加強(qiáng)繼電保護(hù)與緊急控制系統(tǒng)的研究提高互聯(lián)電網(wǎng)安全防御能力

汪旻

摘要：電網(wǎng)安全防御能力對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行有著十分積極的作用，而繼電保護(hù)就是一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)，只有保證繼電保護(hù)的質(zhì)量，才能有效的提升互聯(lián)電網(wǎng)的安全防御能力，從而也提升了整個(gè)電網(wǎng)的安全和防御能力。本文主要分析了加強(qiáng)繼電保護(hù)提高互聯(lián)電網(wǎng)安全防御能力。 在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，不斷的提高繼電保護(hù)的質(zhì)量和水平對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著十分重要的作用，隨著技術(shù)的改進(jìn)，當(dāng)前也引進(jìn)了互聯(lián)電網(wǎng)，在這樣的情況下加強(qiáng)其安全防御能力對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行就顯得更加的重要，因此我們必須要對(duì)這一問(wèn)題予以高度的重視。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);緊急控制系統(tǒng);互聯(lián)電網(wǎng)安全防御能力

1、繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作中常發(fā)生的主要故障

1.1開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備故障

由于現(xiàn)在的電力企業(yè)廣泛應(yīng)用適合在密集區(qū)建立的開(kāi)關(guān) 站，電力系統(tǒng)工作人員通過(guò)控制開(kāi)關(guān)站向廣大用戶供電，于是 就形成了變電所—開(kāi)關(guān)站—配電變壓器的供電模式。在未實(shí)現(xiàn) 繼電保護(hù)自動(dòng)化的開(kāi)關(guān)站內(nèi)，電力工作人員應(yīng)該運(yùn)用負(fù)荷開(kāi)關(guān) 或者負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器的組合器作為開(kāi)關(guān)保護(hù)設(shè)備。通常情況 下，電力企業(yè)對(duì)于開(kāi)關(guān)站的進(jìn)線柜往往運(yùn)用負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合 操作和切斷負(fù)荷電流，對(duì)于帶有變壓器的出線柜則采用負(fù)荷開(kāi) 關(guān)和熔斷器的組合器。但是，由于電力工作人員將負(fù)荷開(kāi)關(guān)和 熔斷器的組合器應(yīng)用到帶有配電變壓器的出線柜上，很可能會(huì) 造成電力系統(tǒng)的出線出現(xiàn)故障，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)站越級(jí)跳閘，出現(xiàn)大 范圍停電現(xiàn)象。

1.2微機(jī)繼電保護(hù)裝置故障

微機(jī)繼電保護(hù)裝置最常見(jiàn)的設(shè)備故障主要有以下 2 種：

1.2.1電源問(wèn)題

電源的輸出功率不能滿足要求時(shí)，輸出的電壓也 就相應(yīng)降低，電壓降低過(guò)多時(shí)就會(huì)導(dǎo)致電路的充電時(shí)間縮短、基 準(zhǔn)值起伏不定等問(wèn)題，對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的邏輯配合能力造 成影響，甚至?xí)鹞C(jī)繼電保護(hù)裝置邏輯功能的判斷失誤。

1.2.2 靜電作用

制作工藝的精進(jìn)使設(shè)備元件焊點(diǎn)與導(dǎo)線間的間距 縮小，微機(jī)繼電保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，逐漸聚集大量 的靜電塵埃，造成導(dǎo)電通道發(fā)生短路，從而出現(xiàn)運(yùn)行故障。

1.2.3 電流互感器故障

電力系統(tǒng)規(guī)模越大，系統(tǒng)電流值也越大，也就更容易出現(xiàn) 短路問(wèn)題。如果繼電系統(tǒng)發(fā)生短路故障，其電流會(huì)非常大，會(huì)超 出電流互感器設(shè)定電流值的數(shù)十倍甚至上百倍;如果短路相對(duì) 穩(wěn)定，則電流互感器變比的誤差會(huì)隨著一次短路電流倍數(shù)的增 加而增加;當(dāng)電流互感器處于過(guò)于飽和狀態(tài)時(shí)，其所感應(yīng)的二 次側(cè)電流就會(huì)變得很小甚至趨于 0，從而導(dǎo)致電流保護(hù)裝置出 現(xiàn)拒動(dòng);如果問(wèn)題發(fā)生在變電所，則要依靠母聯(lián)斷路器或者主 變壓器的后備保護(hù)對(duì)其進(jìn)行切除，這樣就會(huì)使故障發(fā)生的時(shí)間 延長(zhǎng)，影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大;如果配電系統(tǒng)由于電流保護(hù)拒動(dòng) 導(dǎo)致配電所進(jìn)線保護(hù)動(dòng)作，則整個(gè)配電系統(tǒng)就會(huì)趨于癱瘓。

