電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動化裝置探討

次珍

摘 要 伴隨我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的高速高位運(yùn)行，行業(yè)和生活用電量也在不斷創(chuàng)新高。電力系統(tǒng)的新建能源機(jī)組的增多和規(guī)模的不斷增大，這在客觀上要求增強(qiáng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性的技術(shù)保障，把可能出現(xiàn)的危害和威脅降到最低。作為電力系統(tǒng)中重要組成部分的繼電保護(hù)和自動化裝置，是電力系統(tǒng)的主流應(yīng)用技術(shù)，是電力企業(yè)對突發(fā)性故障設(shè)置的專門性自動化裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)一些非正常狀態(tài)，則會發(fā)出信號；而針對于運(yùn)行中的故障問題，則會跳閘。這些都更好地確保了供電和電力運(yùn)行的穩(wěn)定、安全，增加電力運(yùn)營的效益。本文就針對繼電保護(hù)和自動化裝置相關(guān)問題進(jìn)行課題探討。

關(guān)鍵詞 自動化裝置；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)

中圖分類號 TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）15-0035-02

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展客觀上要求和推動了電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，其保護(hù)和控制系統(tǒng)成為電力部門研究的重點(diǎn)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)諸如短路、接地、斷線等故障，繼電保護(hù)裝置即電力系統(tǒng)中的自動化系統(tǒng)，就可以發(fā)揮其作用，對故障線路在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)切除或報(bào)警，方便工作人員對故障的及時(shí)準(zhǔn)確排除和維修，從而最大程度上達(dá)到對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保護(hù)與保障。對于繼電保護(hù)，從保護(hù)對象上來劃分，可以分為輸電線路、發(fā)電機(jī)、變壓器等；對電流、電話、零序、距離等4項(xiàng)的保護(hù)則是依從原理來分類；而根據(jù)保護(hù)所起的作用可以劃分為輔助保護(hù)、近后備保護(hù)、遠(yuǎn)后備保護(hù)等。

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動化裝置運(yùn)行特點(diǎn)以及基本要求

1.1 運(yùn)行特點(diǎn)

實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行，故障的發(fā)生概率并不大，繼電保護(hù)及其自動化裝置的動作頻率也就并不大。但如果出現(xiàn)負(fù)荷過大、電路斷電等電力故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置就能迅速發(fā)揮識別并對故障問題進(jìn)行根除；而對于沒故障的線路和設(shè)備則能最快時(shí)間恢復(fù)正常運(yùn)行，這些防止了電力故障的進(jìn)一步波及和范圍擴(kuò)大，降低在經(jīng)濟(jì)上不必要損失的同時(shí)，也使得電網(wǎng)的運(yùn)行更加有安全保障。繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)的構(gòu)成部分，它在安全可靠的運(yùn)行中與其他電力系統(tǒng)設(shè)備共同作用，即使電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)過載，發(fā)生短路等線路問題，也可以做到對重要信息進(jìn)行傳輸和對電力及時(shí)迅速對故障點(diǎn)的切除，從而阻止故障的進(jìn)一步蔓延。誤動故障和拒動故障是繼電裝置兩種主要的故障形式。對于拒動故障而言，主要特點(diǎn)是電力系統(tǒng)在發(fā)生故障后，電力系統(tǒng)仍舊處于運(yùn)行狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置又不能及時(shí)動作，對數(shù)據(jù)信號無法及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)出，則會導(dǎo)致故障的繼續(xù)存在，無法繼續(xù)排除，例如三相電短路的問題故障，因這一故障很有可能導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的癱瘓；而另一種形式的誤動故障，相對于拒動故障帶來的影響和危害是小的。誤動故障的出現(xiàn)主要是繼電保護(hù)裝置自身性能較差所致，再加之主客觀因素的作用，就會對仍處于正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)發(fā)生誤動作，出現(xiàn)切除操作，從而不僅給用電單位造成可能的經(jīng)濟(jì)損失，也給電力系統(tǒng)造成運(yùn)行成本的增加。專門應(yīng)用于電力系統(tǒng)的自動化保護(hù)裝置，其作用就是為實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效控制以及動態(tài)實(shí)時(shí)的檢測系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。也因此，一旦自動化系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障，勢必會在電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、測量、控制等方面參數(shù)的準(zhǔn)確性上造成嚴(yán)重障礙甚至后果。

