繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳光強

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 三明 366000）

0 引 言

隨著電力工業(yè)和電機工程制造業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)繼電保護自動化技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化。電力技術(shù)、計算機技術(shù)及電子技術(shù)的飛速進步，為電力自動化技術(shù)和繼電保護技術(shù)的更新注入了全新活力，大大提升了設(shè)備質(zhì)量，并保障了技術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性及靈活性。

1 繼電保護自動化技術(shù)的原理

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性直接影響供電質(zhì)量。為有效避免電力故障的發(fā)生，提升電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，需從技術(shù)方面和管理方面采取對應(yīng)措施。繼電保護自動化技術(shù)是基于原始繼電保護通過跳閘或者警告的方式對電力故障進行隔離或者切除，以保護整個電力系統(tǒng)。該項技術(shù)隨著電力行業(yè)的發(fā)展已愈加成熟。電力系統(tǒng)中的監(jiān)控模塊收集所有與目標運行保護有關(guān)的信息，以全面了解整個電力系統(tǒng)的運行情況，為后期決策的制定提供客觀、全面的借鑒，并為調(diào)整或者修正繼電裝置的功能參數(shù)提供參考，讓繼電裝置更順暢地處理各種電路故障。

2 電力系統(tǒng)中繼電保護的配置

2.1 繼電保護裝置任務(wù)

繼電保護的主要任務(wù)是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時作出繼電保護動作。繼電保護裝置的信息來源是電力系統(tǒng)中的原件在短路或者異常情況下產(chǎn)生的電流、電壓及功率等電氣量。供電系統(tǒng)正常運行時，繼電保護裝置通過監(jiān)視所有設(shè)備運行情況的安全性為值班人員提供操作運行數(shù)據(jù)；供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置有選擇性地自動切除故障部分，留下非故障部分繼續(xù)正常運行；供電系統(tǒng)出現(xiàn)運行異常時，繼電保護裝置及時準確地發(fā)出警報信號，便于有關(guān)工作人員快速處理。

2.2 繼電保護裝置的基本要求

第一，靈敏性。靈敏系數(shù)是衡量保護裝置靈敏度的主要指標。不管短路點出現(xiàn)在什么位置、短路性質(zhì)屬于哪種，只要在繼電保護裝置的保護范圍內(nèi)，拒絕動作都不可能出現(xiàn)在保護裝置上，不會出現(xiàn)錯誤動作反應(yīng)。第二，速動性。速動性指的是保護裝置切斷短路故障的及時性。切除故障所用的時間越短，對電氣設(shè)備造成的損壞就越小，提升了系統(tǒng)電壓的恢復(fù)速度，有利于電氣設(shè)備的自啟動，且有效保證了發(fā)動機并列運行的穩(wěn)定性[1]。第三，可靠性。如果保護裝置的可靠性不高，就有可能造成電力故障或者重大事故。為確保保護裝置的可靠性，不僅要保證設(shè)計原理、安裝調(diào)試及整定計算等方面的正確性，還要保證保護裝置的組成元件質(zhì)量、后期的運行維護水平及系統(tǒng)的簡化度。

2.3 繼電保護裝置的主要作用

當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置能及時根據(jù)故障信息反饋作出切除或者隔離動作。通常，電網(wǎng)故障可能引發(fā)的問題有以下3種。（1）使系統(tǒng)中的電壓出現(xiàn)急劇下降，容易破壞用戶的正常負荷值。（2）短路電流，即產(chǎn)生在故障發(fā)生位置的電流。該短路電流引發(fā)的電弧會不同程度地破壞電氣設(shè)備。（3）影響發(fā)電機運行的穩(wěn)定性，可能造成系統(tǒng)動蕩，甚至是整個電力系統(tǒng)的崩潰。

3 繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 電網(wǎng)運行維護中的應(yīng)用

作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸變電電網(wǎng)的安全性直接影響整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。繼電保護自動化技術(shù)在電網(wǎng)運行維護中的應(yīng)用，能有效避免電氣故障的出現(xiàn)，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行。首先，具體應(yīng)用中，要明確電網(wǎng)對安裝繼電保護裝置的基本要求，從靈敏度、速動性及可靠性等方面做好保護裝置的選擇。其次，繼電保護自動化技術(shù)在具體應(yīng)用中還要全面綜合考慮多種因素，如電網(wǎng)所在地的地理位置、電磁干擾及氣候條件等，以保證繼電保護自動化技術(shù)的作用被充分發(fā)揮。最后，針對設(shè)備自身分析激勵線圈參數(shù)和機械作用，以實現(xiàn)繼電保護裝置的良好性能。

