電力系統(tǒng)繼電保護自動化裝置可靠性研究①

田雪 羅偉

摘要：繼電保護自動化裝置為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供支撐。如果繼電保護自動化裝置出現(xiàn)產(chǎn)品質量低劣、保護功能誤判或人員操作處理不當、檢修效果不佳等現(xiàn)象，就會產(chǎn)生可靠性和保護能力達不到預期的效果，甚至出現(xiàn)有保無護的現(xiàn)象，對整個電力系統(tǒng)安全運行也會產(chǎn)生巨大的影響。這也凸顯了對繼電保護自動化裝置進行可靠性分析的重要性和必要性。

關鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護自動化裝置;可靠性

引言

在供電系統(tǒng)運行的過程中，繼電保護裝置發(fā)揮著重要作用。將自動化設備應用于繼電保護裝置中，提高了繼電保護裝置的維護特性，同時，也對設備運行的可靠性提出了更高的要求。無損檢測技術是數(shù)理統(tǒng)計和概率理論的融合，根據(jù)這項檢測技術可測量出設備產(chǎn)品的主要參數(shù)，從而獲得測試結果，為生產(chǎn)出高質量的設備產(chǎn)品奠定基礎。設備產(chǎn)品的可靠性包括設備產(chǎn)品特征、設計、制造和性能評估。自動化設備具有實時監(jiān)控系統(tǒng)的功能，不僅可以自動測試系統(tǒng)的運行情況，還具有系統(tǒng)調整功能，自動化技術設備的應用可提高繼電保護的可靠性，確保供電系統(tǒng)平穩(wěn)、安全運行。

1繼電保護自動化技術的概述

當前，我國電力行業(yè)取得了較快的發(fā)展，相關的電力系統(tǒng)建設也在抓緊開展，對于各項技術的應用也在加強，使得電力運輸效率大幅提高，能夠有效促進我國經(jīng)濟的持續(xù)增長。我國電力系統(tǒng)在建設中會遇到很多問題，尤其是在繼電保護裝置的安裝過程中，還存在著一些不足。繼電保護裝置作為重要的部件，能夠對電力系統(tǒng)起到很好的保護作用，通過繼電保護裝置的保護，電力系統(tǒng)在遇到故障時也能夠及時的作出反應，確保電力系統(tǒng)能夠正常進行供電工作，促進電力系統(tǒng)的長遠發(fā)展。繼電保護裝置經(jīng)過長時間的發(fā)展，已經(jīng)高效的應用了現(xiàn)代科學技術，包括計算機、網(wǎng)絡通信、微電子控制等，這些高新技術的應用極大提高繼電保護的自動化效果，促使繼電保護裝置朝著自動化的方向發(fā)展。繼電保護裝置主要是通過應用現(xiàn)代化高新技術，對電力系統(tǒng)的運行情況進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的故障，就能采取相應的保護措施，增加電力系統(tǒng)的安全性能。繼電保護裝置可以對電力系統(tǒng)進行精確的控制，面對電力系統(tǒng)故障能夠發(fā)出警報，并且還可以發(fā)出跳閘命令，及時防止故障對電力系統(tǒng)造成更大的損害，靈活解決電力系統(tǒng)中存在的各種故障問題。

2電力系統(tǒng)繼電保護自動化裝置可靠性研究

2.1實時監(jiān)測管理

電力自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)整個電網(wǎng)運行狀況的實時監(jiān)測，可監(jiān)測到每個繼電保護的節(jié)點，并可通過通信網(wǎng)絡對每個節(jié)點進行調整和優(yōu)化，實現(xiàn)對電網(wǎng)的監(jiān)測、解析、傳達三位一體的控制。在自動化繼電保護系統(tǒng)中，可通過設置軟閾值、硬閾值對繼電保護的工作狀態(tài)進行控制，保持大部分繼電器運行，使少量的繼電器處于休眠狀態(tài)，維持電網(wǎng)安全運行的同時保證了繼電器高質量的運行，以防止繼電器長期運行影響到其使用壽命;調節(jié)電路信號，保證繼電保護系統(tǒng)硬件與軟件間的兼容性，在確保電容量安全的同時提高線路的抗干擾能力;轉化外部信號，當接收到外部信號后需將其以模擬信號的形式進行傳輸，增強系統(tǒng)的散熱能力，以提高繼電器的靈敏性。如，利用電力數(shù)據(jù)間的邏輯關系，在傳感器中運用算法使其在空間和時間上互補，然后使用卡爾曼濾波法實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)在電路中的安全傳輸。

