淺談電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化應(yīng)用對策

張 偉 夏建勛 孟澤眾 羅 波

（國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司）

淺談電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化應(yīng)用對策

張 偉 夏建勛 孟澤眾 羅 波

（國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司）

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中最重要的組成部分，它分為一段保護(hù)、二段保護(hù)、三段保護(hù)，自動化技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用在繼電保護(hù)中，不僅提高了保護(hù)的功能，而且給整個電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行帶來了較大幫助。電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)具有十分重要的作用，為了適應(yīng)時代的發(fā)展必須采用繼電器自動化策略，本文首先介紹了繼電器保護(hù)裝置的作用，然后列出了其自動化策略。最后結(jié)合實際案例提出了自動化創(chuàng)新策略。

繼電器保護(hù)；自動化技術(shù)；三段式保護(hù)

0 引言

熔斷器是繼電保護(hù)最初始的形態(tài)。經(jīng)過相當(dāng)長時間的發(fā)展，熔斷器開始不斷發(fā)展進(jìn)步，其功能逐漸完善、更加能夠滿足電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的需求。從繼電保護(hù)的發(fā)展歷程中可以看出，每一階段科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步將會帶來繼電器發(fā)展的變革。在20世紀(jì)80年代集成電路是繼電保護(hù)的主要組成部分，而隨著晶閘管的成功制造，繼電保護(hù)又開始由電路轉(zhuǎn)為晶閘管系列，隨后發(fā)展成了電磁式繼電器?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)步入了一個高速發(fā)展的信息時代，電能可靠性要求越來越高，使得電力系統(tǒng)承受了很大壓力。雖然每年都會增加大量的機(jī)組來滿足負(fù)荷需求，但整體保護(hù)技術(shù)卻沒有較大發(fā)展，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置經(jīng)常出現(xiàn)功能故障，如誤動作、拒動作等。隨著廠網(wǎng)的分離，電力系統(tǒng)正在逐漸走向市場化，因此強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置并不斷改進(jìn)其技術(shù)水平將降低因故障引發(fā)的大規(guī)模電力系統(tǒng)事故，從而避免了大量財產(chǎn)損失。計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得電力系統(tǒng)越來越方便，安全性也大幅度提升，如智能化和數(shù)字化系統(tǒng)都是依靠計算機(jī)通信技術(shù)建立的，它們被應(yīng)用到電力系統(tǒng)后使自動化水平有顯著變化?？傊?，繼電器保護(hù)自動化策略是運(yùn)用高科技手段不僅可以降低系統(tǒng)發(fā)生事故的概率，而且對提高電力部門效益有較大作用。表1是繼電保護(hù)“三誤”事故的基本表現(xiàn)及防范措施。圖1為常見的繼電器保護(hù)圖形。

