淺析繼電保護及故障處理

孫韶偉

摘 要：近幾年，計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使綜合利用整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息成為可能。電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)就是綜合利用整個電網(wǎng)智能設(shè)備所采集的信息，自動對信息進行計算分析，并調(diào)整繼電保護的工作狀態(tài)，以確保電網(wǎng)運行安全可靠的自動化系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)繼電保護；綜合自動化系統(tǒng)；研究

一、 概述

隨著微機繼電保護裝置的廣泛應(yīng)用和變電站綜合自動化水平的不斷提高，各種智能設(shè)備采集的模擬量、開關(guān)量、一次設(shè)備狀態(tài)量大大增加，運行人員可以從中獲取更多的一、二次設(shè)備的實時信息。但是，由于目前的微機型二次設(shè)備考慮較多的是對以往設(shè)備功能的替代，導(dǎo)致這些設(shè)備基本上是獨立運行，致使它們采集的大量信息白白流失，未能得到充分利用。 電網(wǎng)是一個不可分割的整體，對整個電網(wǎng)的一、二次設(shè)備信息進行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

站在電網(wǎng)的角度，我們來分析電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)獲取信息的途徑。電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可以從調(diào)度中心獲得；一次設(shè)備的運行狀態(tài)及輸送潮流，可以通過EMS系統(tǒng)實時獲得；保護裝置的投退信息，由于必須通過調(diào)度下令，由現(xiàn)場執(zhí)行，因此可以從調(diào)度管理系統(tǒng)獲得，并從變電站監(jiān)控系統(tǒng)得到執(zhí)行情況的驗證；保護裝置故障及異常，可以從微機保護裝置獲得；電網(wǎng)故障信息，可以從微機保護及微機故障錄波器獲得。

三、功能分析

1.實現(xiàn)繼電保護裝置對系統(tǒng)運行狀態(tài)的自適應(yīng)。

電網(wǎng)繼電保護的整定計算十分復(fù)雜，由于傳統(tǒng)的繼電保護以預(yù)先整定、實時動作為特征，保護定值必須適應(yīng)所有可能出現(xiàn)的運行方式的變化。目前，系統(tǒng)中運行的保護裝置可分為三類：第一類為非微機型保護；第二類為具備多個定值區(qū)并可切換的微機保護，一般不具備遠方改定值的功能；第三類為新型微機保護，具備遠方改定值的功能。對非微機型保護，在調(diào)度端可以將其設(shè)置為不能自動調(diào)整定值的保護，依靠周圍保護裝置的定值調(diào)整，實現(xiàn)與此類保護的配合。對第二類保護，可以事先設(shè)置多套整定值，調(diào)度端只是通過變電站客戶機，控制其在當前運行方式下采用那套整定值來實現(xiàn)定值的自適應(yīng)。 為提高可靠性，保護定值的自適應(yīng)可與調(diào)度系統(tǒng)的檢修申請相結(jié)合。當電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)從調(diào)度管理系統(tǒng)獲得計劃檢修工作申請后，即通過計算分析，事先安排定值的調(diào)整，并做相應(yīng)的事故預(yù)想，從而大大提高系統(tǒng)繼電保護裝置的效能和安全水平。

2.實現(xiàn)對各種復(fù)雜故障的準確故障定位。

目前的保護和故障錄波器的故障測距算法，一般分為故障分析法和行波法兩類。其中行波法由于存在行波信號的提取和故障產(chǎn)生行波的不確定性等問題而難以在電力生產(chǎn)中得到較好的運用。而故障分析法如果想要準確進行故障定位，必須得到故障前線路兩端綜合阻抗、相鄰線運行方式、與相鄰線的互感等信息，很顯然，僅利用保護或故障錄波器自己采集的數(shù)據(jù)，很難實現(xiàn)準確的故障定位。通過電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)，可以徹底解決這個問題。調(diào)度端數(shù)據(jù)庫中，已經(jīng)儲備了所有一次設(shè)備參數(shù)、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以獲得故障前系統(tǒng)一次設(shè)備的運行狀態(tài)。故障發(fā)生后，線路兩端變電站的客戶機可以從保護和故障錄波器搜集故障報告，上送到服務(wù)器。調(diào)度端服務(wù)器將以上信息綜合利用，通過比較簡單的故障計算，就可確定故障性質(zhì)并實現(xiàn)準確的故障定位。

3.完成事故分析及事故恢復(fù)的繼電保護輔助決策。

系統(tǒng)發(fā)生事故后，往往有可能伴隨著其它保護的誤動作。傳統(tǒng)的事故分析由人完成，受經(jīng)驗和水平的影響，易出現(xiàn)偏差。由于電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)搜集了故障前后系統(tǒng)一次設(shè)備的運行狀態(tài)和變電站保護和故錄的故障報告，可以綜合線路兩端保護動作信息及同一端的其它保護動作信息進行模糊分析，并依靠保護和故錄的采樣數(shù)據(jù)精確計算，從而能夠迅速準確的做出判斷，實現(xiàn)事故恢復(fù)的繼電保護輔助決策。

