電力系統(tǒng)自動化與繼電保護自動化的應(yīng)用

戴黎明

摘要：電力系統(tǒng)自動化是構(gòu)建智能電網(wǎng)的核心，把自動化技術(shù)應(yīng)用于繼電保護，可以增強電力系統(tǒng)繼電保護的效能。本文詳細(xì)分析了電力系統(tǒng)自動化與繼電保護，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)手段，將自動化技術(shù)與繼電保護相結(jié)合，進(jìn)一步提升繼電保護自動化水平，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，切實保障電力系統(tǒng)安全運行。將該項技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，一方面能夠為電力自動化提供安全條件，另一方面也能夠滿足社會發(fā)展需求。由此可見，繼電保護技術(shù)對于電力安全有著至關(guān)重要的地位，如何才能更為有效地提高繼電保護水平，減少電力故障的發(fā)生，這已經(jīng)成為我國電力事業(yè)發(fā)展的重要問題之一。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動化;繼電保護;應(yīng)用

1.引言

隨著當(dāng)前我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對于電力系統(tǒng)的可靠性也提出了新的更高的要求，更加追求電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在電力系統(tǒng)的安全性保護裝置中，繼電保護裝置起到了十分關(guān)鍵的作用。同時，隨著我國自動化技術(shù)以及繼電保護技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)用于電力系統(tǒng)的繼電保護自動化技術(shù)已經(jīng)較為成熟。在過去幾年時間內(nèi)，基于自動化技術(shù)的繼電保護系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)的安全防護中，對于保障電力系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定運行發(fā)揮了十分重要的作用。而且隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快以及繼電保護技術(shù)的更新?lián)Q代，以往傳統(tǒng)的繼電保護設(shè)備已經(jīng)無法滿足當(dāng)前新的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的需求。因此，關(guān)于新時期電力系統(tǒng)繼電保護裝置及其自動化技術(shù)的研究對于保證電力系統(tǒng)尤其是智能電網(wǎng)的安全具有重大意義。

2.繼電保護自動化及其原理分析

繼電保護裝置在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其主要應(yīng)用場景是電力系統(tǒng)的輸變電系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對高壓線路以及變壓器的保護。針對變電站而言，繼電保護裝置主要應(yīng)用于以下幾個方面：其一，實現(xiàn)對線路的保護，其主要針對的是220KV及以上高壓電路，常用的策略為縱聯(lián)、距離以及零序等，而對于35KV以下的線路則選取簡單的電流保護策略;其二，母聯(lián)保護，通常采取的策略是過流以及充電保護策略;其三，通過加載電容器實現(xiàn)保護，即通過過流、過壓以及充電保護策略實現(xiàn);其四，主變保護，通過采用非電量、過流保護、差動保護等策略實現(xiàn)。目前，無論是從自動化裝置發(fā)展的成熟程度以及具體的功能配置而言，繼電保護裝置都在電力系統(tǒng)中具有十分廣泛的應(yīng)用，對于保證電力系統(tǒng)的安全發(fā)揮了十分重要的作用。

根據(jù)對目前電力系統(tǒng)繼電保護裝置的分析可以發(fā)現(xiàn)，其自動化裝置普遍具有較為人性化的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)文字顯示，并且具有數(shù)據(jù)打印功能，同時還會配置有網(wǎng)絡(luò)通信功能，能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護裝置與外界的網(wǎng)絡(luò)通信，其具體的通信媒介可以選擇光纖、無線網(wǎng)絡(luò)等。同時，繼電保護裝置可以通過其通信端口與計算機實現(xiàn)連接，并且通過相關(guān)的配套軟件實現(xiàn)對繼電保護裝置的操作。與此同時，目前的繼電保護裝置在電磁屏蔽方面也有了很大程度的改善，能夠有效的實現(xiàn)精確的繼電保護信號判斷，使得電力系統(tǒng)的保護能力大大提升。

根據(jù)我國電力系統(tǒng)的整體發(fā)展方案可以發(fā)現(xiàn)，我國的電力系統(tǒng)正在向著智能化方向發(fā)展，并且在智能設(shè)備的通信中也采用光線取代了傳統(tǒng)的通信電纜，使得電力系統(tǒng)通信變得更加快捷和通暢，這也為電力系統(tǒng)中實現(xiàn)更高水平的繼電保護自動化裝置提供了可能。目前，我國的變電站電纜改造工作量巨大，而且電纜的走向錯綜復(fù)雜，這也給電力系統(tǒng)的安全帶來了不穩(wěn)定性因素，因此需要采用更加智能化的繼電保護設(shè)備實現(xiàn)對于電力系統(tǒng)的保護。

