輸電線路繼電保護(hù)問題研究

鄭沛豪，劉婧雯，戈元江（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司漯河供電公司，河南省 漯河市462000）

輸電線路繼電保護(hù)問題研究

鄭沛豪，劉婧雯，戈元江（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司漯河供電公司，河南省 漯河市462000）

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著傳送電能與聯(lián)系電力用戶和輸電系統(tǒng)的重要任務(wù)，但是在整個(gè)電力系統(tǒng)的組成部分中，輸電線路的運(yùn)行條件最加惡劣，發(fā)生事故的概率比其他電力設(shè)備要高很多，而且發(fā)生暫時(shí)性故障的概率也比較高，輸電線路的繼電保護(hù)也變得尤其重要。本文主要介紹了輸電線路故障產(chǎn)生的原因、常用的繼電保護(hù)方式和對(duì)輸電線路保護(hù)問題的新進(jìn)展進(jìn)行分析。

輸電線路；繼電保護(hù)；發(fā)展趨勢(shì)

前言

繼電保護(hù)系統(tǒng)是維護(hù)電力系統(tǒng)的重要的手段，在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中起著非常重要的作用。隨著電力技術(shù)的發(fā)展和對(duì)于電網(wǎng)繼電系統(tǒng)保護(hù)的研究，電力保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展得到很大的進(jìn)步，并且不斷的趨于成熟。繼電保護(hù)系統(tǒng)作為國(guó)家電網(wǎng)穩(wěn)健運(yùn)行的關(guān)鍵防線，在電網(wǎng)的建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。

1 輸電線路產(chǎn)生故障的原因

只要是需要電能輸送的地方都需要輸電線路的架設(shè)，然而由于輸電線路的架設(shè)經(jīng)過的距離較遠(yuǎn)，因此難免會(huì)經(jīng)過各種各樣的地形，此外，由于輸電線路覆蓋的地域范圍比較廣，受各種其他因素的影響也較大。受自然條件的影響、輸電設(shè)備的影響和其他人為因素的影響，輸電線路很可能發(fā)生各種故障，主要的故障大致有雷擊跳閘、鳥害故障及線路覆蓋等自然故障和外力破壞造成的跳閘故障及員工操作失誤造成的故障等。

1.1 人為造成的故障

目前電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平不斷地提高而且已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，但是為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，仍然存在部分工作人員手動(dòng)操作控制電網(wǎng)部分線路的權(quán)限。因此很容易受到人為因素的影響，可能會(huì)發(fā)生因?yàn)檎`判而導(dǎo)致錯(cuò)誤的操作，從而給電力系統(tǒng)的建設(shè)帶來很大的危害。

1.2 外力破壞造成的跳閘故障

隨著國(guó)家電網(wǎng)的不斷發(fā)展，輸電線路經(jīng)過的整個(gè)區(qū)域范圍在不斷地?cái)U(kuò)大，因此輸電線路的安全運(yùn)行也面臨著越來越多的問題，外力造成的破壞在一定程度上嚴(yán)重的影響著輸電線路的安全運(yùn)行。

外力給輸電線路造成的破壞主要有以下幾種：①違章建筑和高大的樹木造成的破壞，這兩個(gè)原因嚴(yán)重威脅著電力線路的安全運(yùn)行。在很大的范圍內(nèi)，一些單位和個(gè)人不顧國(guó)家法律法規(guī)的明確規(guī)定，私自在電力設(shè)施的保護(hù)區(qū)域內(nèi)種植樹木、修建違章建筑，當(dāng)所種的樹木或者修建的建筑與輸電線路的距離達(dá)不到安全距離的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，很可能給輸電線路造成跳閘的故障，給電力系統(tǒng)的可靠性帶來不確定的影響因素，同時(shí)很可能給周圍的人員、建筑和設(shè)備帶來危害；②違章施工作業(yè)帶來的破壞。由于施工企業(yè)為了追求完工的速度，再加上管理制度的不健全，很可能導(dǎo)致挖斷電纜、撞斷塔桿的事故，對(duì)電力部門造成損失，與此同時(shí)也為施工安全埋下了隱患。