1.2 基本要求

繼電保護(hù)對電力系統(tǒng)所發(fā)揮的作用是舉足輕重的，因此，繼電保護(hù)自動化裝置應(yīng)在技術(shù)方面具備選擇性、靈敏性、速動性和可靠性4個(gè)要求，在對繼電跳閘保護(hù)上，這4個(gè)基本要求都應(yīng)滿足；而如果只為對電力系統(tǒng)中的信號以及運(yùn)行狀況進(jìn)行反映時(shí)，這4個(gè)基本要求中有些要求可以降低。

1）選擇性，則是指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，對故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確識別，并首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障；當(dāng)前者中的保護(hù)或斷路器拒動時(shí)，相近的設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)才會被選擇，進(jìn)行故障的切除，而電力系統(tǒng)其它非故障部分仍能正常運(yùn)行，不會被影響。

2）靈敏性，則是繼電保護(hù)裝置在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，做出的可靠反應(yīng)動作，即應(yīng)有的靈敏系數(shù)。需要指出的是，從電流和電壓的保護(hù)動作原理的不同，兩者之間的靈敏定義公式也是不同的。

3）速動性，繼電保護(hù)的關(guān)鍵就在于出現(xiàn)電力故障時(shí)可以做到快速的切斷處理，將用戶在低電壓、高電流使用電力設(shè)備的時(shí)間降到最短，設(shè)備的損壞成都以及故障波及范圍降到最低，同時(shí)加快電力系統(tǒng)電壓或電流正常運(yùn)行的恢復(fù)速度，達(dá)到對電力系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定性的改善。

4）可靠性，它要求繼電保護(hù)在不需要動作時(shí)，不會誤動；在繼電保護(hù)規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)又可以可靠的對發(fā)生的故障進(jìn)行動作，不會拒動。安裝繼電保護(hù)裝置是所有電力設(shè)備的必須和運(yùn)行的前提。

這4個(gè)基本的要求共同作用，為繼電保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)、配置以及維護(hù)上提供了依據(jù)，又為對繼電保護(hù)裝置的分析評價(jià)提供客觀基本信息依據(jù)。由此可看出，這4個(gè)基本要素間是相互矛盾又統(tǒng)一的整體，也因此，在實(shí)際使用中要從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和用戶性質(zhì)兩個(gè)方面，辯證的加以統(tǒng)一。

2 對提升電力系統(tǒng)繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的舉措

2.1 對冗余進(jìn)行的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

一般來講，首先要對繼電保護(hù)自動化裝置的初始化狀態(tài)和設(shè)定情況做好必要的全面掌握要實(shí)現(xiàn)對原始信息數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確率提高，就離不來科學(xué)的檢測系統(tǒng)設(shè)備，通過對其運(yùn)行規(guī)律等的分析，可以更好地對安全系數(shù)加以強(qiáng)化。容錯(cuò)技術(shù)，可以通過對硬件冗余的優(yōu)化利用來實(shí)現(xiàn)。繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，離不開容錯(cuò)技術(shù)，以更好地保障電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置中即使有某一個(gè)或幾個(gè)裝置發(fā)生故障時(shí)，不會引起粘連效應(yīng)，整個(gè)電力系統(tǒng)仍可以正常穩(wěn)定運(yùn)行。對硬件冗余利用時(shí)，應(yīng)從主客觀兩方面的影響因素進(jìn)行綜合分析，采用備用切換、多數(shù)表計(jì)等多種方法，全面而客觀地顯示對應(yīng)的惡化誤動率，提高可用度、拒動率等指標(biāo)。以實(shí)際的設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行情況作為參考依據(jù)，在冗余技術(shù)上就可以選用最恰當(dāng)?shù)姆绞剑贫ǔ鼍哂锌尚行缘膬?yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到在數(shù)量上減少繼電保護(hù)裝置，以及相應(yīng)投資運(yùn)行成本的降低。特別關(guān)注的是：可靠性指標(biāo)必須滿足對應(yīng)的客觀要求。endprint

2.2 對繼電保護(hù)裝置可靠性的加強(qiáng)

當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，如果繼電保護(hù)裝置在規(guī)定的范圍中出現(xiàn)故障問題，該裝置通常不應(yīng)有拒動故障；而如果其他保護(hù)裝置對拒動進(jìn)行保護(hù)，繼電保護(hù)裝置也不會有誤動作的出現(xiàn)，即繼電保護(hù)能力一定程度上更加可靠。為此，需要加強(qiáng)對繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)的準(zhǔn)確科學(xué)計(jì)算，并準(zhǔn)確排除不正確的動作，確保計(jì)算的準(zhǔn)確。如果要運(yùn)用繼電保護(hù)輔助配套裝置，需要發(fā)揮自動控制回路、二次繼電保護(hù)的作用。

