電力系統(tǒng)自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置及其測(cè)試技術(shù)

鐘和洪

摘要：繼電保護(hù)是一種可以檢測(cè)出電力系統(tǒng)中的故障或異常狀況，并發(fā)送警報(bào)信號(hào)以隔離和消除故障的技術(shù)。在實(shí)際使用中，有必要準(zhǔn)確地對(duì)保護(hù)部件的工作條件進(jìn)行分類，并根據(jù)故障前后的電氣物理量的變化來(lái)確定故障是發(fā)生在保護(hù)區(qū)內(nèi)還是保護(hù)區(qū)外。自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置可以判斷電力系統(tǒng)的故障，采取及時(shí)有效的措施，減少重大安全事故的發(fā)生，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動(dòng)化;繼電保護(hù)裝置;測(cè)試研究

1.繼電保護(hù)的概述

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，對(duì)變壓器、發(fā)電機(jī)和輸電線路等進(jìn)行保護(hù)是極其重要的，如果對(duì)系統(tǒng)及其元件保護(hù)不及時(shí)，有可能導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的癱瘓。在實(shí)際操作中，通常采用有觸點(diǎn)的繼電器對(duì)系統(tǒng)和元件進(jìn)行有效保護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，這種保護(hù)的方法人們稱為繼電保護(hù)。當(dāng)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障或者出現(xiàn)異常情況時(shí)，繼電保護(hù)裝置就能在最短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)從系統(tǒng)中切除故障部位，或者發(fā)出警報(bào)信號(hào)。值班的工作人員根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的警報(bào)信號(hào)對(duì)故障進(jìn)行跟蹤并查找故障的根源，從而避免設(shè)備遭受更嚴(yán)重的破壞，或者對(duì)相鄰地區(qū)的供電造成更大范圍的影響。

2.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的作用

繼電保護(hù)裝置按照組成可以分為測(cè)量部分、邏輯塊、中央處理模塊及輸出部分，具有故障檢測(cè)、報(bào)警和保護(hù)切斷的作用。運(yùn)行原理是利用測(cè)量部分對(duì)電力系統(tǒng)中的電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的異常情況，將測(cè)量得出的信息傳遞到邏輯器中，對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析比較，通過中央處理模塊執(zhí)行相關(guān)命令，輸出指令，實(shí)現(xiàn)操作。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，輸出指令可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警和切斷線路操作，降低系統(tǒng)故障對(duì)電力運(yùn)行的影響。

2.1故障檢測(cè)

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)裝置通過感應(yīng)裝置測(cè)量系統(tǒng)電壓和電流，將檢測(cè)后的數(shù)據(jù)與正常數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果出現(xiàn)異常，繼電保護(hù)裝置判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，再進(jìn)行下一步操作。

2.2自動(dòng)報(bào)警

繼電保護(hù)裝置的中央處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和信息分析處理，判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，并根據(jù)故障的嚴(yán)重程度和故障發(fā)生位置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通過調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)上傳故障位置和類型信息，便于工作人員及時(shí)維修。

2.3保護(hù)切斷

合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)保護(hù)切斷。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，為避免故障造成嚴(yán)重后果，可自行斷開系統(tǒng)，在故障解決前阻止系統(tǒng)運(yùn)行，減小故障造成的影響。

3.自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置測(cè)試的實(shí)施

3.1自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的測(cè)試指標(biāo)

在測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置的過程中，首先，注意的是平均故障時(shí)間。平均故障時(shí)間是繼電保護(hù)裝置可以正常工作沒有出現(xiàn)故障的時(shí)間，為了計(jì)算該時(shí)間，需要統(tǒng)計(jì)繼電保護(hù)裝置的正常工作時(shí)間。其次，是平均故障恢復(fù)時(shí)間。平均故障恢復(fù)時(shí)間與平均故障時(shí)間相對(duì)應(yīng)，也就是繼電保護(hù)裝置由于某種原因而發(fā)生故障，然后從故障到恢復(fù)的時(shí)間，從而計(jì)算出故障的平均恢復(fù)時(shí)間。最后，是效果程度。效果程度是繼電保護(hù)裝置是否可以在運(yùn)行過程中發(fā)揮應(yīng)有的作用和作用范圍，該指標(biāo)可以表明繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的作用。

3.2自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的測(cè)試要點(diǎn)

在自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置的測(cè)試過程中，當(dāng)測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置的平均故障時(shí)間時(shí)，可以采用定數(shù)截?cái)喾ㄟM(jìn)行測(cè)試，以確定繼電保護(hù)裝置的故障時(shí)間。從測(cè)試結(jié)果可以看出，截?cái)嗍?shù)的范圍應(yīng)在4～7之間選擇。