1.3 雷擊跳閘造成的故障

由于輸電線路覆蓋的區(qū)域范圍比較廣和數(shù)量眾多，大都是出于空曠的區(qū)域，并且輸電塔和輸電線都比較高，因此很有可能遭受到雷擊的侵害。在這種情況下，如果線路的絕緣體水平太低或者是對(duì)雷電的防護(hù)措施不到位，很容易發(fā)生各種形式的雷擊跳閘故障。

導(dǎo)致輸電線路雷擊跳閘的原因大致可以概括為以下幾點(diǎn)：①線路布置不合理。避雷線的線路布置不適當(dāng)或是角度出現(xiàn)偏差時(shí)，很可能會(huì)發(fā)生避雷針失效的情況，從而導(dǎo)致雷直接擊到導(dǎo)線上；②線路絕緣水平低。由于線路絕緣是雷擊時(shí)的第一道防護(hù)線，絕緣水平不夠在很大程度上增加了線路受雷電打擊發(fā)生的概率；③線路位于雷電活動(dòng)的強(qiáng)烈區(qū)。雷電是雷擊事故發(fā)生的主要原因，如果處于強(qiáng)雷區(qū)，輸電線路很可能遭受雷電的重復(fù)打擊。

2 繼電保護(hù)的原理及任務(wù)

繼電保護(hù)的原理是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生異?；蚴嵌搪窌r(shí)根據(jù)電氣量的變化進(jìn)行的繼電保護(hù)，繼電保護(hù)的裝置主要包括測(cè)量、邏輯和執(zhí)行三個(gè)部分。繼電保護(hù)的任務(wù)主要分為以下兩種：

（1）在發(fā)生故障時(shí)，為了避免使運(yùn)行中的原件受到繼續(xù)危害，在不影響其他原件正常的使用和系統(tǒng)的正常運(yùn)行下，繼電保護(hù)系統(tǒng)科技自動(dòng)、快捷有效的將故障原件從整個(gè)電力的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)中刪除。

（2）在電力設(shè)備不能正常工作的情況下，可以根據(jù)是否有人值班，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整或是發(fā)出系統(tǒng)信號(hào)，如直接跳閘等。這種情況下不一定能夠保證動(dòng)作的迅速，但是可以根據(jù)具體的情況對(duì)故障起到一定的延時(shí)作用，避免引起干擾造成混亂。

3 繼電保護(hù)的基本要求

繼電保護(hù)的基本要求大致可以分為以下四種：

3.1 可靠性

可靠性是繼電保護(hù)的最根本的要求，可靠性即是在供電系統(tǒng)需要進(jìn)行保護(hù)的時(shí)候可靠地保證運(yùn)行，與之相同的是在系統(tǒng)不需要保護(hù)時(shí)可靠地不進(jìn)行運(yùn)行。

3.2 靈敏性

靈敏性就是當(dāng)設(shè)備或是輸電線路在被保護(hù)的范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)設(shè)備的靈敏性就需要發(fā)揮作用，各類繼電系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的最小靈敏度都有具體的規(guī)定。

3.3 選擇性

選擇性就是當(dāng)線路出現(xiàn)故障的時(shí)候，首先有線路故障設(shè)備或是輸電線路自身的設(shè)備進(jìn)行故障切除。當(dāng)自己無法解決該故障的時(shí)候，才動(dòng)用其他設(shè)備進(jìn)行援助，從而達(dá)到對(duì)故障的切除。

3.4 速動(dòng)性

速動(dòng)性就是要求在解決問題時(shí)動(dòng)作要迅速，這里所說的動(dòng)作迅速是指保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)及時(shí)切除輸電線路短路造成的故障，從而減少對(duì)設(shè)備的損壞程度，降低電力設(shè)備的開銷，減少短路造成的影響范圍。

