變電站繼電保護自動化系統(tǒng)技術分析

林偉耀

摘要：隨著自動化技術的廣泛應用與發(fā)展，變電站的繼電保護也實現(xiàn)了自動化控制。在變電站繼電保護自動化系統(tǒng)中，通過自動化技術的合理應用，不僅可實現(xiàn)繼電保護運維操作的進一步簡化，同時也有效保障了變電站的安全穩(wěn)定運行，并達到了良好的資源節(jié)約效果?；诖?，本文就對變電站繼電保護中的自動化系統(tǒng)技術應用進行分析，以此來為變電站的科學運維及其良好發(fā)展提供參考。

關鍵詞：變電站;繼電保護裝置;自動化系統(tǒng);技術應用

前言：

在當今社會經濟的不斷發(fā)展中，人們生產生活中的電力需求也在不斷提升。在這樣的情況下，電力供應的安全性和穩(wěn)定性尤為重要。為達到這一目標，就需要將繼電保護自動化系統(tǒng)技術合理應用到變電站中，以此來

確保繼電保護裝置的應用效果，讓整個電力系統(tǒng)得以良好運行。

一、變電站繼電保護設備概述

在變電站中，繼電保護裝置屬于一個核心部分，它會對整體電力系統(tǒng)提供保護，是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵設備。具體應用中，繼電保護設備的主要特征包括以下幾個方面：第一是快速性，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，繼電保護設備可以將故障線路和設備快速切斷，防止電火花或電弧高溫所導致的線路與設備損壞情況，將系統(tǒng)損失降到最低;第二是靈敏性，對于保護范圍中的所有故障和異常，繼電保護裝置都能夠做出靈敏的反應，進而為故障的快速處理提供足夠便利;第三是可靠性，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，繼電保護裝置的動作反應僅僅是將故障線路和設備從整體電力系統(tǒng)中切除，并不會對其他設備設施造成損壞[1]。在變電站運行過程中，只有讓繼電保護設備的這些特征得以有效保障，才可以使其一直處在良好的運行狀態(tài)中，為整體電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行奠定堅實的技術基礎。下圖是變電站中的繼電保護設備展開圖：

圖1-變電站中的繼電保護設備展開圖

二、變電站繼電保護自動化系統(tǒng)概述

（一）基本任務

就目前變電站中的繼電保護自動化系統(tǒng)來看，其基本任務包括以下幾個方面：第一是借助于自動化系統(tǒng)對相應的斷路器進行快速的自動化控制，在變電站具體運行中，如果出現(xiàn)了故障，系統(tǒng)應根據實際情況將電閘及時切斷，以此來確保線路與元件的安全性，防止因故障導致的線路或設備損壞;第二是跳閘操作的自動實現(xiàn)，在變電站運維條件出現(xiàn)變化時，繼電保護自動化系統(tǒng)將會立即自動跳閘，并自動發(fā)出報警信號，以便技術人員及

時進行維修[2]。通過這樣的方式，不僅可以將電力系統(tǒng)故障所造成的不良影響降到最低，同時也可以進一步提升電力檢修效率，確保電力供應效果。

（二）主要作用

眾所周知，在變電站的運行過程中，如果出現(xiàn)了相應的故障，不僅會影響到正常的電力供應，同時也會因過大的短路電流等對電氣設備造成損壞，嚴重的情況下甚至會導致電力系統(tǒng)癱瘓，對人們的生產生活造成非常大的不利影響。而繼電保護自動化系統(tǒng)的合理應用便可讓這些問題得以有效解決，其主要的作用是根據實際情況作出自動化的故障切斷處理，以此來達到及時止損的目的，盡最大限度降低電力系統(tǒng)故障對變電站設備的不良影響，確保整體變電站系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

（三）保護分類

在變電站繼電保護自動化系統(tǒng)的應用過程中，被保護對象所具有的性質會對其繼電保護分類起到決定性作用。就目前來看，其保護分類主要有以下的三種形式：第一是對變電站中的發(fā)電機進行繼電保護，主要包括外部短路保護、定子繞組相間接地短路保護以及過電壓保護等;第二是對變電站中的輸配電線路進行繼電保護，主要包括線路的相間短路保護和超負載保護等;第三是對變電站中的變壓器進行繼電保護，主要包括繞組短路的自動化處理、油面降低故障保護以及變壓器過溫故障保護等。

