電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化和繼電保護(hù)的關(guān)系研究

周 程

（國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對于電力的需求日益上升，因此傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)基本都開始出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象。在此背景下，整體系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展成為了整個(gè)行業(yè)發(fā)展的基本趨勢。同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)化與繼電保護(hù)之間息息相關(guān)，只有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化才能夠獲得更好的繼電保護(hù)，也只有繼電保護(hù)工作落實(shí)到位，才能夠給大眾的生產(chǎn)生活帶來最可靠的電力支持。本文對電力系統(tǒng)自動(dòng)化和繼電保護(hù)之間的關(guān)系進(jìn)行研究，并探討了提升自動(dòng)化水平的措施。

1 自動(dòng)化特點(diǎn)

1.1 功能多樣

在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的背景下，整個(gè)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日益完善，其相應(yīng)的設(shè)備與技術(shù)運(yùn)用水平都有了比較明顯的提升，特別是自動(dòng)化技術(shù)與繼電保護(hù)裝置的創(chuàng)新與應(yīng)用，給整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都開始向著多樣化的方向進(jìn)展。例如，該系統(tǒng)不但可以運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)對整體運(yùn)轉(zhuǎn)狀況實(shí)施全方位的管理監(jiān)測，還可以有效調(diào)度整體系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，確保達(dá)到最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，提升運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。

此外，相應(yīng)的管理人員還能在自動(dòng)化技術(shù)的幫助下，將繼電保護(hù)裝置中的數(shù)據(jù)信息全部精準(zhǔn)記錄，以便為系統(tǒng)的完善提供數(shù)據(jù)信息支持，有效把握整體運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

1.2 運(yùn)行智能

現(xiàn)階段，大部分行業(yè)為了有效開展工作，在發(fā)展時(shí)都會(huì)運(yùn)用到智能技術(shù)。對于該系統(tǒng)的基本運(yùn)轉(zhuǎn)，只有合理使用智能技術(shù)，才能為電力的運(yùn)輸、生產(chǎn)等方面提供更好的技術(shù)依據(jù)，也才能將人工干預(yù)給系統(tǒng)帶來的不良影響降到最低。分析當(dāng)下該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況可知，雖然基本都運(yùn)用了智能技術(shù)，但是有關(guān)人員的實(shí)際操作能力還需要進(jìn)一步完善和加強(qiáng)。在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置智能化的過程中，相應(yīng)的團(tuán)隊(duì)還應(yīng)該有效操作整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，確保在提升運(yùn)轉(zhuǎn)效率的過程中，還能夠確保整體系統(tǒng)與裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。

1.3 結(jié)構(gòu)簡易

在電力技術(shù)不斷發(fā)展和改革的過程中，該系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)給整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡易化的實(shí)現(xiàn)奠定了良好基礎(chǔ)。經(jīng)過最近十幾年的發(fā)展，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)零部件與設(shè)備都變得愈發(fā)簡單，同時(shí)功能也愈漸強(qiáng)大。相關(guān)企業(yè)為了保證輸電的基本質(zhì)量，不斷優(yōu)化和完善其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使整體系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)獲得了有效更新。在整個(gè)系統(tǒng)中，各大設(shè)備之間的簡易和高效連接推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。

1.4 操控一體

系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展給操作一體化帶來了更多的可能性。實(shí)現(xiàn)操作一體化不但可以有效節(jié)省輸電效率，還能夠促使整個(gè)系統(tǒng)變得更加易于操控。該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)將自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相互結(jié)合，把系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的所有環(huán)節(jié)都掌握在計(jì)算機(jī)中，使人力資源得到了解放，并實(shí)現(xiàn)了突發(fā)應(yīng)急和預(yù)警。

2 關(guān) 系

2.1 繼電保護(hù)會(huì)給系統(tǒng)自動(dòng)化改造帶來影響

在該系統(tǒng)中，相關(guān)的信息控制系統(tǒng)能夠?qū)㈦娔苓M(jìn)行有效處理和控制，并在生產(chǎn)電能時(shí)實(shí)現(xiàn)對電能的控制與調(diào)節(jié)，進(jìn)而滿足不同用戶基本需求的目的。在分層分布分級中，該系統(tǒng)還應(yīng)該有效處理和調(diào)控原始的電能，并同時(shí)具備信息控制系統(tǒng)[1]。對于整個(gè)系統(tǒng)，繼電保護(hù)裝置有著極為關(guān)鍵的作用。該裝置能夠在信息調(diào)控系統(tǒng)的影響下，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)控與通信操作。

2.2 系統(tǒng)對繼電保護(hù)的要求

首先，要具有一定的可靠性。系統(tǒng)自動(dòng)化的基本作用就是要能夠與用戶的用電需求相互匹配?？煽啃缘膶?shí)現(xiàn)對電能質(zhì)量的提升有著關(guān)鍵性作用。

其次，要具有一定的選擇性。若出現(xiàn)故障，就要對故障線路實(shí)施全方位的保護(hù)，并有效切斷。但若故障線路出現(xiàn)了拒動(dòng)的情況，還應(yīng)該將相鄰的設(shè)備作為接下來需要切斷的電路，從而達(dá)到對電路的全面保護(hù)，以防出現(xiàn)大范圍的故障，給企業(yè)帶來重大損失。