3.2 發(fā)電機保護中的應(yīng)用

發(fā)電機在電力系統(tǒng)操作過程中占據(jù)最主要的位置，其重要性不言而喻。一旦發(fā)電機出現(xiàn)使用故障，便無法保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。因此，應(yīng)將發(fā)電機作為繼電保護工作的重要內(nèi)容，耐心分析定子繞組短路的故障細節(jié)。通常故障位置會出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象，嚴重時會損壞到周圍絕緣層，一旦絕緣體受損就會影響發(fā)電機的運行安全性[2]。有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)從實踐層面入手，將保護裝置安裝在定子繞組中，以防再次出現(xiàn)各種短路情況。如果發(fā)生故障時發(fā)電機處于單向接地狀態(tài)，在電流較大甚至超過額定數(shù)值時，很可能引發(fā)大面積短路，因此繼電保護工作的開展離不開接地保護裝置的安裝。

3.3 變壓器運行中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的重要組成部分是變壓器。將繼電保護自動化技術(shù)應(yīng)用于變壓器，能有效減少故障帶來的損壞，提高電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。繼電保護自動化技術(shù)在變壓器運行中的應(yīng)用主要是以變壓器容量和電壓等級為設(shè)備安全依據(jù)，基于大量充分的分析、論證及篩選，讓保護裝置的選擇與變壓器的保護需求匹配度更高[3]。為使繼電保護自動化技術(shù)在變壓器中有效運用，需合理選擇設(shè)備型號。一切以繼電保護裝置型號為標準，合理計算差動保護，以便在后期綜合分析和反復(fù)論證中確保所選設(shè)備型號所具備的功能可滿足變壓器運行的實際需求。

3.4 線路接地保護中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)中的線路復(fù)雜性極高，且不同設(shè)備的技術(shù)方式和使用條件存在一定差異性，所以接地方式十分復(fù)雜。詳細勘察并分析線路實際情況后，如果出現(xiàn)電流地接的現(xiàn)象，為避免延伸性的發(fā)生接地故障，要及時切斷電源。這類問題經(jīng)常出現(xiàn)在電力系統(tǒng)的實際運行中，因此開展繼電保護工作可準確地預(yù)測故障。如果線路的接地在零序電流的情況下發(fā)生問題，可能導(dǎo)致零序電流快度持續(xù)上升，各項繼電保護動作明顯。如果零序電壓情況存在于電流切斷的過程中，則表明系統(tǒng)還具備持續(xù)穩(wěn)定運行的能力[4]。為防止產(chǎn)生零序電壓，有關(guān)技術(shù)人員在繼電保護裝置運行過程中可借助信號報警的方式處理故障，同時第一時間通知維修人員趕到故障現(xiàn)場，認真分析電壓數(shù)值，并根據(jù)電壓數(shù)值的高低來判斷是否存在接地故障。

3.5 在母線中的應(yīng)用

繼電保護自動化技術(shù)在母線中的應(yīng)用主要分為兩種，分別是差動保護和相對為對比保護。其中，相對為對比保護是以對比的方式為主，讓電力系統(tǒng)母線的保護性有所提升；差動保護擁有完全一致的特點和變化，電流互感器統(tǒng)一設(shè)置在系統(tǒng)母線元件上，在二次繞組與系統(tǒng)母線側(cè)邊端口成功連接后，再在系統(tǒng)母線差動位置上進行繼電保護裝置安裝。對于電流接地故障，系統(tǒng)母線的繼電保護功能可通過三相連接的方式來實現(xiàn)。電流較小的接地故障中，系統(tǒng)母線繼電保護設(shè)置于相間短路中，繼電保護動作的實現(xiàn)可通過兩相連接完成。

4 應(yīng)用繼電保護自動化技術(shù)的意義

首先，推動了自適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。自適應(yīng)技術(shù)能高效準確地處理電網(wǎng)故障，在當前信息化大背景下發(fā)展快速。繼電自動化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用，優(yōu)化了電力行業(yè)的工作環(huán)節(jié)，提升了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進了自適應(yīng)技術(shù)的創(chuàng)新。

其次，擴大了網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展空間。繼電自動化的發(fā)展基礎(chǔ)是信息技術(shù)，所以快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)為繼電保護和電網(wǎng)的遠程控制提供了更廣闊的發(fā)展空間。網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向使電力控制系統(tǒng)擁有更多可能性。

最后，有效促進了智能化發(fā)展。智能化和自動化是電力行業(yè)未來的主要發(fā)展方向。合理應(yīng)用繼電自動化技術(shù)不僅能促進電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展，還能提高電網(wǎng)的自動化水平。利用該技術(shù)可系統(tǒng)分析電網(wǎng)中的所有數(shù)據(jù)和資料，快速準確地找出電力系統(tǒng)中的風(fēng)險因素，從而保障電力系統(tǒng)的安全順利運行。

5 結(jié) 論

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性直接影響人們的日常生活和工作。為不斷提高電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，有必要加強繼電保護自動化技術(shù)的應(yīng)用。繼電保護自動化技術(shù)的技術(shù)水平不僅與現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展有關(guān)，還與電力工作人員的綜合能力有關(guān)，所以應(yīng)緊跟時代步伐，積極引進高新技術(shù)，不斷提高電力工作人員的業(yè)務(wù)水平，助力電力行業(yè)的健康發(fā)展。