表1 繼電保護(hù)“三誤”事故的基本表現(xiàn)及防范措施

圖1 繼電器保護(hù)圖形

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動化策略

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化策略包括以下幾點：第一，實際的電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會發(fā)生很多種類的故障，如單相接地故障、單相短路故障、兩相接地故障等。其中最常見的故障為單相接地故障，當(dāng)發(fā)生這些故障后繼電器保護(hù)裝置就會自動跳開故障相，從而保證非故障相可靠運(yùn)行，以此來提高電力系統(tǒng)局部供電可靠性。另外，值得一提的是繼電保護(hù)裝置還可以對系統(tǒng)的狀態(tài)報警或預(yù)控，進(jìn)而減少因電力系統(tǒng)故障而給廣大電力用戶帶來不必要的損失。從根本上講繼電器保護(hù)裝置為電力系統(tǒng)預(yù)防控制設(shè)備，只有極大地發(fā)揮其作用才能保障系統(tǒng)安全。第二，電力系統(tǒng)中某個關(guān)鍵設(shè)備若發(fā)生了故障會給系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果，且會威脅到電網(wǎng)運(yùn)行，此時如果有繼電保護(hù)裝置就會迅速地切除故障部分，從而保證其他線路的安全運(yùn)行，避免產(chǎn)生大事故。另外，繼電保護(hù)裝置還可以檢測到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不正常狀況便會及時察覺，與此同時給相關(guān)人員發(fā)提示警告，這樣可以為檢修人員提供檢修方向，從而保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。自動化技術(shù)應(yīng)用在繼電器后可以自動調(diào)整工作模式，能夠在第一時間做出合理的處理，避免產(chǎn)生更大危害。正是由于繼電保護(hù)裝置的工作特性及優(yōu)勢，對電力系統(tǒng)設(shè)計及運(yùn)行產(chǎn)生了非常大的影響。第三，繼電保護(hù)裝置有很高的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)為正常情況下，其可靠性可以完全發(fā)揮出來，此時可以采取相應(yīng)保護(hù)措施即針對運(yùn)行設(shè)備實施相應(yīng)保護(hù)。但是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，繼電器保護(hù)設(shè)備就會對應(yīng)形成保護(hù)措施，最后達(dá)到保護(hù)電力系統(tǒng)的目的。繼電器最重要的功能就是可以準(zhǔn)確判斷故障的位置，并規(guī)范防護(hù)措施。當(dāng)然沒有任何一種設(shè)備是完全可靠的，在實際的運(yùn)行中有時會發(fā)生誤動作問題，即系統(tǒng)在安全范圍內(nèi)運(yùn)行但繼電器發(fā)出了故障信號，該設(shè)備的可靠性有待提升，因此在選用繼電器時應(yīng)注重那其可靠性和安全性。眾所周知，繼電器保護(hù)設(shè)備評價最關(guān)鍵的指標(biāo)就是可靠性，電力系統(tǒng)中的設(shè)備如電線、配電箱等都需要繼電保護(hù)來確保其安全運(yùn)行。第四，繼電保護(hù)靈敏性較高，可以使電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，避免系統(tǒng)中某類設(shè)備故障影響整條線路不正常運(yùn)行，不僅節(jié)約了維修成本，而且降低了損失。圖2為發(fā)電廠線路故障圖。

圖2 發(fā)電廠線路故障

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動化安全管理

2.1 選型設(shè)計上要具有安全性

自動化管理方式是電力系統(tǒng)中繼電器普遍采用的模式，其設(shè)計需要根據(jù)具體的需求來不斷完善。在安全管理中，需要選用高質(zhì)量的元件完成繼電保護(hù)設(shè)備的制造，只有這樣才能保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。設(shè)計階段應(yīng)以統(tǒng)籌為主體觀念，對信號輸入、信號輸出、變量控制等方面進(jìn)行科學(xué)配置，可以使系統(tǒng)在可靠性較高的情況下運(yùn)行，且保證充足的擴(kuò)容空間。最關(guān)鍵的是應(yīng)用自動化管理措施，依照相關(guān)規(guī)章規(guī)范，采用較高電導(dǎo)率、耐腐蝕性接地線路，從而避免繼電器誤動作出現(xiàn)故障，造成大量設(shè)備損壞。監(jiān)控設(shè)備應(yīng)具有較高的可靠性，以便將繼電器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號完整地顯示在顯示器上，為操作人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對及時處理故障提供幫助。