1.2.4 繼電保護(hù)定值配合不當(dāng)

普通的變電系統(tǒng)所采用的微機(jī)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定，通常過(guò) 流為 0.5 s，速斷為 0 s，速斷保護(hù)出口時(shí)間為 40 ms。出線保護(hù)動(dòng) 作時(shí)間整定，通常過(guò)流為 0.05 s，速斷為 0 s。因?yàn)樗贁啾Ｗo(hù)不存 在時(shí)間階梯，由變電所出線到配電所的進(jìn)線及出線速斷保護(hù)均 為 0 s，而配電所進(jìn)出線的過(guò)流保護(hù)時(shí)限差僅為 0.05 s，因此配 電系統(tǒng)中存在較大的負(fù)荷電流且阻抗較小的情形。如果出現(xiàn)內(nèi) 部故障，繼電保護(hù)器無(wú)法及時(shí)動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)故障，最終 導(dǎo)致越級(jí)跳閘。普通配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)如果搭配不當(dāng)，再加 之繼電保護(hù)系統(tǒng)自身的誤差，就會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn) 而造成進(jìn)線保護(hù)速斷。

2、互聯(lián)電網(wǎng)繼電保護(hù)的幾種形式

2.1 采用高性能、新原理的繼電保護(hù)

電力元件保護(hù)的工作主要是對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行全面的確認(rèn)和判斷，在判斷的過(guò)程中其所消耗的時(shí)間越短越好，通常能夠達(dá)到十幾毫秒，電力系統(tǒng)長(zhǎng)期的運(yùn)行也充分的證明電力元件故障的順利排除一定要依靠本地信息的繼電保護(hù)裝置，同時(shí)其還要正確的動(dòng)作，各個(gè)電力元件主保護(hù)在運(yùn)行的過(guò)程中還存在著一定的新問(wèn)題，針對(duì)這樣的狀況也必須要依靠全新的元件保護(hù)原理和技術(shù)加以解決和處理，對(duì)快速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制欲和處理，這也成為了減少電網(wǎng)運(yùn)行故障的一個(gè)非常重要的途徑。

2.2 采用基于廣域信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

當(dāng)前在繼電保護(hù)工作中主要是以電力元件為主要的保護(hù)對(duì)象，將切斷保護(hù)元件內(nèi)部的故障為主要的工作目標(biāo)，不同的電力設(shè)備在保護(hù)工作中應(yīng)該具備較強(qiáng)的獨(dú)立性，但是對(duì)故障元件切除之后的潮流轉(zhuǎn)移并不是十分的重視，這樣也就使得相鄰的電力元件經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)載的問(wèn)題，隨著電網(wǎng)建設(shè)水平的不斷提高，過(guò)載保護(hù)工作也成為繼電保護(hù)工作中的一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

繼電保護(hù)的主要任務(wù)是不斷變化的，一般電網(wǎng)建設(shè)的要求發(fā)生了轉(zhuǎn)變，繼電保護(hù)的任務(wù)就會(huì)出現(xiàn)非常明顯的變化，當(dāng)前的主要任務(wù)是提高輸電斷面和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)自身的安全性和穩(wěn)定性。為了達(dá)到這一目的，我國(guó)也采用了多種合閘的方式，并建立了光宇可操作元件的信息，借助對(duì)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行操作的順序和定值的調(diào)整對(duì)其加以控制，通常在幾分鐘之內(nèi)就可以完成所有的操作，它也是對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性控制的一個(gè)非常重要的途徑。

2.3 采用基于同步相量測(cè)量的安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)

為了更好的對(duì)同步暫態(tài)的穩(wěn)定性加以有效的控制，需要對(duì)故障進(jìn)行后發(fā)展的整個(gè)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)，如果預(yù)測(cè)的最終結(jié)果處在一個(gè)相對(duì)不是特別穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施將這種不穩(wěn)定的狀態(tài)變換成穩(wěn)定的狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程的判斷實(shí)際上是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，但是其在動(dòng)作時(shí)間上并不存在非常大的限制，在這樣的情況下也為遠(yuǎn)程的信息傳輸創(chuàng)造了非常好的條件。

同步相量測(cè)量技術(shù)和相關(guān)的設(shè)備在不斷的發(fā)展，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的水平也在不斷的提高，這樣一來(lái)也為電力系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)測(cè)信息機(jī)制提供了一個(gè)非常堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但是暫態(tài)穩(wěn)定控制在運(yùn)行的過(guò)程中并不是對(duì)堅(jiān)實(shí)系統(tǒng)是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)加以控制，它主要是對(duì)發(fā)生暫態(tài)狀況之后的發(fā)展做出預(yù)測(cè)和分析，并且采取有效的措施防止系統(tǒng)出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，所以該系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中還需要在穩(wěn)定性預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)控制方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)。但是從整體的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，其所發(fā)揮的作用是不容忽視的。

