電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化分析

劉博 崔良

摘要：眾所周知，繼電保護(hù)在電氣設(shè)備運行中起至關(guān)重要的作用，它不僅保護(hù)設(shè)備本體的安全，而且還保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。為確保繼電保護(hù)動作的可靠性，繼電保護(hù)整定工作要求相當(dāng)嚴(yán)密。從技術(shù)上說，實現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動化系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟，無論是變電站客戶機對保護(hù)信息的搜集、信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸還是調(diào)度端服務(wù)器對EMS系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的讀取、故障及穩(wěn)定分析計算，都可得到解決。本文探討了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化策略。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);自動化;策略

隨著電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類家用電器以及大型工業(yè)機械化用電設(shè)備的不斷推出，使得人們對于電能的依賴性與需求量越來越高，這也在一定程度上增加了電力系統(tǒng)的工作量以及工作壓力。電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)，不僅可以保證電力的正常運行，還可以快速有效的排除系統(tǒng)故障，減少安全事故的發(fā)生。目前，繼電保護(hù)的自動化以其準(zhǔn)確、可靠、速度快等優(yōu)勢已經(jīng)被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用，所以，為了進(jìn)一步提高繼電保護(hù)自動化的性能，促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展，深化對其自動化的研究是必行之路。

1.電力系統(tǒng)自動化繼電保護(hù)技術(shù)概述

1.1繼電保護(hù)自動化的含義

電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)工作是保障整個電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的重要系統(tǒng)，其自動化技術(shù)在整個系統(tǒng)中主要起到了兩點保護(hù)作用：一是，當(dāng)電力系統(tǒng)在正常運行的過程中出現(xiàn)運行故障時，繼電保護(hù)系統(tǒng)中的繼電裝置就會對這一故障迅速的出現(xiàn)反應(yīng)，并將故障部位的設(shè)備或者是零件從電力系統(tǒng)中切除出去，從而保證電力系統(tǒng)的其他部位不會受到故障的影響，防止故障范圍擴大，降低故障的影響力度。進(jìn)而保證整個電力系統(tǒng)的正常運行。二是，電力系統(tǒng)在正常運行的過程中出現(xiàn)運行故障時，繼電保護(hù)系統(tǒng)中的電力保護(hù)裝置就會發(fā)出故障警報，提醒相關(guān)工作人員能夠在第一時間得知故障情況，并及時的對發(fā)生故障的設(shè)備或者零件進(jìn)行緊急處理。另外，如果故障問題較為嚴(yán)重，工作人員還可以申請對整個電力系統(tǒng)停電檢修，從而有效的保證整個電力系統(tǒng)的安全運行，防止由于電力系統(tǒng)中的一些小故障或者小問題而降低了輸送電的品質(zhì)。進(jìn)而有效的解除電力系統(tǒng)中的安全隱患。

1.2 特征

繼電保護(hù)技術(shù)具有自身顯著特征，滿足電力系統(tǒng)自動化運行需要，在實際應(yīng)用中也具有良好效果，例如發(fā)展迅速、質(zhì)量好、效果佳、應(yīng)用廣。目前我國繼電保護(hù)技術(shù)取得突飛猛進(jìn)

的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，得到人們認(rèn)可。在電力系統(tǒng)當(dāng)中，繼電保護(hù)技術(shù)基本實現(xiàn)全面覆蓋，產(chǎn)品也得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮重要作用。另外，繼電保護(hù)的技術(shù)新，功能越來越完善，數(shù)字更加準(zhǔn)確，更能滿足實際工作需要，有著廣闊的前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.3 作用

在實際運行中，繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用。當(dāng)出現(xiàn)供電故障，線路不能正常運行和工作時，會導(dǎo)致電流增加，電壓下降情況發(fā)生，整個系統(tǒng)運行中出現(xiàn)不正常現(xiàn)象，與設(shè)計值存在不相符合的情況。而繼電保護(hù)裝置能夠自動切斷線路，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的有效保護(hù)，確保供電穩(wěn)定進(jìn)行。另外電力系統(tǒng)正常運行時，繼電保護(hù)技術(shù)能監(jiān)視電路設(shè)備，及時反饋相應(yīng)的數(shù)據(jù)，為工作人員了解電網(wǎng)運行提供參數(shù)，并采取相應(yīng)的改進(jìn)和完善對策，使得整個電路更加穩(wěn)定地運行。

2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化策略分析

2.1 完成事故分析及事故恢復(fù)的繼電保護(hù)輔助決策

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生較大事故時，由于在較短時間內(nèi)跳閘線路較多，一般已超過了繼電保護(hù)能夠適應(yīng)的運行方式，此時保護(hù)可能已處于無配合狀態(tài)。此時進(jìn)行事故恢復(fù)，不僅需考慮一次運行方式的合理，還需考慮保護(hù)是否能夠可靠并有選擇地切除故障。借助電網(wǎng)繼電保護(hù)綜合自動化系統(tǒng)，可分析當(dāng)前運行方式下保護(hù)的靈敏度及配合關(guān)系，并通過遠(yuǎn)程改定值，完成繼電保護(hù)裝置對系統(tǒng)事故運行狀態(tài)的自適應(yīng)。以CSC-121A型數(shù)字式綜合重合閘及斷路器輔助保護(hù)裝置為例：裝置包括綜合重合閘、失靈保護(hù)、死區(qū)保護(hù)、充電保護(hù)、三相不一致保護(hù)等功能元件，可滿足一個半斷路器接線中綜合重合閘和斷路器輔助保護(hù)按斷路器裝設(shè)的要求。對于一個半斷路器接線方式，無論是中間斷路器還是邊斷路器，裝置的軟硬件都是相同的。

