電力系統(tǒng)自動化繼電保護裝置及其測試研究

張 斌

（甘肅會展物業(yè)管理有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

繼電保護是一種可以檢測出電力系統(tǒng)中的故障或異常狀況，并發(fā)送警報信號以隔離和消除故障的技術(shù)。在實際使用中，有必要準確地對保護部件的工作條件進行分類，并根據(jù)故障前后的電氣物理量的變化來確定故障是發(fā)生在保護區(qū)內(nèi)還是保護區(qū)外。自動化繼電保護裝置可以判斷電力系統(tǒng)的故障，采取及時有效的措施，減少重大安全事故的發(fā)生，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。

1 電力系統(tǒng)自動化繼電保護裝置運行特性分析

隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，電力系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，導(dǎo)致運行過程中出現(xiàn)一些故障。因此，必須合理利用繼電保護裝置，以防止故障影響的擴散。繼電保護裝置的特定功能是傳輸某些信息，以便其他電氣設(shè)備可以在運行期間有效地隔離故障。電力系統(tǒng)的運行中經(jīng)常會發(fā)生誤動故障，誤動故障是指電力系統(tǒng)在受外部因素影響的情況下出現(xiàn)不正確的運行。自動化裝置的主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)操作的各種參數(shù)，如果無法了解確切的參數(shù)情況，那么就意味著自動化設(shè)備正在發(fā)生故障。

2 自動化繼電保護裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，自動化繼電保護裝置在電力企業(yè)中被廣泛使用，并取得了顯著成就，在一定程度上建立了電力操作系統(tǒng)的良性循環(huán)。在確保繼電保護裝置本身運行的同時，還可以滿足實際的開發(fā)要求。在技術(shù)層面，繼電保護裝置也發(fā)生了重大變化。其方法從以前僅使用單個保險絲模型被開發(fā)為使用電磁保護系統(tǒng)、晶體管保護系統(tǒng)、集成電氣保護系統(tǒng)、計算機保護系統(tǒng)等。這是將多個系統(tǒng)整合為一個新技術(shù)，促進了現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，并通過不斷完善自動化繼電保護技術(shù)，可以有效地促進電力企業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。

3 自動化繼電保護裝置測試技術(shù)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，自動化繼電保護裝置必須不斷更新?？紤]到這種情況，可以將傳統(tǒng)繼電保護裝置測試技術(shù)與新的自動化繼電保護裝置測試技術(shù)進行比較，進而發(fā)現(xiàn)兩者之間的區(qū)別，找出傳統(tǒng)裝置測試技術(shù)的不足，利用先進的技術(shù)進行改進優(yōu)化。在測試時，必須首先考慮到不同的材料會對設(shè)備的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響，從而影響設(shè)備的質(zhì)量。因此，可以根據(jù)材料的質(zhì)量推斷哪個設(shè)備的性能更好，并根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行判斷。如今，繼電保護裝置的技術(shù)含量越來越高，但是設(shè)備的價格也隨之變得越來越高，因此，繼電保護裝置的發(fā)展應(yīng)更加均衡。

4 電力系統(tǒng)自動化繼電保護裝置測試的意義

在電力系統(tǒng)運行期間可能會發(fā)生諸如短路或斷路等故障，因此，必須使用繼電保護裝置來防止電源設(shè)備出現(xiàn)故障，以減少此類故障對電力系統(tǒng)的影響，防止設(shè)備損壞現(xiàn)象的發(fā)生。隨著自動化技術(shù)的進步，繼電保護裝置已實現(xiàn)自動化工作，但在自動保護裝置運行期間也會發(fā)生故障，只有通過嚴格的測試才能保證運行期間的安全性和穩(wěn)定性。

5 自動化繼電保護裝置測試要求

在電力系統(tǒng)運行過程中，自動化繼電保護裝置可以實現(xiàn)繼電保護、數(shù)據(jù)通訊、實時監(jiān)控等功能，且整體較為復(fù)雜。繼電保護裝置在研發(fā)過程中需要進行單元測試、集成測試、驗證測試和確認測試，并且該過程需要大量的操作時間。因此，自動化測試對繼電保護裝置測試具有十分重要的作用。在具體的測試過程中，需要滿足以下要求。

5.1 測試范圍和效率

實現(xiàn)自動化測試需要著重解決測試工作中錯誤率高和測試效率低的零件，擴大測試范圍，用自動化工作代替手動工作以提高測試效率。

5.2 形成閉環(huán)測試

在自動化繼電保護裝置測試中，只需由測試人員將測試信息輸入測試系統(tǒng)即可完成測試系統(tǒng)中的所有測試工作，并且可以分析測試結(jié)果，生成報告并配置閉環(huán)測試。在整個測試過程中，測試人員無需在系統(tǒng)上執(zhí)行任何工作即可確保測試的正常進行和測試結(jié)果的準確。

