電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的探究

鄭華

摘要：繼電保護(hù)裝置在維持電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)正常運(yùn)行過程中起著重要作用，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)裝置將第一時(shí)間找出故障位置，對(duì)故障問題進(jìn)行分析，是確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。本文對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行研究，通過對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)械與微機(jī)繼電保護(hù)整定值計(jì)算、制定繼電保護(hù)檢修策略，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)機(jī)械和微機(jī)繼電保護(hù)優(yōu)化，為電力系統(tǒng)的保護(hù)配置優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);機(jī)械;整定值;

中圖分類號(hào)： TM77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

近年來，我國大力推進(jìn)電力系統(tǒng)的建設(shè)，并加強(qiáng)信息的安全防護(hù)。為提高電力系統(tǒng)繼電數(shù)據(jù)的解密正確率，建立電力系統(tǒng)安全防護(hù)體系架構(gòu)，結(jié)合多層次的安全管理，補(bǔ)充管理信息數(shù)據(jù)庫的信息節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的性能，提高繼電保護(hù)裝置的研制水平，對(duì)我國電力發(fā)展具有重要意義。電力系統(tǒng)主要由用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)組、變壓器等組成，為保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通常還會(huì)增加具有控制、保護(hù)、測量功能的裝置。在正常工作中電力系統(tǒng)主要作用是負(fù)責(zé)為配電站生產(chǎn)電能，運(yùn)送電能，將電能分配到各個(gè)用電設(shè)備中[1]。在電力系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)一般是共同運(yùn)行的，因此當(dāng)其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障問題，將會(huì)造成整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電能無法正常供應(yīng)，對(duì)人們的生活造成影響，甚至影響著社會(huì)的有序發(fā)展。在供電系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)正常有序運(yùn)行中起到至關(guān)重要的作用，其性能決定著供電系統(tǒng)安全有序運(yùn)行，因此在安裝過程中既要保障系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)精度，又要致力于提高可靠性能的提升。

近幾年，在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域逐漸應(yīng)用了各項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，電力系統(tǒng)發(fā)展走向科技化、智能化，且建設(shè)規(guī)模以及建設(shè)范圍也在不斷增加。隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，電力系統(tǒng)的操縱也愈發(fā)困難。對(duì)繼電保護(hù)裝置各項(xiàng)性能的要求也越來越高[2]。如果用傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)方法和理論研究進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的實(shí)驗(yàn)，將會(huì)有一些局限性。若根據(jù)研究成果將其應(yīng)用于實(shí)際，則會(huì)由于技術(shù)尚未達(dá)標(biāo)而存在一定的安全隱患，可行性較小，為此進(jìn)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究。

1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定值計(jì)算

在監(jiān)控和管理供電數(shù)據(jù)過程中，電力系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的依賴性，任何數(shù)據(jù)安全問題都可能導(dǎo)致重大事故，基于此，主要采用對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的手段對(duì)建立電力系統(tǒng)安全進(jìn)行保障。通過對(duì)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行分析得出，各保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中處于孤立狀態(tài)，并假設(shè)各保護(hù)元件是不同保護(hù)原理的組合，每個(gè)保護(hù)元件對(duì)應(yīng)一個(gè)保護(hù)定值[3]。設(shè)保護(hù)定值為，電力系統(tǒng)中的所有保護(hù)裝置定值集合。對(duì)于機(jī)械與微機(jī)繼電保護(hù)整定值計(jì)算實(shí)質(zhì)上是求解定值集合中的每個(gè)元素，對(duì)于的計(jì)算可用如下公式表示：

（1）

公式（1）中，（）表示機(jī)械與微機(jī)繼電保護(hù)整定值計(jì)算人員根據(jù)整定計(jì)算的相應(yīng)條件、繼電裝置類型以及保護(hù)方式，將數(shù)據(jù)結(jié)果與整定計(jì)算準(zhǔn)則系數(shù)結(jié)合。對(duì)于不同的整定導(dǎo)，可靠性系數(shù)、返回率系數(shù)、分?jǐn)?shù)系數(shù)等也隨設(shè)備大小而異。（）表示機(jī)械或微機(jī)繼電保護(hù)裝置的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，屬于裝置自身固有的物理參數(shù)，不會(huì)隨著電力系統(tǒng)的運(yùn)行變化而發(fā)生改變，看作常數(shù);（）表示在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生變化后，繼電保護(hù)裝置所能感應(yīng)到的變化量。將公式（1）中的各個(gè)參數(shù)均可看作是多對(duì)一的映射，則當(dāng)公式（1）中的各項(xiàng)自變量發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的因變量也會(huì)隨之發(fā)生變化。公式（1）中的和均屬于離散的分連續(xù)數(shù)值，因此最終計(jì)算得出的整定值也屬于分連續(xù)性的數(shù)值結(jié)果。

根據(jù)以上定義和計(jì)算，可在電力系統(tǒng)運(yùn)行模式改變或電力系統(tǒng)所有設(shè)備參數(shù)改變時(shí)，計(jì)算出機(jī)械保護(hù)或微機(jī)保護(hù)的整定值，利用該方法還可自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的變化進(jìn)行自適應(yīng)計(jì)算。因此，無論電力系統(tǒng)中各個(gè)機(jī)械或微機(jī)發(fā)生怎樣的變化，變化始終符合整定導(dǎo)則中自變量的變化取值范圍，因此在對(duì)機(jī)械或微機(jī)繼電保護(hù)整定值求解時(shí)，可直接找出公式（1）中各項(xiàng)自變量的變化情況，再根據(jù)公式（1）計(jì)算，得到電力系統(tǒng)在新的運(yùn)行環(huán)境中各個(gè)機(jī)械及微機(jī)的繼電保護(hù)整定值。通過建立電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)，利用安全代理對(duì)眾多功能進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了安全代理的管理。