2.2 做好設(shè)備的安裝調(diào)試工作

繼電器保護(hù)系統(tǒng)有較多環(huán)節(jié)，如直流系統(tǒng)、監(jiān)測和計量系統(tǒng)等。這些環(huán)節(jié)之間有很強(qiáng)的聯(lián)系，其中一個環(huán)節(jié)出問題有可能會導(dǎo)致整個保護(hù)工作出現(xiàn)故障，因此繼電器保護(hù)設(shè)備的設(shè)計需要根據(jù)實際的情況完善和提高，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試工作。對于系統(tǒng)中新安裝的保護(hù)裝置應(yīng)進(jìn)行必要的模擬實驗，加入的電壓應(yīng)不低于額定電壓的80%，并分析其可能的故障形式。對一些邏輯回路需要嚴(yán)格校驗，最終確保其可靠性。計算機(jī)系統(tǒng)是一個抗干擾性較弱的系統(tǒng)，外界干擾源極容易干擾系統(tǒng)，為此需要對其工作環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格要求，可以采取以下幾點措施：第一在電纜線外部用金屬絲纏繞，屏蔽外界不良信號。第二在網(wǎng)線中架設(shè)避雷設(shè)備，從而提升網(wǎng)絡(luò)的抵抗外部襲擾的能力。自動化設(shè)備主要應(yīng)用于變電站和供電系統(tǒng)中，通常情況下會應(yīng)用在高壓側(cè)線路或電容器保護(hù)，下面簡要介紹一下變電站繼電器保護(hù)：首先需要保護(hù)線路即通常所說的三段式保護(hù)，分別為電流速斷、限時速斷、過載保護(hù)。然后就是電容器保護(hù)主要包括過壓和失壓保護(hù)。目前電力系統(tǒng)中自動化設(shè)備無論是技術(shù)水平還是制作工藝還十分落后，需要科研工作者在這方面給予高度重視。繼電器保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中具有較大作用，且工作可靠性和穩(wěn)定性是保證整個電力系統(tǒng)安全供電的基礎(chǔ)。圖3為自動延時繼電器的圖形。

圖3 延時繼電器圖形

3 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的自動化創(chuàng)新

現(xiàn)代社會發(fā)展步伐十分迅速，對繼電器保護(hù)提出了更高的要求，因此對繼電器保護(hù)自動化控制是十分必要的。繼電器自動化控制方法一定要與時俱進(jìn)，在充分結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的情況下，不斷提升其靈敏性、可靠性。現(xiàn)階段，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中占有十分重要的地位，且其發(fā)展空間巨大，將計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用在繼電器保護(hù)中可以實現(xiàn)高可靠性和高自動化。本文提出的繼電保護(hù)自動化創(chuàng)新就是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對檢測設(shè)備是否發(fā)生了故障有較強(qiáng)的科學(xué)性和可信性。經(jīng)過大量的實踐發(fā)現(xiàn)將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能應(yīng)用在繼電器保護(hù)中是一項創(chuàng)新性極佳的成果，它對發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱藏故障、處理故障等方面具有積極的作用。所以完善設(shè)備的各項功能需要充分結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，以保障繼電器故障處理的準(zhǔn)確性和科學(xué)性?？傊?，電力網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化可以有效提升輸電和用電的可靠性，保證供電質(zhì)量和供電效率。只有提升繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量才能夠充分發(fā)揮其在電力系統(tǒng)中的作用，使系統(tǒng)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會因為發(fā)生故障導(dǎo)致人們的生命或財產(chǎn)安全受到威脅。圖4為具體的繼電器設(shè)計圖例。

4 案例分析

圖4 繼電器自動化技術(shù)的應(yīng)用圖例

2015年，湖南某地區(qū)電網(wǎng)因繼電保護(hù)誤動作、安全穩(wěn)定控制裝置拒動等原因引發(fā)一起重大電網(wǎng)事故，導(dǎo)致該地區(qū)電網(wǎng)5條500kV線路和5條220kV線路跳閘、32臺發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行。導(dǎo)致華中東部電網(wǎng)與川渝電網(wǎng)解列，該電網(wǎng)與南下的電網(wǎng)直流閉鎖、與該電網(wǎng)解列。繼電器保護(hù)出現(xiàn)誤動作給整個電網(wǎng)帶來了巨大的影響，因此繼電器保護(hù)自動化策略十分重要。

5 結(jié)束語

在我國的電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)是一個十分重要的部分，將自動化策略應(yīng)用在繼電器保護(hù)中有積極作用。目前社會的發(fā)展對繼電器保護(hù)工作要求不斷提升，為此加快保護(hù)裝置的創(chuàng)新工作是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、避免大面積停電的重要措施。

[1] 黃碧怡.淺談繼電保護(hù)應(yīng)用中存在的問題及解決措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015(3):23-25.

[2] 程理丹,朱峰.淺談電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的安全運(yùn)行的措施[J].華章,2015(34):39-40.

[3] 王春英.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的分析[J].城市建設(shè)理論研究,2015(9):23-24.

2016-09-12）