電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

檀成民

摘要：在科學(xué)技術(shù)水平提高和現(xiàn)代化社會發(fā)展的共同作用下，電力資源成為我國生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展中不可或缺的資源之一，電力系統(tǒng)也因此被視作重要的供應(yīng)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)本身就是大型且安全隱患較多的作業(yè)系統(tǒng)，因此，對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)十分關(guān)鍵，并且難度很大。基于此，論文分析了繼電保護(hù)技術(shù)的相關(guān)概念，匯總了電力工程繼電保護(hù)故障的成因，隨后探究了電力工程繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用原則，最后分析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，以供相關(guān)人士交流參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù)技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展

引言

繼電保護(hù)技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，對新技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，有效確保了電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。特別是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)等廣泛應(yīng)用后，繼電保護(hù)技術(shù)在智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、實(shí)時(shí)診斷等方面有了重大突破。但是，新的繼電保護(hù)技術(shù)具有不同程度的弊端，致使其在運(yùn)行過程中發(fā)生了一系列故障。因此，有效解決繼電保護(hù)技術(shù)在應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，不僅可以提高繼電保護(hù)運(yùn)行的快速性、可靠性、靈敏性和選擇性，也是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

1常見的電力繼電保護(hù)故障問題

1.1開關(guān)設(shè)備故障

電力系統(tǒng)工作過程中，繼電保護(hù)裝置可以很好地保護(hù)電力系統(tǒng)，使其安全運(yùn)行，其主要構(gòu)成元件是開關(guān)和互感器，如果不重視開關(guān)設(shè)備檢修工作，很容易產(chǎn)生安全隱患，導(dǎo)致系統(tǒng)因開關(guān)老化而出現(xiàn)故障，影響電力系統(tǒng)的正常工作，引發(fā)安全事故。

1.2人為原因故障

電力系統(tǒng)非常復(fù)雜，其由各種設(shè)備組成，涉及很多內(nèi)容，運(yùn)行時(shí)經(jīng)常由于人為原因?qū)е鹿收?。部分工作人員沒有扎實(shí)掌握專業(yè)理論知識，綜合素質(zhì)參差不齊，技術(shù)水平不一，運(yùn)行過程中出現(xiàn)違章操作，導(dǎo)致電力繼電保護(hù)裝置故障。日常巡視檢修不重視設(shè)備的維護(hù)和檢查，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常設(shè)備，影響了電力繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生繼電保護(hù)故障時(shí)，工作人員并未第一時(shí)間分析和處理故障，也會影響繼電裝置的使用。電力企業(yè)安全巡檢維護(hù)工作不到位，工作人員操作缺乏規(guī)范性，都會導(dǎo)致嚴(yán)重的、不可逆的后果。

1.3電流互感器和電壓互感器故障

電力系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)斷路和短路問題，這是由于電流和電壓較大，當(dāng)繼電保護(hù)裝置中的電流感應(yīng)器和電壓感應(yīng)器達(dá)到極限工作狀態(tài)時(shí)，開關(guān)設(shè)備將無法適應(yīng)負(fù)荷，使得繼電保護(hù)開關(guān)無法正常工作，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性受到影響，裝置出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)，導(dǎo)致整個(gè)線路出現(xiàn)停電情況。

2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)問題常見解決對策

2.1提升工作人員的專業(yè)能力

電力工作人員的專業(yè)素養(yǎng)和技能，是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。因此，需要不斷強(qiáng)化工作人員的技術(shù)水平?？梢酝ㄟ^在職培訓(xùn)等方式，提升電力工作人員的專業(yè)知識和技能;通過引進(jìn)高素質(zhì)人才，實(shí)現(xiàn)高效率的工作要求;需要改善考核機(jī)制中不合理的部分，確?？冃Э己梭w現(xiàn)公平公正和激勵(lì)員工的作用，促使工作人員對崗位工作積極熱情，準(zhǔn)確有效地應(yīng)對繼電保護(hù)工作中的各類問題，掌握繼電保護(hù)的技術(shù)前沿。

2.2提升設(shè)備的裝備水平，建立合理的繼電保護(hù)系統(tǒng)

設(shè)備技術(shù)水平的提升，對繼電保護(hù)系統(tǒng)性能的改善具有重要作用。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中，應(yīng)當(dāng)不斷提高元器件的裝備水平，滿足繼電保護(hù)的要求。從實(shí)際情況出發(fā)，需確保元器件滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。同時(shí)，與繼電保護(hù)相關(guān)的各項(xiàng)制度需要不斷完善，如運(yùn)行、維護(hù)和檢修方面，需要有明確的規(guī)章制度，確保設(shè)備檢修和維護(hù)工作有序展開，從而保證繼電保護(hù)裝置正常工作。此外，需要考慮措施的科學(xué)性，可以通過參照對比法、置換法等及時(shí)排查設(shè)備元器件中潛在的或已出現(xiàn)的故障，從而保障繼電保護(hù)裝置安全運(yùn)行。

