電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化與繼電保護(hù)的關(guān)系探究

張海軍 張珂

1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司遂平縣供電公司 河南駐馬店 463000 2.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司確山縣供電公司 河南駐馬店 463000

隨著信息化時(shí)代的到來，一體化、模塊化、智能化逐漸成為電力系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的主流方向。在繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)過程中，近年來國(guó)內(nèi)外電氣生產(chǎn)企業(yè)不斷推出新型的智能化繼電保護(hù)產(chǎn)品。雖然繼電保護(hù)裝置的性能越來越強(qiáng)，但是繼電保護(hù)裝置內(nèi)部軟件運(yùn)行異常、配套硬件質(zhì)量問題、人為失誤等因素導(dǎo)致的繼電保護(hù)問題仍然較為普遍。單一的繼電保護(hù)裝置并不能完全解決繼電保護(hù)的問題，需要從電力系統(tǒng)的整體角度來考量電網(wǎng)安全問題才能更加合理地解決繼電保護(hù)的問題[1]。

1 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動(dòng)化的重要性

電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的具體作用和表現(xiàn)主要有以下三個(gè)方面：一是繼電保護(hù)能夠全方位的監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，把系統(tǒng)中各個(gè)組成部門的實(shí)時(shí)情況準(zhǔn)確的反映出，

然后發(fā)出判斷指令，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況加以判斷。二是如果系統(tǒng)某個(gè)設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)異常并且被電力系所判斷出，那么故障元件及其周邊的電流將會(huì)在第一時(shí)間被切斷，將其在整個(gè)系統(tǒng)中剝離，避免設(shè)備造成更大的損害，以減少對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響。繼電保護(hù)裝置也會(huì)對(duì)無故障設(shè)備進(jìn)行全力的保護(hù)，避免故障導(dǎo)致的大范圍影響。三是在電力系統(tǒng)中剝離故障點(diǎn)的同時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障點(diǎn)的情況判斷發(fā)生的故障類型從而發(fā)出報(bào)警，維修人員根據(jù)提醒全方位了解故障，為進(jìn)一步的維修做好準(zhǔn)備[2]。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的基本要求

為了能夠及時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)故障采取科學(xué)合理的處理措施，這就對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了較高的要求，需要具備選擇性、速動(dòng)性等。選擇性能夠確保繼電裝置只對(duì)故障元件采取相應(yīng)的隔離措施，進(jìn)而避免故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。速動(dòng)性是指繼電裝置在故障發(fā)生后，要能盡快斷開故障元件或者線路，確保將故障的影響范圍控制在較小的范圍內(nèi)。根據(jù)反應(yīng)時(shí)間的不同，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可以分為60-120ms的一般快速保護(hù)時(shí)間和10-40ms的最快保護(hù)時(shí)間。為了確保繼電裝置能夠在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，就需要結(jié)合其工作的實(shí)際要求進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)選。

3 繼電保護(hù)自動(dòng)化在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

在實(shí)際運(yùn)行過程中，自動(dòng)記錄繼電保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一。在此數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的主要字段包括Record-ID、Equip-id、State-chsngetime等，分別記錄繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)記錄ID、繼電保護(hù)裝置指針編號(hào)、狀態(tài)變化時(shí)間。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中還需要記錄狀態(tài)代碼（state-code、模擬量變化結(jié)果（analog-result）、數(shù)據(jù)來源代碼（data-souce-code）以及設(shè)備持續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)（Continuous-Work-time）等[3]。

3.2 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)

（1）重點(diǎn)保護(hù)，發(fā)電機(jī)在工作過程中較為常見的故障為定子組匝間短路，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致故障區(qū)域出現(xiàn)異常高溫，過高的溫度會(huì)加快電機(jī)絕緣層的老化速度，進(jìn)而會(huì)影響到電機(jī)的正常運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)失磁后，保護(hù)匝間裝置能夠有效避免短路情況的出現(xiàn)，進(jìn)而繼電保護(hù)裝置就能與發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)、相位以及電流進(jìn)行協(xié)同作用，避免發(fā)電機(jī)受到不利影響。（2）備用保護(hù)，發(fā)電機(jī)在實(shí)際的工作過程中，其負(fù)荷不是固定不變的，會(huì)隨著工作情況的變化而變化，當(dāng)其處于低負(fù)荷的工作狀態(tài)時(shí)，這就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)生絕緣擊穿的概率大大增加。繼電保護(hù)裝置就能在絕緣擊穿發(fā)生前，及時(shí)將電源切斷，采取有效的電壓保護(hù)措施。

3.3 變壓器繼電保護(hù)

（1）接地保護(hù)。繼電保護(hù)裝置對(duì)直接接地的變壓器所采取的保護(hù)策略為：通過對(duì)其接地的左右兩側(cè)采取零序電流保護(hù)措施，對(duì)沒有直接接地的變壓器，則采取零序電壓保護(hù)措施。（2）瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器的油箱發(fā)生問題后，其中的絕緣材料在電弧的作用下會(huì)逐漸發(fā)生不同程度的分解，并與油結(jié)合生成大量的有害氣體，這就可能導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。繼電保護(hù)裝置一旦探測(cè)到油箱出現(xiàn)破損，就能及時(shí)將電源進(jìn)行有效的切斷，進(jìn)而有效避免了爆炸的發(fā)生。同時(shí)，還能發(fā)出警告信號(hào)，技術(shù)人員就能及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，避免情況的進(jìn)一步惡化。（3）短路保護(hù)。變壓器在實(shí)際的運(yùn)行過程中會(huì)受到多種不利影響，其中短路故障是最為常見的，其對(duì)變壓器的影響非常大。當(dāng)變壓器發(fā)生短路后，繼電保護(hù)裝置主要是通過采取電流和阻抗兩種保護(hù)措施，進(jìn)而避免電壓器受到過大的影響，從而確保變壓器的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

4 繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展的展望

新時(shí)期，生產(chǎn)力獲得極大地解放，科學(xué)技術(shù)在不斷提升，根據(jù)研究，筆者認(rèn)為未來繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的新變化主要有以下三點(diǎn)：一是朝著更加智能化方向發(fā)展。當(dāng)前人工智能成為時(shí)下各大科研院校院所的研究熱點(diǎn)，技術(shù)也逐漸成熟，在繼電保護(hù)自動(dòng)化領(lǐng)域諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、邏輯及遺傳算法等將會(huì)不斷引入和使用，這會(huì)不斷放大繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能，當(dāng)前一些復(fù)雜的問題也會(huì)迎刃而解。二是網(wǎng)絡(luò)化是繼電保護(hù)的又一重要發(fā)展方向。具體而言，繼電保護(hù)可靠性的不斷提升可以借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，在繼電保護(hù)裝置中使用該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化，這是今后繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的重要方向。三是計(jì)算機(jī)化是繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的必然要求。設(shè)備的性能及故障處理的速度一直以來都是繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)所追求的，未來可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)而實(shí)現(xiàn)，以此提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程中會(huì)受到各種不利因素的影響，通過有效運(yùn)用繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)，能夠在一定程度上提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而確保電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。