2.3 做好繼電保護(hù)裝置維護(hù)工作

良好科學(xué)的維護(hù)是確保繼電保護(hù)裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行，使其自身多樣化更好發(fā)揮作用的必需和基礎(chǔ)。為此，電力系統(tǒng)需要首先做好對機(jī)電保護(hù)裝置的定期檢修和查評工作，對二次設(shè)備元件的名稱、標(biāo)志等的齊全與否，按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等是否可以正常使用等，都要進(jìn)行仔細(xì)檢查，以防止和排除裝置可能的隱患，對其出現(xiàn)接點(diǎn)接觸壓力不足的現(xiàn)象加以排除的同時(shí)，還應(yīng)檢查線路有無燒傷。其次，對繼電保護(hù)裝置的報(bào)警指示燈、配線、卡子是否有脫落等進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查斷路器操作機(jī)構(gòu)是否出現(xiàn)異常情況。檢查完成后，還應(yīng)對繼電保護(hù)裝置做好分類，以便對其運(yùn)行現(xiàn)狀做出準(zhǔn)確判斷，在繼電保護(hù)裝置發(fā)生異常時(shí)，可以做出客觀的分析和判斷，以更好地進(jìn)行可行性技術(shù)處理，及時(shí)高效地對質(zhì)量隱患進(jìn)行排除，始終保障電力系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)行。

2.4 對自動化保護(hù)裝置可靠性強(qiáng)化的措施

自動化保護(hù)裝置應(yīng)用于繼電保護(hù)裝置，在實(shí)踐中是一種極為重要的技術(shù)手段。由于自動化裝置的結(jié)構(gòu)繁瑣，現(xiàn)實(shí)中主客觀的多種因素又極易對其產(chǎn)生影響，因此，要求操作自動化裝置的技術(shù)人員在技能上的專業(yè)性、操作的熟練性、必備的相關(guān)技術(shù)知識和專業(yè)素養(yǎng)。堅(jiān)持每隔一段時(shí)間對自動化裝置的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行一次全面認(rèn)真校對，保障其運(yùn)行更加穩(wěn)定、安全和可靠。

對于自動化裝置在使用中可能的各種質(zhì)量問題，要做好對其日常運(yùn)行規(guī)律的記錄，并對相關(guān)數(shù)據(jù)做到分析和處理做到客觀，以備今后在開展工作時(shí)，有相關(guān)可靠理論依據(jù)。對裝置實(shí)施定期和不定期的雙向檢查、維護(hù)，并對不再適用的裝置及時(shí)進(jìn)行更換。同時(shí)，還應(yīng)不斷與時(shí)俱進(jìn)的對裝置進(jìn)行技術(shù)的升級、改造、更新。對于自動化裝置的選用，應(yīng)從電力系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，選用裝置綜合性價(jià)比上與線路、母線情況相匹配，將裝置故障的發(fā)生頻率降到最低。做好數(shù)據(jù)信息的采樣、控制、存儲工作，優(yōu)化利用全數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)、非常規(guī)互感器數(shù)字信號。同時(shí)，通過裝置檢測器的合理科學(xué)利用，對自動化裝置可以實(shí)現(xiàn)日常的全面、動態(tài)監(jiān)測以及維護(hù)工作；借助變壓器繞組對自動化裝置進(jìn)行必要的變形測試，也可以利用紅外熱成像等先進(jìn)技術(shù)準(zhǔn)確檢測，做到對運(yùn)行中的自動化裝置可能發(fā)生的質(zhì)量問題實(shí)現(xiàn)快速、有效的處理，確保其運(yùn)行始終保持安全、穩(wěn)定。

3 結(jié)論

總之，作為與人類生產(chǎn)生活密不可分的清潔能源的電力，不僅給電力企業(yè)帶來了極好的經(jīng)濟(jì)效益，也推動社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高。繼電保護(hù)裝置對于電力系統(tǒng)保障電力的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用，因此，加強(qiáng)對繼電保護(hù)裝置及自動化裝置可靠性的研究對于整個(gè)電力系統(tǒng)可靠性運(yùn)行的提升和服務(wù)質(zhì)量都有著現(xiàn)實(shí)的作用和深遠(yuǎn)的意義，為社會的經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到了“動力”支持。

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