2.3優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)及周期的設(shè)置

對繼電保護(hù)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)置，既可以提升繼電保護(hù)的性能，也能更好地保護(hù)電力系統(tǒng)。設(shè)備參數(shù)的設(shè)置需要根據(jù)保護(hù)對象的額定功率、最大負(fù)荷或線路的潮流以及短路電流的計(jì)算結(jié)果，考慮相鄰元器件的保護(hù)配合，盡可能減少元器件的數(shù)量，提高繼電保護(hù)裝置的可靠性，同時(shí)依據(jù)參數(shù)模型合理設(shè)置檢修周期。

2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)得到了長足發(fā)展。因此，技術(shù)人員需要在電力系統(tǒng)尤其是繼電保護(hù)裝置中融合智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，以增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)化水平，同時(shí)可以對監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程的終端單元進(jìn)行自動(dòng)化控制，從而更便捷地傳輸電力信息。

3電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1網(wǎng)絡(luò)化

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了社會各個(gè)領(lǐng)域的變革，例如，技術(shù)領(lǐng)域、政治領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，等等。國民的數(shù)據(jù)信息通信工具就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且在新時(shí)代占據(jù)了重要的支柱性地位，促使國民生活生產(chǎn)的情況出現(xiàn)了本質(zhì)轉(zhuǎn)變，其對工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生了很大程度的影響，也使得該行業(yè)具備了有力的通信保障。近期，基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的繼電保護(hù)設(shè)備在新時(shí)代占據(jù)了重要的地位，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行提供了保障。雖然繼電保護(hù)主要的作用是體現(xiàn)在排除問題配件與降低安全事故影響等方面，但是該裝置的作用并不僅限于此。在20世紀(jì)末，國內(nèi)某大學(xué)專門為三峽水壩的回路母線研發(fā)出了一類分布型母線保護(hù)設(shè)備，這一設(shè)備是將傳統(tǒng)的集中型母線保護(hù)劃分為不同的母線保護(hù)。技術(shù)人員會在不同回路的保護(hù)屏當(dāng)中安裝這些保護(hù)單元，單元之間會留有一定的空隙，不同保護(hù)單元之間是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接的，這一網(wǎng)絡(luò)會將回路的所有保護(hù)單元構(gòu)建成為一個(gè)完整的體系。各個(gè)保護(hù)單元會按照該回路的電流量以及由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所得到的其余回路電流量作為參考依據(jù)，從而計(jì)算母線的差動(dòng)保護(hù)數(shù)值。當(dāng)結(jié)果得出是母線發(fā)生了故障問題，那么繼電保護(hù)裝置就會將該回路的斷路器隔離，排除故障線路。當(dāng)外部發(fā)生故障問題時(shí)，任一保護(hù)單元計(jì)算結(jié)果均顯示為外援故障，所以不會發(fā)生任何反應(yīng)。相較于傳統(tǒng)的集中型母線保護(hù)技術(shù)來說，當(dāng)前這一類通過計(jì)算機(jī)所實(shí)現(xiàn)的分布型母線保護(hù)技術(shù)能夠?yàn)殡娏ΡＷo(hù)系統(tǒng)提供更加穩(wěn)定的技術(shù)保障。

3.2智能化

隨著新型電子芯片的研發(fā)和新興技術(shù)的快速發(fā)展，繼電保護(hù)裝置的智能化水平不斷提高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射方法。許多難以列方程或求解的復(fù)雜非線性問題，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法很容易解決。例如，當(dāng)輸電線路兩側(cè)系統(tǒng)電位發(fā)生角向擺動(dòng)時(shí)，通過交叉電阻的短路是一個(gè)非線性問題，距離保護(hù)很難正確判斷故障位置，導(dǎo)致誤動(dòng)或拒動(dòng)。如果使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，并通過大量的故障樣本進(jìn)行訓(xùn)練，只要在樣本集中充分考慮各種情況，任何故障都可以被正確識別。其他方法，如遺傳算法和進(jìn)化規(guī)劃，也有其解決復(fù)雜問題的獨(dú)特能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合，可以使求解速度更快。天津大學(xué)從1996年開始研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)，并取得了初步成果?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)將應(yīng)用于繼電保護(hù)領(lǐng)域，解決常規(guī)方法難以解決的問題。

3.3一體化

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上是一臺高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的智能終端。它可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可以將它獲得的受保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)控制中心或任何終端。因此，每臺微機(jī)保護(hù)裝置既能完成繼電保護(hù)功能，又能在無故障正常運(yùn)行下完成測量、控制和數(shù)據(jù)通信功能，即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化。

結(jié)語

綜上所述，為保障供電可靠性與用電安全，預(yù)防和減少電力運(yùn)行事故的發(fā)生。因此，電力企業(yè)應(yīng)推動(dòng)繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)體系的自動(dòng)化、智能化與信息化發(fā)展，落實(shí)科學(xué)高效的運(yùn)行維護(hù)策略，積極探索適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)機(jī)制，以推動(dòng)我國電力事業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

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