基于高電壓電網(wǎng)繼電保護可靠性分析

王濤

（武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430023）

引言

在社會經(jīng)濟發(fā)展的大背景下，人們對于電能的需求也在持續(xù)擴大，如何能夠保持電力系統(tǒng)一種安全穩(wěn)定的狀態(tài)運行已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前相關(guān)電力部門重點研究的問題。

一、高電壓電網(wǎng)繼電保護的意義

在高電壓電網(wǎng)運行的過程中，如果繼電保護存在相關(guān)的問題，不僅僅會直接影響輸送電的安全性和穩(wěn)定性，還會導(dǎo)致電網(wǎng)動作出現(xiàn)失靈以及延遲等情況。尤其是針對于電流過大的情況，如果相關(guān)的繼電保護裝置無法做出正確的判斷的話，無法及時將相關(guān)的故障信息傳遞給相關(guān)的值班人員和技術(shù)人員，會直接導(dǎo)致斷電情況的出現(xiàn)，甚至引起更加嚴(yán)重的事故，一方面會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，另一方面則會導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡。因此，相關(guān)部門必須做好相關(guān)的高電壓電網(wǎng)繼電保護可靠性分析研究，從而保障相關(guān)的繼電保護系統(tǒng)能夠安全運行。

二、繼電保護系統(tǒng)的可靠性分析

（一）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響

電網(wǎng)系統(tǒng)一般都是由很多不同類型的元件構(gòu)成的，其中包括繼電保護裝置、線路、二次回路以及信息通信等，這些元件的穩(wěn)定程度將在一定程度上直接影響高壓電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，并且還直接關(guān)乎到電力系統(tǒng)相關(guān)繼電線路的可靠性。

（二）電流互感器的飽和

近幾年來，在整體用電量不斷增加的背景下，電力系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴大，與之相對應(yīng)的低壓配電系統(tǒng)中的短路電流也在同步變大，這也就導(dǎo)致變電所與配電所之間的出口經(jīng)常發(fā)生各種短路情況，進而導(dǎo)致電流互感器呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)。這在一定程度上能夠進一步擴大電流互感器中的變感誤差，在這種情況之下，很多靈敏度不高的繼電保護裝置很容易出現(xiàn)拒動行為。

（三）繼電器中觸點的松動

觸點在繼電器切換負荷工作中具有直觀中的作用，很多繼電器之所以出現(xiàn)故障都是因為觸點的松動或者觸點的開裂所導(dǎo)致的，還有一部分是因為觸點的尺寸型號不夠合理而形成誤差導(dǎo)致的，這些因素都會在一定程度上降低電網(wǎng)運行的可靠性。而其中導(dǎo)致繼電器觸點松動的主要原因還是在于接觸點與簧片之間沒有進行科學(xué)的配合所導(dǎo)致的；而觸點的開裂則主要是因為觸點的材料導(dǎo)致的。比如觸點材料的硬度過高等。

三、高電壓電網(wǎng)繼電保護策略

（一）建立高電壓電網(wǎng)繼電保護通信一體化系統(tǒng)

在20 世紀(jì)90 年代，美國建成了一種新型的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，又被稱之為GPS，該系統(tǒng)是由24 顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的，主要可以分成地面測控站以及GPS 接收機這大分支系統(tǒng)，通常情況下，該系統(tǒng)經(jīng)常用于測控全球性以及全天候的實時定位等行業(yè)領(lǐng)域，并且能夠無條件應(yīng)用于不同的專業(yè)，并向不同的行業(yè)領(lǐng)域無條件開放。在這樣的背景下，GPS 很快成為了全球共享的一種高科技技術(shù)與高科技資源，并被廣泛應(yīng)用于軍事、航海以及民用等各個領(lǐng)域。尤其是在進入到21 世紀(jì)之后，許多國家都對GPS 技術(shù)的性能進行了進一步的拓展與延伸，并將其逐漸應(yīng)用于電力系統(tǒng)以及相關(guān)的電網(wǎng)繼電保護方面，并取得了十分顯著的應(yīng)用效果。因此，針對于高電壓電網(wǎng)的繼電保護，相關(guān)技術(shù)部門也可以嘗試引入GPS 技術(shù)，通過建立更加現(xiàn)代化的技術(shù)平臺和技術(shù)體系在提升繼電保護可靠性的同時，也能夠有效提升高電壓電網(wǎng)繼電保護工作的效率與質(zhì)量。

比如，在實際的高電壓電網(wǎng)繼電保護工作的開展過程中，相關(guān)技術(shù)部門可以通過建立針對于高電壓電網(wǎng)的繼電保護“通信一體化系統(tǒng)”來提升整個高電壓電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的可靠性。在整個過程中，相關(guān)“繼電保護通信一體化系統(tǒng)”建設(shè)的主要技術(shù)支持就是來自于GPS 技術(shù)。通過合理利用GPS 技術(shù)，相關(guān)繼電保護的技術(shù)人員能夠從相關(guān)的GPS 接收機上獲取更加精準(zhǔn)的時間以及與之相同步的脈沖信號。在這些技術(shù)平臺的幫助下，技術(shù)人員能夠?qū)θ珖母唠妷弘娋W(wǎng)進行統(tǒng)一時鐘以及相關(guān)數(shù)據(jù)的同步采集，從而實現(xiàn)全國范圍內(nèi)高電壓電網(wǎng)電力系統(tǒng)時間的真正統(tǒng)一。與此同時，針對于高電壓電網(wǎng)的繼電保護來說，相關(guān)技術(shù)人員可以結(jié)合實際電網(wǎng)的具體情況選擇采用不同的系統(tǒng)保護模式。一般情況下，GPS 接收機能夠提供兩種不同的時間信號，并且這兩個時間信號與同步采集之間的誤差最大不會超過2 微秒，通過這樣的形式一方面能夠真正實現(xiàn)高電壓電網(wǎng)繼電保護的通信一體化建設(shè)；另一方面也能夠有效縮短高電壓電網(wǎng)繼電保護過程中的通信時間，有效提高繼電保護工作的完成效率。