4 輸電線路繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 繼電保護(hù)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)化

常規(guī)的輸電線路保護(hù)裝置大部分只是反映本保護(hù)安裝側(cè)的電氣量，相鄰線路的氣體保護(hù)側(cè)只能靠觸點(diǎn)作為開關(guān)量接入保護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)用這種方式的信息采集量非常有限，于此同時(shí)也需要很大的控制信號(hào)線纜，這樣不僅不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)共享，同時(shí)還大量增加成本，對(duì)于調(diào)試和后期的檢修維護(hù)也很不方便。利用光纖網(wǎng)絡(luò)，可以很好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)傳輸和共享，性價(jià)比也變得比較高。利用光纖網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的分布集控室保護(hù)，這樣比常規(guī)的集中式保護(hù)具有更好的可靠性和調(diào)控的準(zhǔn)確性。除此之外，繼電保護(hù)系統(tǒng)的集成保護(hù)化系統(tǒng)，可以在很大程度上節(jié)省控制信號(hào)電纜的使用。

4.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)數(shù)字信息化

微機(jī)保護(hù)在當(dāng)前的輸電線路繼電保護(hù)中處于核心位置，但是在目前的工程中使用的危機(jī)裝置仍然還存在有許多問題，特別是集成電路芯片大多都是通用型的常規(guī)的芯片裝置，這樣就需要結(jié)合我國(guó)的目前的輸電線路的具體情況，研究開發(fā)繼電保護(hù)裝置的專用芯片。由于輸電線路對(duì)繼電保護(hù)裝置的實(shí)時(shí)性和安全性等方面有苛刻的技術(shù)要求，研究開發(fā)用于輸電線路繼電保護(hù)專用的芯片，在近期內(nèi)將成為智能電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的一項(xiàng)不可缺少的技術(shù)基礎(chǔ)。除此之外，繼電保護(hù)系統(tǒng)信息化是電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，因此如何更好的完善繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)要求和合理優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性，及如何更好的獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一，還需要進(jìn)一步的加深探討。

4.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)自適應(yīng)保護(hù)技術(shù)

自適應(yīng)繼電保護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)能在很大程度上提高輸電線路的安全可靠性，其主要的思路是通過合理的決策和邏輯判斷，來對(duì)輸電線路中的負(fù)荷波動(dòng)、瞬時(shí)故障等各種運(yùn)行的情況，來進(jìn)行進(jìn)一步的改善，以此來提高電線繼電保護(hù)系統(tǒng)的綜合性能。在機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)中運(yùn)用自適應(yīng)保護(hù)技術(shù)，可以使繼電保護(hù)的裝置的得到進(jìn)一步的優(yōu)化，以合理的調(diào)控決策自動(dòng)改變從而適應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行工況。自適應(yīng)基點(diǎn)保護(hù)技術(shù)，通過合理改善保護(hù)裝置的性能指標(biāo)，體現(xiàn)了繼電保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等特性。

4.4 繼電保護(hù)系統(tǒng)測(cè)控、保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊一體化

在輸電線路繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)信息化和網(wǎng)絡(luò)集成化的基礎(chǔ)上，集控中心的繼電保護(hù)裝置可以看做是一部多功能的高級(jí)計(jì)算機(jī)，也是在整個(gè)輸電系統(tǒng)在集系統(tǒng)計(jì)算分析和運(yùn)行決策于一體的一個(gè)智能的終端系統(tǒng)。將繼電保護(hù)裝置直接安裝在被保護(hù)的輸電系統(tǒng)邊上，利用光纖網(wǎng)絡(luò)將相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)直接額傳輸?shù)郊锌刂浦行?，可以再很大程度上?jié)省大量的控制信號(hào)的光纖電纜的使用，降低建設(shè)的成本，同時(shí)利用光纖作為信息傳播的介質(zhì)，在一定程度上可以免除電磁對(duì)輸電系統(tǒng)的干擾。

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2095-2066（2016）22-0075-02

2016-7-10