最后，要具有一定的靈敏性。這一基本要求主要體現(xiàn)在繼電保護(hù)范圍中，不僅要確保其裝置的敏感系數(shù)，還應(yīng)該在出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)產(chǎn)生反應(yīng)，對整體線路實(shí)施全方位保護(hù)，并將故障線路切斷。

2.3 繼電保護(hù)在系統(tǒng)中的重要性

電力行業(yè)和其他行業(yè)最大的不同之處在于工作過程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生操作電氣故障，并且這些故障還無法避免。如果產(chǎn)生了局部用電設(shè)施損壞，但是沒有及時(shí)采取有效的解決方式，就會(huì)波及更大的范圍，如大范圍的停電，直接給大眾的生產(chǎn)生活帶來影響。依照電力規(guī)程的相關(guān)規(guī)范，全部的電力設(shè)備都必須要在繼電保護(hù)狀態(tài)中運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

2.4 繼電保護(hù)給系統(tǒng)及自動(dòng)化帶來的影響

目前，整個(gè)電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置的使用都十分普及，并且操作經(jīng)驗(yàn)極為豐富，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著，可在極大程度上有效強(qiáng)化整個(gè)系統(tǒng)管理和運(yùn)轉(zhuǎn)的水平。此外，這一裝置也開始向著智能化與信息化的方向發(fā)展，并且還實(shí)現(xiàn)了控制與保護(hù)的一體化。

3 繼電保護(hù)應(yīng)用分析

3.1 發(fā)電機(jī)

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置的運(yùn)用非常普及，如在發(fā)電機(jī)方面的運(yùn)用。在發(fā)電機(jī)中運(yùn)用該裝置的方式有很多種，但是基本目的都是為了確保發(fā)電機(jī)中定子繞組的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，防止出現(xiàn)相關(guān)的電力故障。若在發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了故障，繼電保護(hù)裝置就會(huì)馬上啟動(dòng)緊急保護(hù)程序，將發(fā)電機(jī)中的電流額度控制在合理的范圍內(nèi)。此外，該裝置可以通過對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。如果發(fā)電機(jī)存在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，該裝置就會(huì)緊急關(guān)閉電源，以防發(fā)電機(jī)出現(xiàn)絕緣擊穿的問題。

3.2 變壓器

該裝置在保護(hù)變壓器時(shí)通常會(huì)運(yùn)用到3種方式。第一，接地保護(hù)。該方式中的變壓器包含接地變壓器和不接地變壓器。對于接地變壓器，其保護(hù)設(shè)備應(yīng)用的是零序電壓，不接地變壓器的保護(hù)設(shè)備使用零序電流。第二，瓦斯保護(hù)。通常，這一方式基本適用于變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)中油箱出現(xiàn)問題的狀況。如果油箱出現(xiàn)問題，油就會(huì)在電流中電弧的作用下分解，使其絕緣體失去基本性能，產(chǎn)生有毒氣體，給維修人員的身體健康帶來威脅。該裝置在對變壓器實(shí)施保護(hù)的過程中，會(huì)依照發(fā)生故障時(shí)由于電流刺激絕緣體而產(chǎn)生有毒氣體的基本含量來對維修工作者予以提示，防止維修者出現(xiàn)中毒的問題[3]。第三，短路保護(hù)。這一保護(hù)方式包含有過電流繼電保護(hù)與阻抗繼電保護(hù)兩種。其中，前者是在設(shè)備與電源中設(shè)置一個(gè)電流繼電保護(hù)裝置，發(fā)生故障時(shí)可以實(shí)現(xiàn)有效斷電；后者是使用阻抗元件刺激其故障位置，從而產(chǎn)生斷電保護(hù)作用。

3.3 線路接地保護(hù)

雖然在整體系統(tǒng)中，相關(guān)線路非常繁雜，但接地基本可以分為大電流接地與小電流繼電兩種類型。其中，大電流接地發(fā)生故障時(shí)應(yīng)該馬上將電源切斷，以防因接地故障給整個(gè)電路帶來重大影響。如果在零序功率的狀況下產(chǎn)生接地故障，其方向就會(huì)產(chǎn)生變化，此時(shí)零序電流不會(huì)發(fā)生太大的波動(dòng)，繼電保護(hù)裝置會(huì)馬上發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信息，以提醒相關(guān)人員緊急趕往現(xiàn)場實(shí)施維修。

3.4 母線保護(hù)

母線保護(hù)基本包括差動(dòng)保護(hù)與相位對比保護(hù)兩種。其中，差動(dòng)保護(hù)就是把電流互感器裝置安裝到總線，然后在小電流接地的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)母線保護(hù)系統(tǒng)。如果總線側(cè)端其連接的繞組數(shù)是2，那么還應(yīng)該將繼電保護(hù)裝置實(shí)施三相連接[4]。

4 結(jié) 論

實(shí)際上，整個(gè)電力系統(tǒng)非常復(fù)雜，相互之間對協(xié)作性的要求都非常高，并且其中的機(jī)械設(shè)備數(shù)量也比較多。使用自動(dòng)化的繼電保護(hù)能夠有效降低對人力資源的消耗，并協(xié)調(diào)好各個(gè)設(shè)備之間的工作，確保系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。由于我國使用繼電保護(hù)比較晚，因此在其裝置的應(yīng)用等方面還是存在一些問題。各個(gè)電力企業(yè)需要進(jìn)一步加大對其繼電保護(hù)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，以促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。