采用高度智能化的設(shè)備的特點就需要對大量的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且通過光線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。采用此種策略不僅可以大幅度降低電力系統(tǒng)的電纜采購費用，同時還可以降低電纜的鋪設(shè)工程量。

3.電力系統(tǒng)繼電保護自動化裝置的基本要求

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的機電保護裝置，其自動化的實現(xiàn)即一旦電力系統(tǒng)發(fā)生安全故障，則會通過故障處理系統(tǒng)及時的將故障區(qū)域切斷，從而有效的保障整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。而且在電力系統(tǒng)的運行過程中，繼電保護裝置還可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)的檢測，即實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)各種運行參數(shù)的有效跟進(jìn)和檢測，保證工作人員能夠及時獲取電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

為了有效的保證電力系統(tǒng)的正常運行，充分發(fā)揮繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的作用，繼電保護裝置的自動化裝置中需要做到以下幾點：其一，良好的選擇性，即需要實現(xiàn)對故障區(qū)域的準(zhǔn)確定位和及其切斷，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定;其二，較高的靈敏度，繼電保護裝置都具有自身的使用范圍，即在有效范圍內(nèi)繼電保護設(shè)備是有效的，而一旦超出保護范圍繼電保護設(shè)備就無法發(fā)揮有效作用;其三，較高的切斷速度，即一旦確定了故障的區(qū)域，繼電保護裝置能夠迅速做出響應(yīng)，對故障區(qū)域進(jìn)行切斷，以更好的將故障帶來的損失降到最低;其四，較高的可靠性，繼電保護設(shè)備自身的可靠性和穩(wěn)定性是十分關(guān)鍵的，只有可靠性較高的繼電保護設(shè)備才能夠在最大程度上實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護。

4.新時期繼電保護自動化面臨的挑戰(zhàn)及其對策

在當(dāng)前形勢下，我國的電力系統(tǒng)向著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，因此電力系統(tǒng)繼電保護也將面臨著諸多新的挑戰(zhàn)。在新時期的電力系統(tǒng)繼電保護自動化發(fā)展過程中，其主要向著數(shù)字化以及更高層次的智能化方向發(fā)展，以更好的適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展，其中主要涉及到狀態(tài)信息的傳輸、處理以及測量等，逐步實現(xiàn)上述過程的數(shù)字化，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)的可靠性;其二，隨著相關(guān)的電力系統(tǒng)智能技術(shù)的發(fā)展，逐步建立起智能化的繼電保護裝置信息網(wǎng)絡(luò)平臺，進(jìn)一步推動我國電力系統(tǒng)向著智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。與此同時，相關(guān)的繼電保護自動化技術(shù)也取得了較大的發(fā)展，因此可需要不斷促進(jìn)繼電保護自動化技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。隨著目前我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展和建設(shè)，給整個電力系統(tǒng)帶來了較大的壓力，這其中電網(wǎng)中的故障率和安全系數(shù)也會有所增加。因此，必須充分實現(xiàn)我國電力系統(tǒng)的高度智能化，不斷提升繼電保護的智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平，從而實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的有效保障。

結(jié)合當(dāng)前新時期我國電力系統(tǒng)發(fā)展的方向以及繼電保護自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，目前繼電保護自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用主要面臨著以下幾個問題：其一，繼電保護裝置與電力系統(tǒng)時間同步問題。由于當(dāng)前我國電力系統(tǒng)的復(fù)雜度大大增加，而在整個系統(tǒng)中時間同步問題是至關(guān)重要的，將會直接影響到故障位置的判斷以及切斷反應(yīng)時間，因此實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)內(nèi)時間的同步是必須的。而且在目前廣泛應(yīng)用的智能電網(wǎng)中，電子式互感器采用的是分布式，并且數(shù)據(jù)的采集是通過各個不同的單元進(jìn)行合并得到，這樣就會使得在數(shù)據(jù)的傳輸過程中產(chǎn)生延時，從而對時鐘同步產(chǎn)生影響;其二，電力系統(tǒng)繼電保護的整定計算過程較為復(fù)雜，其中需要考慮的因素眾多，既包含了電力系統(tǒng)的線路接入方式，同時還涉及到系統(tǒng)的運行方式。

5.結(jié)束語

隨著我國電力系統(tǒng)的發(fā)展以及繼電保護自動化技術(shù)的發(fā)展，需要結(jié)合新時期智能電網(wǎng)發(fā)展的背景對電力系統(tǒng)中的繼電保護裝置不斷進(jìn)行優(yōu)化處理，以更好的適應(yīng)我國電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。

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