2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修策略

根據(jù)繼電保護(hù)整定值將繼電保護(hù)檢修策略劃分為狀態(tài)檢修策略、定期檢修策略和故障檢修策略三種策略。對(duì)不同故障類型、故障原因、故障后果等進(jìn)行綜合分析，選擇適合的檢修模式。針對(duì)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，抓住主要矛盾，采用時(shí)序分析的方法，對(duì)同一統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的數(shù)值按其產(chǎn)生的時(shí)間順序進(jìn)行排序，推導(dǎo)變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，對(duì)后續(xù)繼電保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理估計(jì)與計(jì)算。繼電保護(hù)裝置故障分析表如表1所示。

根據(jù)故障造成的影響的嚴(yán)重性，將其劃分為三種不同等級(jí)，根據(jù)表1中得到的不同故障類型特點(diǎn)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可能會(huì)出現(xiàn)誤差發(fā)生位移的問題，導(dǎo)致故障發(fā)生的頻率逐漸增加，在正常情況下，故障頻率通常是較低的。發(fā)生誤差位移時(shí)，需要結(jié)合定期檢修、故障檢修和狀態(tài)檢修等方法的優(yōu)勢，采用自保檢修、運(yùn)行巡檢和停電檢修三位一體的綜合檢修方法，可有效解決上述出現(xiàn)的問題。取代傳統(tǒng)的過分依賴定期檢修的做法。微機(jī)保護(hù)中多數(shù)偶發(fā)故障可采用自檢的方式進(jìn)行檢修，保證故障危險(xiǎn)度降低。鑒于目前微機(jī)保護(hù)自檢率高，因此結(jié)合停電檢修方法，應(yīng)當(dāng)更加關(guān)注電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的第二回路絕緣以及設(shè)備交接連接處可靠性的問題，對(duì)二次回路進(jìn)行接線端子固定，絕緣檢測，回路清理等維修項(xiàng)目。繼電保護(hù)裝置故障失效問題多為變形失效問題，更適合采用狀態(tài)檢修的方法解決。通過檢修人員對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行運(yùn)行檢修，更加及時(shí)地找出故障發(fā)生的具體位置，防止故障問題進(jìn)一步加重形成功能性失效。

3實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)機(jī)械和微機(jī)繼電保護(hù)優(yōu)化

按上述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修策略，在此基礎(chǔ)上，首次優(yōu)化了機(jī)械式和微型機(jī)械式電力保護(hù)中就地保護(hù)的定值調(diào)整。采用縱向連接設(shè)置方法，對(duì)就地保護(hù)模型進(jìn)行簡化處理，因此本文通過信息交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了就地繼電保護(hù)的定值整定。為了確保電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)設(shè)備的基本運(yùn)行原理，自動(dòng)設(shè)定各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，選擇各運(yùn)行設(shè)備的參數(shù)范圍。同時(shí)，采用上述提供的計(jì)算方法可以自動(dòng)采集繼電保護(hù)裝置的信息，并在電力系統(tǒng)中存儲(chǔ)各種元器件和在運(yùn)行中充分讀取各種參數(shù)。電力系統(tǒng)機(jī)械和微機(jī)變壓裝置的保護(hù)采用站域備用保護(hù)模式，以變電站為核心，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)采集設(shè)備采集運(yùn)行過程中的各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站電流、電壓等數(shù)據(jù)信息的有效采集。再次考慮繼電保護(hù)穩(wěn)定性問題，站域保護(hù)模式可以針對(duì)整個(gè)變電站由于錯(cuò)誤動(dòng)作引發(fā)的嚴(yán)重安全故障問題。對(duì)于由誤動(dòng)引起的故障問題，可使故障保護(hù)與現(xiàn)場保護(hù)相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)同保護(hù)。通常站、域保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采用較為合理的系統(tǒng)單元，并作為繼電保護(hù)行為的依據(jù)。

采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立安全保護(hù)體系，在客戶端安裝本地安全代理，在服務(wù)器端采用安全代理服務(wù)器，在協(xié)議棧中增加安全傳輸層，在通信兩端增加安全傳輸層，為數(shù)據(jù)的安全性提供了保證。與此同時(shí)，考慮到系統(tǒng)終點(diǎn)站的負(fù)荷情況，站域后備保護(hù)和現(xiàn)場保護(hù)相互配合，通常證明電力系統(tǒng)出現(xiàn)了故障問題，需要將其與就地保護(hù)相互協(xié)同，實(shí)現(xiàn)有效的繼電保護(hù)作用，并完成對(duì)周圍相鄰斷路裝置的開路。在一定程度上，降低了電力系統(tǒng)發(fā)生故障現(xiàn)象的概率，并有效地防止了由于通信導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性低的問題，將故障問題限制在可控制的范圍內(nèi)。

4結(jié)束語

當(dāng)電力系統(tǒng)用數(shù)字計(jì)算機(jī)求解潮流問題的初始階段，人們對(duì)其要求較低，而數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量較小。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，逐漸形成了十分復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中有效地保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提供優(yōu)質(zhì)電能，在一定程度上避免電力系統(tǒng)故障，是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要一環(huán)。因此，對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行研究，對(duì)監(jiān)測電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，具有重要意義。從目前繼電保護(hù)在我國的發(fā)展情況看，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的進(jìn)一步研究應(yīng)側(cè)重于擴(kuò)大其應(yīng)用范圍等方面，為其后續(xù)發(fā)展提供一定的理論依據(jù)支撐。

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