2.2做好冗余設計及改進

為了更好地提高繼電保護裝置的可靠性，一般在設計理念完成時選擇冗余設計標準，以增強其容錯能力。某個保護裝置出現(xiàn)問題時，不會對系統(tǒng)造成過大影響。冗余硬件包括并聯(lián)、預留轉換、多數(shù)表決等。冗余方法的選擇必須根據(jù)繼電保護裝置的實際誤動作率和故障狀態(tài)而定，還需要達到系統(tǒng)可靠性指標要求，在這些條件的基礎上，可以少設置硬件配置冗余，從而減少投資，降低設備結構的復雜性。

2.3定期檢修

定期檢修是保障繼電保護自動化裝置有效運行必不可少的一環(huán)。在定期檢修前做好準備工作，主要包括通過圖紙了解設備的接線及二次回路安

裝情況，了解產(chǎn)品近期的運行情況等。在檢修過程中，考慮到安全性，應當將繼電保護自動化裝置設定于檢修狀態(tài)，檢查二次回路、二次回路絕緣情況、屏柜、保護功能有效性等。在所有檢查結束后，嚴禁插拔插件。檢修過程應當嚴格按照操作手冊進行，避免有漏檢項，減少產(chǎn)品出錯的可能性。

2.4選擇合適的繼電保護裝置

在裝置的選擇中需從靈敏性、速度性、可靠性三方面入手，以確保裝置的保護效果。在靈敏性方面，裝置可在故障發(fā)生后及時準確做出動作反應，以及精準地確定故障位置，以實現(xiàn)自身的保護作用;在速度性上，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障繼電器會立即做出動作反應，切斷故障線路，將故障控制在最低程度，以減少電力系統(tǒng)的損失，防止電力系統(tǒng)遭受大面積的損害;在可靠性方面，繼電裝置需長期處于良好的工作狀態(tài)對電網(wǎng)進行實時保護，其保護功能不會影響到電網(wǎng)的正常運行，且在運行過程中不會成為電網(wǎng)的負擔，裝置的可靠性越好，對電網(wǎng)的保護能力就越高。在裝置選擇時，將以上三點作為裝置選擇的原則，可加快電網(wǎng)故障的處理速度和恢復速度，保證了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。在繼電保護系統(tǒng)中可實時監(jiān)測繼電器的運行狀態(tài)，及時獲取故障信息，以形成對系統(tǒng)構件的保護作用，當線路出現(xiàn)故障時，保護系統(tǒng)在第一時間發(fā)出切斷電路指令，將故障元件與線路進行隔離，防止電流過大燒毀元件，且可保證正常線路的持續(xù)供電。在繼電保護裝置其他硬件的選擇上，也要從電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性上出發(fā)，準確選擇硬件設施，以確保整個繼電裝置的功能性，進而促使其充分發(fā)揮出保護功能，減少線路故障，降低元件損壞程度，進而減少線路故障的經(jīng)濟損失。

2.5在發(fā)動機保護中的應用

繼電保護自動化技術在發(fā)動機保護中也有十分廣泛的應用。發(fā)動機保護分為兩種，一種是重點保護，另一種是備用保護。重點保護只要針對發(fā)動機的主要部件，通過繼電保護裝置，確保這些重要部件不會受到損壞。發(fā)動機在發(fā)生短路故障之后，內(nèi)部的定子繞組匝就會受到電流的影響，由于電流的增大導致定子繞組匝的溫度持續(xù)上升，破壞線路的絕緣層，導致定子繞組匝因溫度過高而損壞，影響發(fā)電機的正常工作。作為發(fā)動機的重要部件，定子繞組匝在安裝的過程中會加入繼電保護裝置，從而合理的監(jiān)控定子繞組匝的溫度，防止其出現(xiàn)損壞。如果是發(fā)動機的單相接地發(fā)生問題，產(chǎn)生的電流超過了額定電流，繼電保護自動化技術能夠及時的采取相關措施，切斷發(fā)電機電源，對發(fā)電機進行繼電保護。備用保護主要是通過過電壓的方式對發(fā)動機進行保護，確保發(fā)動機的負載不會超過規(guī)定范圍。過電流能夠有效確保發(fā)動機的線路安全，減少發(fā)動機短路造成的損壞，提高發(fā)動機的安全性。

結語

通常情況下，電力系統(tǒng)的運行狀況取決于繼電保護設備的可靠性和自動化技術設備的可靠性。為了更好地確保繼電器保護設備和自動化技術設備在運行中的安全性與可靠性，有必要對其進行研究，探索提高其可靠性的方法，對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展有一定的推動作用。

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