高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)

莫翠蓮

摘要：隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)電力行業(yè)的要求越來越高，對(duì)電網(wǎng)的管理、高壓電繼電保護(hù)等提出了更高的要求。本文闡述了高壓電繼電保護(hù)的原理，并對(duì)高壓電繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵字：高壓電網(wǎng);繼電保護(hù);原理;技術(shù)

電力的良好運(yùn)行社會(huì)不斷發(fā)展的重要保障，其中高壓電繼電保護(hù)在電力發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，是電力良好發(fā)展的重要推動(dòng)力。在我國(guó)，高壓電繼電保護(hù)技術(shù)受到廣泛重視，對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的研究逐漸深入，不斷提高繼電保護(hù)技術(shù)水平，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的推動(dòng)作用，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。要加強(qiáng)提高高壓電繼電保護(hù)技術(shù)，首先就要深入了解繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理，在了解技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，更容易發(fā)現(xiàn)提高繼電保護(hù)技術(shù)的方法，進(jìn)而有利于提高高壓電繼電保護(hù)技術(shù)水平，推動(dòng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理

電網(wǎng)運(yùn)行存在一定的危險(xiǎn)，尤其是高壓電網(wǎng)，則高壓電繼電保護(hù)就是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的一種保護(hù)，是電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。高壓電網(wǎng)在運(yùn)行過程中會(huì)受到各種因素的影響，主要有大雨、雷電、強(qiáng)風(fēng)等自然氣象的影響以及人為因素影響，這些影響會(huì)對(duì)高壓電網(wǎng)的運(yùn)行造成不利，可能會(huì)使得高壓電網(wǎng)出現(xiàn)高壓線破損、漏電、短路等現(xiàn)象，使得高壓電網(wǎng)發(fā)生故障，影響正常用電。

高壓電網(wǎng)出現(xiàn)故障后的表現(xiàn)有：1）出現(xiàn)電流增大現(xiàn)象，若高壓電出現(xiàn)短路，則出現(xiàn)故障的點(diǎn)和線路電路的電流會(huì)快速增加，會(huì)由負(fù)荷電流增加到遠(yuǎn)超負(fù)荷電流;2）出現(xiàn)電壓降低現(xiàn)象，若高壓電出現(xiàn)短路，則高壓電網(wǎng)的各點(diǎn)間的電壓會(huì)明顯降低，且發(fā)生故障點(diǎn)附近的電壓降低的幅度最大;3）測(cè)量阻抗會(huì)發(fā)生大幅變化，測(cè)量阻抗就是指測(cè)量處的電流與其電壓之間的比值。正常情況下，測(cè)量阻抗就是負(fù)荷的阻抗，但是在短路故障的情況下，測(cè)量阻抗會(huì)較大幅度的減小，阻抗角會(huì)明顯增加，這時(shí)的測(cè)量阻抗就變成了線路的阻抗。4）電壓和電流的相位角會(huì)發(fā)生變化，正常情況下電流和電壓的相位角是在20°左右，但當(dāng)出現(xiàn)三相短路時(shí)，電流和電壓的相位角會(huì)發(fā)生較大的變化，這時(shí)兩者的相位角與阻抗角相關(guān)，大約在60°至85°之間，若是出現(xiàn)保護(hù)反方向三相短路狀況，電流和電壓的相位角的變化更大，會(huì)增加180°;高壓電繼電保護(hù)的原理：當(dāng)高壓電出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)物理量的突變，在這些突變量積累到一定程度時(shí)就會(huì)使得高壓電系統(tǒng)的邏輯控制得到啟動(dòng)，這時(shí)服務(wù)器就會(huì)給通信接入設(shè)備發(fā)出信號(hào)以及跳閘脈沖，使得電網(wǎng)跳閘，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓電的保護(hù)。這種信號(hào)的傳遞，可以對(duì)高壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有效地保護(hù)，形成電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，這樣當(dāng)高壓電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，電網(wǎng)系統(tǒng)就可以通過對(duì)電流的異常、電壓的異常、阻抗的變化等情況的判斷，來開啟電網(wǎng)的保護(hù)系統(tǒng)。高壓電的故障分為內(nèi)部故障和外部故障，這兩種故障的應(yīng)對(duì)方法是存在差別的，高壓電繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于高壓電的內(nèi)部故障和外部故障的處理是不一致的。但電網(wǎng)被保護(hù)的電力設(shè)備出現(xiàn)兩端電流不想等但相位相等的現(xiàn)象時(shí)，就是發(fā)生了內(nèi)部故障，這時(shí)就可以針對(duì)被保護(hù)設(shè)備兩側(cè)電流的不想等以及功率上的不一致形成方向高頻保護(hù)、相差高頻保護(hù)等保護(hù)措施。

2.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)研究

2.1繼電保護(hù)組成

繼電保護(hù)的組成主要包括三個(gè)部分：測(cè)量比較、執(zhí)行輸出和邏輯。對(duì)于測(cè)量比較，就是測(cè)量物理參量，將測(cè)量結(jié)果與給定值進(jìn)行比較，然后根據(jù)所得結(jié)果發(fā)出邏輯信號(hào)，來確定是否啟動(dòng)保護(hù)裝置。對(duì)于邏輯部分，要使保護(hù)裝置可以依據(jù)存在的一定的邏輯關(guān)系評(píng)判是否發(fā)生了故障，然后根據(jù)出現(xiàn)故障與否的結(jié)果決定下一步的動(dòng)作，并且給執(zhí)行部分發(fā)出指令。對(duì)于執(zhí)行輸出，根據(jù)邏輯部分所發(fā)出的指令來實(shí)施保護(hù)裝置的任務(wù)。就比如，在發(fā)生故障時(shí)主動(dòng)進(jìn)行跳閘，存在異常問題時(shí)發(fā)出信號(hào)等。