三、變電站繼電保護自動化系統(tǒng)技術應用分析

（一）繼電保護技術

在我國社會經濟與科學技術的協(xié)同發(fā)展中，電力系統(tǒng)的建設、發(fā)展以及更新步伐也在逐漸加快，越來越多的新型技術設備開始被應用到了變電站中。在這樣的情況下，變電站中的繼電保護技術獲得了飛速發(fā)展，繼電保護裝置也實現(xiàn)了進一步的更新。就目前來看，應用在變電站中的繼電保護設備已經由原來的單一元件形式繼電保護器發(fā)展成了復雜性高、綜合性強的現(xiàn)代化專用電氣設備，尤其是隨著機電設備自動化技術的應用，更是顯著提升了其故障處理效果，讓傳統(tǒng)繼電保護裝置故障處理過程中的諸多弊端得以良好改善[3]。在對變電站電力系統(tǒng)進行運行檢查的過程中，可借助于繼電保護自動化系統(tǒng)中的傳感器來進行線路與設備運行情況的實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)相應的故障和異常，并根據實際情況，及時將故障段從整體電力系統(tǒng)中切除，然后根據相應的數(shù)據對比來進行故障診斷和處理。通過這樣的方式，便可讓電力系統(tǒng)故障所導致的損失得以顯著降低。在當今，隨著繼電保護自動化系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展，其作用范圍也實現(xiàn)了進一步的拓展，在監(jiān)測、保護和通信等技術方面都實現(xiàn)了一體化發(fā)展，且具有非常光明的發(fā)展前景。

（二）自動化技術

作為科技時代中的一個重要產物，自動化技術在當今社會的各個領域中都得到了廣泛應用，并為各個行業(yè)的發(fā)展提供了全新的動力。自動化技術中涵蓋了非常廣泛的內容，其中，繼電保護裝置以及自動化監(jiān)控系統(tǒng)在變電站繼電保護中最具代表性。自動化技術是以數(shù)字化技術為基礎發(fā)展的一種技術形式，將該技術應用到電力系統(tǒng)檢測中，可將傳統(tǒng)人工操作有效取代，在實現(xiàn)人力資源利用率進一步提升的基礎上有效避免人為因素對電力系統(tǒng)檢測效果的不利影響。比如，在變電站輸配電線路發(fā)生短路故障時，如果采用傳統(tǒng)的人工操作形式，便只能在電力系統(tǒng)發(fā)出故障警報或通過其他現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)故障之后進行人工拉閘處理，由于動作較慢，故障的影響范圍便會較大。但是隨著自動化技術的應用，便可在故障或異常產生的第一時間迅速將故障段從電力系統(tǒng)中切斷，盡最大限度降低故障所帶來的不利影響，為線路與設備安全提供良好保障。

（三）系統(tǒng)功能技術

1、復雜故障準確定位

在當今電力行業(yè)的不斷發(fā)展中，變電站中的線路和設備越來越復雜。在這樣的情況下，變電站中的故障也開始變得越來越復雜。而在對這些復雜故障進行處理的過程中，最為重要的一項內容就是故障定位。在變電站繼電保護自動化系統(tǒng)技術的具體應用中，其復雜故障定位的主要原理是裝置測距。就目前來看，變電站復雜故障定位中的裝置測距方法主要有兩種。第一是單端電氣量法，該方法主要是通過母線和故障反射點上的故障行波脈沖反射時間來進行故障點與測量點之間的距離判定，測距中無需通信，應用的成本也比較低。但是這種方法很容易受到其他線路發(fā)生末端影響，具有較大的測量誤差[4]。下圖是單端電氣量法接地故障狀態(tài)網絡示意圖：

圖2-單端電氣量法接地故障狀態(tài)網絡示意圖

第二是兩端電氣量法，該方法主要通過故障行波脈沖到達母線兩側的時間差來進行故障點與測量點之間的距離判定，具有十分簡單的運行原理，且檢測結果十分準確。但是在該方法的應用中，需要將測量儀器設置在母線兩端，同時需應用到通信設備，所以花費的成本也比較高。下圖是兩端電氣量法故障位置確定示意圖：