2.4 采用互聯(lián)系統(tǒng)自適應(yīng)解列系統(tǒng)

電力系統(tǒng)如果在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)了異?；蛘呤枪收希鲜龅膸追N方式都沒(méi)有發(fā)揮出其應(yīng)有的作用和價(jià)值，互聯(lián)系統(tǒng)將在這一過(guò)程中無(wú)法同步，此時(shí)，應(yīng)該將互聯(lián)系統(tǒng)解列成若干個(gè)功率處于平衡狀態(tài)的獨(dú)立系統(tǒng)，這樣一來(lái)就可以有效的減少系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的負(fù)面影響和經(jīng)濟(jì)損失，在互聯(lián)電網(wǎng)應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該逐步的改進(jìn)和完善自適應(yīng)失步解列系統(tǒng)，同時(shí)還要對(duì)其運(yùn)行的原理和相關(guān)的技術(shù)做深入的雅韭，這樣也就可以有效的防止大面積停電事故對(duì)電力系統(tǒng)造成不利的影響和沖擊。

2.5 堅(jiān)持繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置相結(jié)合的原則，提高繼電保護(hù)的水平

在采取技術(shù)措施的時(shí)候一定要有一定的經(jīng)濟(jì)體制作為重要的后盾和基礎(chǔ)，在以往的電力系統(tǒng)當(dāng)中，相鄰元件的保護(hù)起到的是備用的作用，為了更好的控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，減少?gòu)S站的局部措施可以將繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置有機(jī)的結(jié)合在一起，這樣一來(lái)就可以更好的保證繼電保護(hù)的質(zhì)量和水平，從而也有效的提升了整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)的安全防御能力。

3、繼電保護(hù)緊急控制系統(tǒng)

電力系統(tǒng)中的智能設(shè)備、故障錄波器、微機(jī)保護(hù)等裝置具 有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理功能、對(duì)外通信功能，但它們的 通信方式、結(jié)構(gòu)、用途仍存在一定的差異。而電力繼電保護(hù)緊急 控制系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌?guī)約、不同類(lèi)型、不同廠家的智能設(shè)備、故 障錄波器、微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行集中管理和統(tǒng)一地接入，并在這 些裝置中進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理，從而形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格 式，實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距、波形分析等資源共享。電力繼電保護(hù)緊急控 制系統(tǒng)的建設(shè)不能仍停留在對(duì)電力故障錄波文件的分類(lèi)管理 和電力繼電保護(hù)動(dòng)作行為的信息搜集上，而要加強(qiáng)并提高其對(duì) 電力繼電保護(hù)動(dòng)作行為及時(shí)準(zhǔn)確分析的能力，實(shí)現(xiàn)電力繼電保 護(hù)裝置自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的運(yùn)行管理。繼電保護(hù)緊急控制系統(tǒng)的功能：

3.1 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，繼 電保護(hù)緊急控制系統(tǒng)根據(jù)各廠站子系統(tǒng)采集的錄波數(shù)據(jù)、保護(hù) 動(dòng)作信息、開(kāi)關(guān)跳閘信息等故障信息進(jìn)行綜合判斷，給出故障 性質(zhì)、故障區(qū)域。

3.2 對(duì)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作情況、保護(hù)設(shè)備擾動(dòng)數(shù)據(jù)、 錄波文件進(jìn)行分析。分析的種類(lèi)有保護(hù)設(shè)備動(dòng)作分析、雙端測(cè) 距、諧波分析、新波形生成、動(dòng)作信息、矢量分析、波形編輯、故 障簡(jiǎn)報(bào)等。

3.3 負(fù)責(zé)與錄波器和保護(hù)設(shè)備等通信。子站與這些設(shè) 備之間的通信協(xié)議采用各自設(shè)備提供的通信接口，與 PST 系列 和 RCS 系列的保護(hù)裝置可以采用 IEC103 協(xié)議進(jìn)行通信。

3.4 對(duì) 110 kV、220 kV、500 kV 線路保護(hù)配置和 110 kV、220 kV、 500 kV 母線保護(hù)配置以及高壓電動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)變、發(fā)變組保護(hù)配 置和保護(hù)動(dòng)作次數(shù)進(jìn)行管理。

4、結(jié)束語(yǔ)

緊急控制系統(tǒng)與繼電保護(hù)對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)說(shuō)有著極為重 要的意義，隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，相關(guān)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足電力運(yùn)行保 護(hù)的實(shí)際需求，因此應(yīng)當(dāng)對(duì)其予以深入的研究，使其得到創(chuàng)新與發(fā)展。 在研究中既要關(guān)注技術(shù)的創(chuàng)新，也要關(guān)注對(duì)成本的合理控制。

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