2.2繼電保護(hù)基本任務(wù)

繼電保護(hù)的基本任務(wù)主要有三個(gè)方面：首先，繼電保護(hù)要對(duì)存在的故障進(jìn)行分辨，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障元件，在無人操作的情況下及時(shí)切除故障元件，這樣保證故障元件不會(huì)再對(duì)其他正常元件造成不利影響，并且能夠與電網(wǎng)隔離，使得電網(wǎng)能夠繼續(xù)正常運(yùn)行;其次，繼電保護(hù)需要及時(shí)反映元件的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)所發(fā)出的維護(hù)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)處理，為維修人員提供較大的便利;最后，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置要與其他自動(dòng)化裝置相互配合。就比如電力保護(hù)裝置與自動(dòng)分合閘裝置的配合，通過兩者的相互配合，可以縮短故障造成停電的時(shí)間，可以更為及時(shí)地使供電恢復(fù)正常狀態(tài)，最大限度地保證供電的可靠性。

2.3繼電保護(hù)技術(shù)

利用GPS進(jìn)行高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在我國(guó)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，逐漸擴(kuò)展到更多的領(lǐng)域，在20世紀(jì)90年代就基本實(shí)現(xiàn)了通信一體化。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有較大的便利性以及較強(qiáng)的實(shí)用性，可以在全球范圍內(nèi)、在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)提供實(shí)時(shí)的定位，在多個(gè)領(lǐng)域都能夠得到應(yīng)用，這就使得該技術(shù)在多個(gè)地域受歡迎，使用范圍也逐漸擴(kuò)大。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷發(fā)展，全球定位系統(tǒng)在高壓電繼電保護(hù)中的應(yīng)用逐漸受到較多的重視，有國(guó)家開始研究將全球定位系統(tǒng)應(yīng)用與高壓電繼電保護(hù)中，利用全球定位系統(tǒng)獲取準(zhǔn)確的時(shí)間以及更為精準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，利用該系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)間并實(shí)現(xiàn)信息的同步采集，這樣有利于促進(jìn)統(tǒng)一電力系統(tǒng)的時(shí)間。利用全球定位系統(tǒng)，可以有效縮短繼電保護(hù)過程中的時(shí)間，有利于對(duì)高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)進(jìn)行統(tǒng)一定位。在全球定位系統(tǒng)中，系統(tǒng)的接收機(jī)可以提供兩種時(shí)間信號(hào)，但這兩種時(shí)間信號(hào)之間的差別較小，使用哪一種時(shí)間信號(hào)的影響不大。

利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)在高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)中引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)具有重要的作用，有利于增強(qiáng)對(duì)高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)力度，有效地提高繼電保護(hù)的水平。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有利于對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，加強(qiáng)對(duì)高壓電網(wǎng)內(nèi)部的系統(tǒng)構(gòu)造和相關(guān)關(guān)系進(jìn)行充分了解和分析，加強(qiáng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)儲(chǔ)備，從而更有利于提供繼電保護(hù)措施。在進(jìn)行高壓電繼電保護(hù)時(shí)，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置繼電保護(hù)裝置，然后使得更復(fù)雜的繼電保護(hù)模式的分析更加深入，這樣就可以更易識(shí)別高壓電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障，對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠更加及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，就可以積極采取措施來解決，加強(qiáng)了對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)。

加強(qiáng)對(duì)高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備的更新和投入。在對(duì)高壓電進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的重視，要提高繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量，增強(qiáng)繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性，這樣更有利于確保對(duì)高壓電的繼電保護(hù)。確保繼電保護(hù)設(shè)施的質(zhì)量，就要加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)施的投入，對(duì)效率不高、無法正常使用的繼電保護(hù)設(shè)備要及時(shí)淘汰，及時(shí)更新保護(hù)設(shè)備，這樣才會(huì)提高繼電保護(hù)設(shè)施的使用效率，增強(qiáng)設(shè)備對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)故障探知的敏感度，更有利于增強(qiáng)對(duì)高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)。同時(shí)，要注意繼電保護(hù)設(shè)施與電網(wǎng)電壓之間存在著正向關(guān)系，而且設(shè)施的運(yùn)行與校驗(yàn)的好壞息息相關(guān)，這就要求相關(guān)人員要加強(qiáng)實(shí)施校驗(yàn)，保證繼電保護(hù)設(shè)備在使用過程中的性能，要對(duì)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)校驗(yàn)和不斷檢查，確保繼電保護(hù)設(shè)備在運(yùn)行過程中的高效性，為高壓電的繼電保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行提供外在的保障，而且要不斷完善供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中存在的故障的及時(shí)檢測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)的反饋，并且在最短的時(shí)間內(nèi)提供有效解決措施，從而確保高壓電網(wǎng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語

我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行也提出了更高的要求。加強(qiáng)對(duì)高壓電繼電保護(hù)技術(shù)的研究，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，有利于電力行業(yè)的不斷發(fā)展。這就要求相關(guān)部門要增加對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的投入，相關(guān)人員要加強(qiáng)對(duì)高壓電繼電保護(hù)技術(shù)的深入研究，創(chuàng)新繼電保護(hù)技術(shù)，不斷提高高壓電繼電保護(hù)技術(shù)的水平，加強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用的高效性和廣泛性。

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