù)自動化技術(shù)在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用。變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性具有非常重要的作用。繼電保護(hù)自動化技術(shù)在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：其一，短路保護(hù)，變壓器短路保護(hù)包括阻抗繼電保護(hù)和過電流繼電保護(hù)，阻抗繼電保護(hù)主要是通過利用變壓器阻抗元件產(chǎn)生的保護(hù)作用，阻抗元件運(yùn)行一段時間之后，會自動切斷電源，以此實(shí)現(xiàn)對變壓器的保護(hù);過電流繼電保護(hù)主要是在變壓器電源兩邊電源和時間元件中安裝過電流繼電保護(hù)裝置，電流元件運(yùn)行一段時間之后，會自動切斷電源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變壓器的保護(hù)。其二，瓦斯保護(hù)，當(dāng)變壓器的油箱出現(xiàn)問題時，在故障電弧的作用下絕緣材料和油都會發(fā)生分解，產(chǎn)生有害氣體，通過采用瓦斯保護(hù)，當(dāng)油箱出現(xiàn)上述故障時，能夠自動的啟動保護(hù)動作，將變壓器電源切斷，同時發(fā)出警報(bào)信號通知維護(hù)人員趕到故障地點(diǎn)進(jìn)行處理。其三，接地保護(hù)，對于不接地變壓器保護(hù)，應(yīng)該采取零序電壓保護(hù)措施;對于直接接地變壓器保護(hù)，應(yīng)該采取零序電流保護(hù)。

④繼電保護(hù)自動化技術(shù)在線路接地保護(hù)中的應(yīng)用。電力系統(tǒng)的線路錯綜復(fù)雜，接地方式也相對較多，因此電力系統(tǒng)的接地方式包括大電流型接地與小電流型接地，當(dāng)出現(xiàn)大電流接地時，應(yīng)該立刻切斷電源，防止接地故障對電力系統(tǒng)造成的破壞;當(dāng)發(fā)生小電流型接地時，繼電保護(hù)裝置會發(fā)出報(bào)警信號，電力系統(tǒng)在一定時間內(nèi)依然可以運(yùn)行。針對不同的接地故障，應(yīng)該根據(jù)故障狀況采取相應(yīng)的保護(hù)措施，具體狀況如下所示：其一，零序功率，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，零序功率的方向發(fā)生變化，零序電流波動相對較小，以此實(shí)現(xiàn)對電力接地故障的預(yù)測以及保護(hù);其二，零序電流，當(dāng)電力系統(tǒng)線路發(fā)生接地故障時，零序電流會迅速上升，繼電保護(hù)動作非常敏感，能夠及時的采取切斷電源的保護(hù)措施，對電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù);其三，零序電壓，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，并不會產(chǎn)生零序電壓，如果電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障，會導(dǎo)致零序電壓的產(chǎn)生，繼電保護(hù)裝置能夠及時的發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號，同時電網(wǎng)維護(hù)人員通過觀察電壓表數(shù)值能夠判斷系統(tǒng)是否發(fā)生接地故障，主要是因?yàn)楫?dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，電壓數(shù)值會降低。

2.2 實(shí)例分析。文章以某電網(wǎng)為例，該電網(wǎng)于2010年應(yīng)用了繼電保護(hù)自動化技術(shù)，2011年4月23日，110kV變壓器主變低壓側(cè)繼電保護(hù)動作，1號主變101開關(guān)跳閘，2號主變119、131開關(guān)過流保護(hù)動作跳閘，重合閘動作，合成功，電網(wǎng)維護(hù)人員趕到事故現(xiàn)場，設(shè)備并無異常，維護(hù)人員通過查看跳閘過的線路，兩條線路故障都能夠合閘成功，但是卻導(dǎo)致越級跳閘。通過對故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)為線路故障，開關(guān)拒動，處理方法表現(xiàn)為：把故障開關(guān)隔離，恢復(fù)供電，然后通知檢修人員認(rèn)真檢查，查實(shí)狀況后采取措施進(jìn)行檢修。

3 繼電保護(hù)自動化技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

繼電保護(hù)自動化技術(shù)的未來發(fā)展趨勢主要包括以下幾個方面：其一，智能化，近年來，人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化中得到非常廣泛的應(yīng)用，例如模糊邏輯算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，通過將這些人工智能技術(shù)應(yīng)用在繼電保護(hù)自動化系統(tǒng)中，能夠保證繼電保護(hù)自動化系統(tǒng)正確判別故障，并具有智能化解決復(fù)雜問題的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的智能化;其二，網(wǎng)絡(luò)化，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及能源發(fā)展中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，通過將網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用在電力繼電保護(hù)系統(tǒng)中，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒅饕O(shè)備的繼電保護(hù)裝置連接在一起，創(chuàng)建繼電保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)，能夠顯著的提高繼電保護(hù)的可靠性，因此電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化是未來發(fā)展的一種必然趨勢;其三，計(jì)算機(jī)化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，自動化芯片控制的電路保護(hù)硬件已經(jīng)從16位單CPU結(jié)構(gòu)發(fā)展為32位CPU微機(jī)保護(hù)結(jié)構(gòu)，顯著的提高了繼電保護(hù)的性能以及響應(yīng)速度，繼電保護(hù)自動化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)束語

總而言之，繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的“哨兵”，通過將繼電保護(hù)自動化技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠及時、準(zhǔn)確的確定故障部位，并發(fā)出報(bào)警信號通知電網(wǎng)維護(hù)人員趕到故障地點(diǎn)將故障排除，盡可能的降低故障造成的影響，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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