4.對線路縱聯(lián)保護退出引起的系統(tǒng)穩(wěn)定問題進行分析，并提供解決方案。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，系統(tǒng)穩(wěn)定問題日益突出。故障能否快速切除成為系統(tǒng)保持穩(wěn)定的首要條件，這就對線路縱聯(lián)保護的投入提出較高要求。但是，在目前情況下，由于通道或其它因素的影響，導(dǎo)致線路雙套縱聯(lián)保護退出時，只能斷開線路以保證系統(tǒng)穩(wěn)定和后備保護的配合。這種由于二次設(shè)備退出而影響一次設(shè)備運行的狀況是我們所不愿意看到的。借助電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)，我們就可以大大減輕縱聯(lián)保護的退出給系統(tǒng)一次設(shè)備的運行帶來的影響，并提供縱聯(lián)保護的退出的整體解決方案。

5.對系統(tǒng)中運行的繼電保護裝置進行可靠性分析。

通過與繼電保護管理信息系統(tǒng)交換保護配置、服役時間、各種保護裝置的正動率及異常率等信息，電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)對繼電保護裝置的可靠性分析。特別是當某種保護或保護信號傳輸裝置出現(xiàn)問題，并暫時無法解決時，通過將此類裝置的可靠性評價降低，減輕系統(tǒng)對此類保護的依賴，通過遠程調(diào)整定值等手段，實現(xiàn)周圍系統(tǒng)保護的配合，防止因此類保護的拒動而擴大事故。

6.自動完成線路參數(shù)修正。

由于征地的限制，新建線路往往與原有線路共用線路走廊，線路之間電磁感應(yīng)日益增大，造成新線路參數(shù)測試的不準確以及原有線路參數(shù)的變化?，F(xiàn)在，依靠電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)，可以將每次故障周圍系統(tǒng)保護的采樣數(shù)據(jù)進行收集，利用線路兩端的故障電流、故障電壓，校核并修正線路參數(shù)，實現(xiàn)線路參數(shù)的自動在線測量，從而提高繼電保護基礎(chǔ)參數(shù)的可靠性，保證系統(tǒng)安全。

四、實現(xiàn)本系統(tǒng)的難點分析

1.管理問題

從技術(shù)上說，實現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟，無論是變電站客戶機對保護信息的搜集、信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸還是調(diào)度端服務(wù)器對EMS系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的讀取、故障及穩(wěn)定分析計算，都可以得到解決。主要的實施難度在于此系統(tǒng)需要綜合繼電保護、調(diào)度、方式、遠動、通信以及變電站綜合自動化等各個專業(yè)的技術(shù)，并且涉及到控制運行設(shè)備，其它專業(yè)一般不愿牽扯其中，因此只有解決好管理問題，才可能順利實施。例如，目前變電站客戶機對信息的搜集，完全可以也應(yīng)該納入到變電站綜合自動化系統(tǒng)，但是，由于管理界面的劃分，有些運行單位希望保護專業(yè)獨立組網(wǎng)搜集信息，這樣就造成資源的分割和浪費，不利于今后對系統(tǒng)的擴展。為了保證電力系統(tǒng)的安全運行，希望在將來的保護設(shè)計導(dǎo)則中，對此類問題統(tǒng)一予以規(guī)范。

2.安全性問題

由于電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)的功能強大，并且可以控制運行設(shè)備，與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行息息相關(guān)，因此在設(shè)計之初，就必須對系統(tǒng)的安全性問題給予足夠重視。可以說，安全性解決的好壞，將是本系統(tǒng)能否運用的關(guān)鍵。初步設(shè)想，調(diào)度端服務(wù)器必須采用雙機熱備用方式保證硬件安全；通過遠方修改保護定值時，客戶機必須通過加密的數(shù)字簽名核實調(diào)度端傳送定值的可信度，并通過校驗碼及數(shù)據(jù)回送保證定值的可靠性。并且，當客戶機向保護傳送定值時，必須不能影響保護的正常性能。在這方面，還需要做大量的工作。

3.規(guī)約問題

由于本系統(tǒng)將全網(wǎng)所有微機保護及故障錄波器聯(lián)系到了一起，如果能夠解決好信息的組織及傳輸規(guī)約，將對系統(tǒng)實施起到事半功倍的作用。因此，希望參照國外標準，盡快建立國內(nèi)繼電保護信息組織規(guī)約。

通過以上分析，我們可以看到電網(wǎng)繼電保護綜合自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)，將給電網(wǎng)繼電保護工作帶來一次質(zhì)的飛躍，它將能大大加強繼電保護的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。