圖3-兩端電氣量法故障位置確定示意圖

具體定位中，電力企業(yè)與技術人員應根據實際情況、結合實際需求來進行定位方法的合理選擇。

2、輔助決策

在傳統(tǒng)的變電站系統(tǒng)故障發(fā)生時，主要的分析方式為人工分析。在這樣的情況下，分析者的技術水平和工作經驗等都將會對故障分析結果產生一定影響。而隨著繼電保護自動化系統(tǒng)的應用，便可對故障出現(xiàn)之前和出

現(xiàn)之后的所有狀態(tài)信息以及故障報告進行全面收集，并借助于模糊處理技術對相關數(shù)據進行計算和處理，以此來實現(xiàn)變電站故障的迅速、準確判斷[5]。這對于變電站電力系統(tǒng)故障的處理以及系統(tǒng)運行的恢復都將起到良好的輔助作用。

3、狀態(tài)檢修

在變電站的運行過程中，如果繼電保護裝置在設計和制作方面存在缺陷，或者是回路運維效果不好等，都很容易導致其不動作或者是誤動作現(xiàn)象發(fā)生。而通過繼電保護自動化系統(tǒng)技術的合理應用，便可對繼電保護設備自主進行狀態(tài)檢修，以此來及時發(fā)現(xiàn)繼電保護設備的異常，并根據實際情況進行自動修復，同時也可以將相應的故障報告儲存在系統(tǒng)中，為后續(xù)的繼電保護運維提供科學參考。

四、變電站繼電保護自動化技術未來的發(fā)展方向

隨著我國社會經濟的發(fā)展和科學技術的進步，越來越多的新技術開始被應用到了電力系統(tǒng)中。在這樣的情況下，變電站中的繼電保護裝置也實現(xiàn)了數(shù)字化、自動化、智能化和高集成化的發(fā)展。而在計算機技術的不斷發(fā)展中，應用在繼電保護裝置里的集成電路將會更多。在此類繼電保護設備的具體應用中，便可將測控裝置作為載體來進行變電站故障的自動化監(jiān)測，在有效降低變電站線路和設備故障發(fā)生幾率的同時實現(xiàn)變電站運維成本的顯著降低。

尤其是在智能化變電站的建設和發(fā)展中，繼電保護自動化系統(tǒng)將會繼續(xù)朝著高度集成化以及智能化的方向發(fā)展，進而為智能化變電站的運維提供先進的技術支撐，讓智能變電站中的線路與設備安全得到最大限度的保障，同時也將實現(xiàn)變電站故障處理效率的最大化提升。這樣便可讓社會的用電需求得以全面滿足，提升供電服務質量，促進電力行業(yè)與社會經濟之

間的協(xié)調可持續(xù)發(fā)展。

結束語：

綜上所述，電力能源在當今社會的生產生活中具有不可或缺的作用，作為整個電力系統(tǒng)中的核心組成部分，變電站的安全穩(wěn)定運行是確保電力系統(tǒng)運行質量、滿足社會用電需求的關鍵。而在變電站的運行過程中，由于受到很多因素的影響，電力線路與設備都很容易出現(xiàn)故障，如果不能及時將故障切除，并使其得到有效處理，便會對相應的線路和設備造成不良影響，甚至會導致線路和設備損壞?；诖耍娏ζ髽I(yè)和技術人員應將繼電保護自動化系統(tǒng)技術應用到其中，以此來實現(xiàn)變電站線路與設備的良好保護。在此過程中，技術人員一定要對繼電保護裝置做到全面了解，明確其自動化系統(tǒng)技術的基本任務、主要作用和保護分類，并將該技術合理應用到變電站繼電保護中，以此來滿足變電站對于繼電保護方面的實際需求，確保變電站運行的安全性和穩(wěn)定性，在滿足社會用電需求的同時促進電力企業(yè)的良好經營與發(fā)展。

參考文獻：

[1]王志永.繼電保護在提高配電自動化系統(tǒng)性能中的應用[J].集成電路應用，2021（09）：84-85.

[2]吳玉玲，王能勝，王黃磊，江濤.繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用研究[J].信息技術，2021（04）：164-169.

[3]葛穎豐，貝斌斌，陳徐，陳衛(wèi)，樂程毅.繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經濟和信息化，2021（03）：80-81.

[4]劉永志.繼電保護自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用研究[J].新型工業(yè)化，2021（02）：203-204.

[5]黃行星，童嘯霄.繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理[J].電子世界，2021（02）：188-189.