5.3 測試系統(tǒng)的兼容性

在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置主要分為常規(guī)站繼電保護裝置和數(shù)字站繼電保護裝置。由于這些設(shè)備的制造商不同，因此設(shè)備之間存在顯著差異。為了測試這些設(shè)備，自動化測試系統(tǒng)必須具有足夠的兼容性，以便該測試系統(tǒng)可以應(yīng)用于大多數(shù)繼電保護設(shè)備，并且繼電保護設(shè)備之間的差異不會影響測試結(jié)果。

6 自動化繼電保護裝置測試的實施

6.1 自動化繼電保護裝置的測試指標

在測試繼電保護裝置的過程中，首先，注意的是平均故障時間。平均故障時間是繼電保護裝置可以正常工作沒有出現(xiàn)故障的時間，為了計算該時間，需要統(tǒng)計繼電保護裝置的正常工作時間。其次，是平均故障恢復(fù)時間。平均故障恢復(fù)時間與平均故障時間相對應(yīng)，也就是繼電保護裝置由于某種原因而發(fā)生故障，然后從故障到恢復(fù)的時間，從而計算出故障的平均恢復(fù)時間。最后，是效果程度。效果程度是繼電保護裝置是否可以在運行過程中發(fā)揮應(yīng)有的作用和作用范圍，該指標可以表明繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的作用。

6.2 自動化繼電保護裝置的測試要點

在自動化繼電保護裝置的測試過程中，當測試繼電保護裝置的平均故障時間時，可以采用定數(shù)截斷法進行測試，以確定繼電保護裝置的故障時間。從測試結(jié)果可以看出，截斷失效數(shù)的范圍應(yīng)在4~7之間選擇。例如，在測試中，平均故障時間為M，該時間應(yīng)為截斷時間的倍數(shù)，并選擇具有代表性的樣本r，樣品數(shù)量應(yīng)根據(jù)總量的大小確定。

6.3 保護配置方案

以WBH-801T2-DA-G作為測試設(shè)備，這種設(shè)備具有功能齊全、電源保護全面的特點，主保護CT與后備保護CT相同，方便了工作過程，這種設(shè)備具有以下功能：（1）擁有自己的故障識別系統(tǒng)，并已獲得發(fā)明專利，并通過判斷開放數(shù)據(jù)組合，對空投過程中的變壓器故障及時做出反應(yīng)，并采取保護措施；（2）該配置受電流影響較小，可以輕松實現(xiàn)增量式差動保護，具有強大的抗CT功能，可以快速響應(yīng)一次側(cè)負載和故障情況，保護設(shè)備和人身安全，并可以采取適當?shù)拇胧唬?）在差動保護過程中，反應(yīng)足夠快，因此可以在很短的時間內(nèi)完成保護措施，以防止產(chǎn)生副作用。通常，發(fā)生重大故障時，操作時間少于20ms，一般金屬故障操作時間在30ms以內(nèi)；（4）由于其具有高靈敏度，在變特性差動保護過程中發(fā)生重大故障時，可以做出快速響應(yīng)并采取削減措施，以確保設(shè)備正常運行；（5）設(shè)備采用多種濾波算法，確保電子互感器采集回路的正常運行，防止異常數(shù)據(jù)采集對保護設(shè)備的誤導(dǎo)，從而影響繼電保護裝置的正常運行。

6.4 統(tǒng)一建模的繼電保護測試裝置

電力系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜和智能，微機型智能繼電保護測試設(shè)備的類型也越來越多樣化，用于組件保護、線路保護、輔助保護，智能配電網(wǎng)絡(luò)終端和測量控制的各種測控裝置不斷出現(xiàn)。在這種情況下，有必要提供一個集成的自動測試平臺。使用一臺主機控制多個測試儀器一起工作，每個測試儀器調(diào)試一臺保護裝置，并且在測試之后，每個測試儀器都會通過數(shù)據(jù)通信將測試結(jié)果發(fā)送到主機，以創(chuàng)建記錄文檔。結(jié)合保護性測控單元的條形碼識別系統(tǒng)，歷史記錄將變得更加完整。這種調(diào)試方法最大程度地減少了調(diào)試人員的工作量，并可以同時測試多個測試對象。在調(diào)試之前，中央控制PC對每個測試儀執(zhí)行單獨的遠程配置，將測試計劃提交給測試儀并設(shè)置測試標準。在調(diào)試過程中，測試儀器的調(diào)試過程是集中監(jiān)控和管理的。調(diào)試后，為每個測試的裝置創(chuàng)建調(diào)試報告，并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中。因此，在整個系統(tǒng)調(diào)試中，只需要一個管理人員控制中央PC，就可以同時完全自動化地調(diào)試多個設(shè)備。此類系統(tǒng)的開發(fā)主要在于繼電保護測試設(shè)備的各種I/O接口插件以及整機測試模型的組態(tài)軟件?；跀?shù)字化繼電保護裝置的硬件架構(gòu)實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)并不難，關(guān)鍵是為整機測試模型配置軟件的開發(fā)。