2.2與計算機系統(tǒng)相結(jié)合

利用網(wǎng)絡(luò)資源共享的特點，建立更加完備的故障分析及檢驗校準(zhǔn)體制，為繼電保護(hù)裝置有效地運行提供技術(shù)保障。在繼電系統(tǒng)的運行中，我們要把單一的繼電保護(hù)裝置作為整個電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個終端設(shè)備，保證整個系統(tǒng)上的所有繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)處理是一體的，通過故障信息的反饋整理、網(wǎng)絡(luò)資源的獲取，及時上傳繼電保護(hù)裝置，用于構(gòu)建完善電力系統(tǒng)等。

2.3充分利用電力電子功能實時采集， 處理數(shù)據(jù)

眾所周知， 以前機電型、半導(dǎo)體繼電保護(hù)及自控設(shè)備的數(shù)據(jù)采測、處理， 其速度、精度， 尤其故障突出時的采測與現(xiàn)在計算機數(shù)字比電子測量差距很大， 特別超高壓系統(tǒng)、高海撥、巨量輸送時， 根據(jù)分布電容， 諧波產(chǎn)生， 系統(tǒng)與振蕩特性， 只有計算機、電子測控網(wǎng)絡(luò)通信等“3C” 功能充分利用于各種數(shù)據(jù)采集、處理， 數(shù)字化微電子繼電保護(hù)才能符合各種電網(wǎng)特點的安全、可靠要求。根據(jù)國際技術(shù)發(fā)展， 數(shù)據(jù)采集、處理以DSP 功能為硬件平臺基礎(chǔ)， GPS 實時性對測數(shù)據(jù)復(fù)制， 在高性能CPU 復(fù)件處理過程中， 確保各種輸電線、主設(shè)備及輸變電站、發(fā)電廠電源的安全、可靠、實時、經(jīng)濟。該數(shù)據(jù)平臺的采樣頻率較高。并可有變頻采樣功能， 抗御干擾、電磁兼容性功能較強， 據(jù)數(shù)據(jù)實情實施數(shù)據(jù)窗移動技術(shù)， 并對各被保護(hù)對象運行態(tài)的一排預(yù)測、速判、容錯復(fù)判奠定何靠墓礎(chǔ)。這些國際先進(jìn)技術(shù)充分適應(yīng)中國及國際電網(wǎng)， 研發(fā)高性能數(shù)據(jù)采集、處哩平臺十分關(guān)鍵， 是電力自動化系統(tǒng)及掛電保護(hù)安全、可靠創(chuàng)新特點、要求基拙。

2.4 實現(xiàn)對各種復(fù)雜故障的準(zhǔn)確故障定位

（1）單端電氣量行波測距原理（A）型。在被監(jiān)視線路發(fā)生故障時，故障產(chǎn)生的電流行波會在故障點及母線之間來回反射。裝設(shè)于母線處的測距裝置接入來自電流互感器二次側(cè)的暫態(tài)電流行波信號，使用模擬高通濾波起濾出行波波頭脈沖，記錄下所示的暫態(tài)電流行波波形，根據(jù)到達(dá)母線的故障初始行波脈沖S1與故障點反射回來的行波脈沖S2之間的時間差△t來實現(xiàn)測距。

（2）兩端電氣量行波測距原理（D型）。根據(jù)裝于線路兩端測距裝置記錄下行波波頭到達(dá)兩側(cè)母線的時間，則可計算出故障距離。兩端測距法只使用行波波頭分量，不需考慮后續(xù)的反射與投射行波，原理簡單，測距結(jié)果可靠。但兩端測距的實現(xiàn)要在線路兩端裝設(shè)測距裝置及時間同步裝置（GPS時鐘），且兩側(cè)要進(jìn)行通訊交換記錄到的故障初始行波到達(dá)的時間信息后才能測出故障距離。利用來自電流互感器的暫態(tài)電流行波信號，不需要特殊的信號耦合設(shè)備。使用獨立于CPU的超高速數(shù)據(jù)采集單元，記錄并緩存暫態(tài)行波信號，解決了CPU速度慢，不適應(yīng)采集處理暫態(tài)行波測距信號的困難。裝置可儲存最新的10次故障的測距結(jié)果及4次故障電流波形，設(shè)有掉電保護(hù)，所有記錄數(shù)據(jù)在裝置失電時均不丟失。得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測越準(zhǔn)確，調(diào)度端數(shù)據(jù)庫中，已儲備了所有一次設(shè)備參數(shù)、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可獲得故障前系統(tǒng)一次設(shè)備的運行狀態(tài)故障發(fā)生后，線路兩端變電站的客戶機可從保護(hù)和故障錄波器搜集故障報告，上送到服務(wù)器。調(diào)度端服務(wù)器將以上信息綜合利用，通過比較簡單的故障計算，就可確定故障性質(zhì)并實現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。

3結(jié)語

電力事業(yè)發(fā)展迅速，使得社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活生產(chǎn)隨著電子計算通信技術(shù)的快速發(fā)展而發(fā)生巨大改變。為此作為電力工程人員要認(rèn)清形勢，敢于創(chuàng)新，大膽革新，不斷的提升電力企業(yè)的質(zhì)量，確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，為人們正常用電創(chuàng)造良好條件。

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