（二）加大經(jīng)濟投入，提高設(shè)備更新速度

對于大部分供電保護部門來說都應(yīng)該在不影響相關(guān)技術(shù)設(shè)備安全生產(chǎn)的前提下，對相關(guān)的高電壓電網(wǎng)進行必要的保護檢驗。在這個過程中，參與繼電保護檢驗的設(shè)備需要及時進行更新，與此同時還需要不斷完善整個高電壓電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保每一個電網(wǎng)回路都能夠有足夠的繼電保護時間和繼電整定時間。此外，在進行檢驗保護裝置工作的過程中還需要做到不遺漏、不簡化，切實做到應(yīng)檢必檢。而無論是裝置的完善還是技術(shù)設(shè)備的更新都需要較大的經(jīng)濟投入，這就需要相關(guān)技術(shù)部門能夠重視對高電壓電網(wǎng)繼電保護工作的關(guān)注與重視，在工作開展過程中能夠加大相關(guān)的資金投入，確保相關(guān)技術(shù)設(shè)備能夠得到及時更新與完善，從而切實保障相關(guān)高電壓電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

比如，在對高電壓電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)進行資金投入的過程中，可以分別從線路繼電保護的配置以及變壓器繼電保護的配置這兩個方面入手進行及時的設(shè)備更新與完善，從而切實保障繼電保護工作的可靠性。在整個過程中，針對于高電壓電網(wǎng)線路繼電保護的相關(guān)配置與設(shè)備方面，技術(shù)人員應(yīng)該充分結(jié)合實際高電壓電網(wǎng)的具體情況采取不同的措施。通常情況下500kv的線路相對來說其實就是由中性點直接接地所構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)線路，這種線路在具體的配置的時候首先應(yīng)該從電源線路的單雙側(cè)型號判斷入手。針對于單側(cè)電源了線路這種情況來說，應(yīng)該在相間的繼電保護配置或者接地的繼電保護配置上采取一種階段性的電流保護形式；而如果是雙側(cè)電源線路，技術(shù)人員才應(yīng)該對相關(guān)的繼電保護配置選擇一種零序電流保護措施，其中可以間接采用接地距離保護措施。在變壓器繼電保護的配置更新與完善方面，技術(shù)人員應(yīng)該將工作重點放在減少變壓器故障發(fā)生頻率上面，不僅僅能夠有效提高高壓電繼電保護系統(tǒng)的工作效率，也能夠有效降低相關(guān)的經(jīng)濟損失。一般情況下，技術(shù)人員可以通過安裝零序電流保戶以及對電流進行速斷保護等措施保障變壓器繼電保護配置的正常運行。

（三）及時采用安全自動裝置故障處理技術(shù)

高電壓電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會造成很多的電網(wǎng)問題，其中最主要的問題之一就是電源問題。尤其是當(dāng)電源的輸出功率無法滿足用戶需求的時候，就會直接導(dǎo)致輸出電壓的大幅度下降，而電壓的下降則會導(dǎo)致整個電路的基準(zhǔn)值出現(xiàn)變動，進而縮短充電時間，對高壓電網(wǎng)機電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)誤判，從而導(dǎo)致整個繼電器出現(xiàn)動作故障。因此，相關(guān)技術(shù)部門不僅僅要采取相關(guān)的措施避免繼電保護系統(tǒng)出現(xiàn)故障，提高其可靠性；更要通過采取相關(guān)的技術(shù)手段將相關(guān)的故障影響降低到最小。

比如，針對于高壓電網(wǎng)繼電保護裝置出現(xiàn)的故障情況，相關(guān)技術(shù)人員可以通過及時采取相關(guān)的安全自動裝置故障處理技術(shù)的方式來應(yīng)對。比如，針對于直流接地以及交流電源熔絲等故障情況，技術(shù)人員可以采取“逐項拆除處理”的技術(shù)方法處理。在整個過程中，技術(shù)人員需要先對并聯(lián)的二次回路按照一定的順序進行相關(guān)的脫開處理，然后再依次按照順序?qū)⒁呀?jīng)脫開的線路回放回去，如果在回放操作之后線路能夠保持正常運行的話則能夠在一定程度上證明改線路不存在故障；但是如果在回放之后線路無法正常運行的話，則能夠直接說明電網(wǎng)設(shè)備的相關(guān)故障點就是出現(xiàn)在該線路上。與此同時，在對直流接地這種類型的故障進行檢查處理的過程中，技術(shù)人員需要先根據(jù)電路符合的重要程度將直流屏進行短暫的拉開處理，通常情況下，為了能夠報紙直流符合回路運行需求，需要將切斷時間保持在3 秒之內(nèi)，如果在線路切斷之后故障依舊存在，則能夠說明故障并不存在于該線路上；反之，如果在線路切斷之后故障也消失了的話，則能夠?qū)⒐收宵c直接鎖定在該條線路上。

總結(jié)：對于高電壓電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護工作來說，要想切實提高繼電保護系統(tǒng)的可靠性，對于電網(wǎng)進行科學(xué)、定期的保護性檢驗是十分重要的一項工作環(huán)節(jié)，除此之外，還要做好必要的故障檢測以及技術(shù)創(chuàng)新工作。