3.3保護(hù)配置方案

以WBH-801T2-DA-G作為測(cè)試設(shè)備，這種設(shè)備具有功能齊全、電源保護(hù)全面的特點(diǎn)，主保護(hù)CT與后備保護(hù)CT相同，方便了工作過程，這種設(shè)備具有以下功能：（1）擁有自己的故障識(shí)別系統(tǒng)，并已獲得發(fā)明專利，并通過判斷開放數(shù)據(jù)組合，對(duì)空投過程中的變壓器故障及時(shí)做出反應(yīng)，并采取保護(hù)措施;（2）該配置受電流影響較小，可以輕松實(shí)現(xiàn)增量式差動(dòng)保護(hù)，具有強(qiáng)大的抗CT功能，可以快速響應(yīng)一次側(cè)負(fù)載和故障情況，保護(hù)設(shè)備和人身安全，并可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?（3）在差動(dòng)保護(hù)過程中，反應(yīng)足夠快，因此可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成保護(hù)措施，以防止產(chǎn)生副作用。通常，發(fā)生重大故障時(shí)，操作時(shí)間少于20ms，一般金屬故障操作時(shí)間在30ms以內(nèi);（4）由于其具有高靈敏度，在變特性差動(dòng)保護(hù)過程中發(fā)生重大故障時(shí)，可以做出快速響應(yīng)并采取削減措施，以確保設(shè)備正常運(yùn)行;（5）設(shè)備采用多種濾波算法，確保電子互感器采集回路的正常運(yùn)行，防止異常數(shù)據(jù)采集對(duì)保護(hù)設(shè)備的誤導(dǎo)，從而影響繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。

3.4統(tǒng)一建模的繼電保護(hù)測(cè)試裝置

電力系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜和智能，微機(jī)型智能繼電保護(hù)測(cè)試設(shè)備的類型也越來(lái)越多樣化，用于組件保護(hù)、線路保護(hù)、輔助保護(hù)，智能配電網(wǎng)絡(luò)終端和測(cè)量控制的各種測(cè)控裝置不斷出現(xiàn)。在這種情況下，有必要提供一個(gè)集成的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)。使用一臺(tái)主機(jī)控制多個(gè)測(cè)試儀器一起工作，每個(gè)測(cè)試儀器調(diào)試一臺(tái)保護(hù)裝置，并且在測(cè)試之后，每個(gè)測(cè)試儀器都會(huì)通過數(shù)據(jù)通信將測(cè)試結(jié)果發(fā)送到主機(jī)，以創(chuàng)建記錄文檔。結(jié)合保護(hù)性測(cè)控單元的條形碼識(shí)別系統(tǒng)，歷史記錄將變得更加完整。這種調(diào)試方法最大程度地減少了調(diào)試人員的工作量，并可以同時(shí)測(cè)試多個(gè)測(cè)試對(duì)象。在調(diào)試之前，中央控制PC對(duì)每個(gè)測(cè)試儀執(zhí)行單獨(dú)的遠(yuǎn)程配置，將測(cè)試計(jì)劃提交給測(cè)試儀并設(shè)置測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。在調(diào)試過程中，測(cè)試儀器的調(diào)試過程是集中監(jiān)控和管理的。調(diào)試后，為每個(gè)測(cè)試的裝置創(chuàng)建調(diào)試報(bào)告，并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此，在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中，只需要一個(gè)管理人員控制中央PC，就可以同時(shí)完全自動(dòng)化地調(diào)試多個(gè)設(shè)備。此類系統(tǒng)的開發(fā)主要在于繼電保護(hù)測(cè)試設(shè)備的各種I/O接口插件以及整機(jī)測(cè)試模型的組態(tài)軟件?；跀?shù)字化繼電保護(hù)裝置的硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)這樣的系統(tǒng)并不難，關(guān)鍵是為整機(jī)測(cè)試模型配置軟件的開發(fā)。

4.結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置是重要的安全裝置，它可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)并實(shí)現(xiàn)自我斷開保護(hù)電路，迅速報(bào)警提醒工作人員維修，以盡快恢復(fù)系統(tǒng)，對(duì)提升電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量具有重要意義。了確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還需要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)試，加深對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的了解，充分發(fā)揮對(duì)電力裝置的保護(hù)作用，并加以推廣，從而促進(jìn)電力行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李衛(wèi)華.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性[J].電力系統(tǒng)裝備，2018（9）：33-34.

[2]葉峻，吳慶彤.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置可靠性試驗(yàn)評(píng)估研究[J].通信電源技術(shù)，2015，32（2）：44-46.