7 提高電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置可靠性措施

7.1 現(xiàn)有技術(shù)的改進

為了確保電力系統(tǒng)繼電保護裝置的控制應(yīng)用和自動化裝置的控制應(yīng)用的可靠性，有必要在設(shè)備的控制實施過程中注意設(shè)備實施技術(shù)的改進，保證設(shè)備控制實施技術(shù)的提高，從而提高整體技術(shù)的應(yīng)用效率。在電力系統(tǒng)輸電建設(shè)中，相關(guān)人員也應(yīng)注意改善電力系統(tǒng)輸電的技術(shù)應(yīng)用，以便在技術(shù)應(yīng)用過程中，可以提高電力系統(tǒng)繼電保護裝置的應(yīng)用效果。例如，在實施電網(wǎng)繼電保護裝置控制的過程中，為了提高整體輸電裝置的安裝效果，相關(guān)輸電人員在實施技術(shù)改造時必須首先遵循總線傳輸技術(shù)的實施原則。對母線傳輸電壓采取保護措施，控制220kV母線保護。并且在執(zhí)行保護裝置的控制過程中，多功能集成式PMH-42/13母線差值固定在一個范圍內(nèi)，減少信號傳輸?shù)挠绊懸蛩兀瑢崿F(xiàn)了電力系統(tǒng)技術(shù)控制效果的提高。

7.2 操作規(guī)范的改進

為了確保電力傳輸系統(tǒng)的配置和應(yīng)用達到電力繼電保護裝置的控制效果，相關(guān)人員應(yīng)在實現(xiàn)自動化裝置的繼電保護和控制的同時，改善操作規(guī)范。電力系統(tǒng)在提升運行標準過程中可以實施信息傳輸和保護措施，例如，為了在實施電力系統(tǒng)繼電保護裝置控制時體現(xiàn)出充分的電力傳輸效果，相關(guān)的電力傳輸人員應(yīng)在電力系統(tǒng)的控制實施過程中，盡可能地提升技術(shù)操作規(guī)范，對繼電保護設(shè)備使用操作規(guī)范的技術(shù)實施因素進行有效的控制。相應(yīng)的輸電系統(tǒng)保護設(shè)計是根據(jù)輸電設(shè)計圖中的保護設(shè)計原則進行的。同時，在采取保護措施時，必須采取措施及時保護次級電路段和信息吊牌。請相關(guān)的電力傳輸人員按照相關(guān)要求采取特殊的防護措施。

7.3 減少電磁干擾

在輸電系統(tǒng)的構(gòu)造中，要進行輸電配置以反映總體輸電效果，負責輸電的人員要消除輸電中的電磁干擾，這樣可以構(gòu)建整個電磁傳輸系統(tǒng)，并且在構(gòu)建電力傳輸系統(tǒng)時可以安全地實現(xiàn)系統(tǒng)操作。減少電磁干擾的措施方法：首先要做的是消除電磁干擾濾波，以便可以在電磁濾波干擾消除過程中構(gòu)建整個輸電系統(tǒng)。其次，為了在電力傳輸過程中保證電力系統(tǒng)的安全，相關(guān)的電力傳輸人員應(yīng)通過屏蔽電磁干擾因素，以反映電力系統(tǒng)繼電保護過程中整體電力傳輸?shù)男Ч２扇√厥獾睦^電保護措施來實現(xiàn)干擾屏蔽，以確保對整個電力系統(tǒng)傳輸?shù)陌踩禂?shù)進行良好的控制，并在實施該措施期間改善整個電力系統(tǒng)運行的安全性能。

8 結(jié)束語

自動化繼電保護裝置在電力系統(tǒng)運行期間的運行狀態(tài)是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。通過對繼電保護裝置的控制，可以建立整個電力系統(tǒng)運行信息的傳輸，保證電力系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩浴榱舜_保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還需要對繼電保護裝置進行測試，加深對電力系統(tǒng)繼電保護裝置的了解，充分發(fā)揮對電力裝置的保護作用，并加以推廣，從而促進電力行業(yè)的健康發(fā)展。