配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備產(chǎn)生的影響研究

張騰

（山東省煙臺(tái)市城市排水服務(wù)中心，山東煙臺(tái)，264000）

1 配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備應(yīng)用價(jià)值

1.1 有助于提升電流速斷保護(hù)水平

從本質(zhì)層面而言，電流速斷保護(hù)主要是在短路電流幅值快速提升的情況下瞬間做出保護(hù)反應(yīng)，能夠有選擇性做出繼電保護(hù)，反應(yīng)的速度很快，具有一定的可靠性。首先，電力電子設(shè)備的應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn)限時(shí)性的電流速斷保護(hù)，主要因?yàn)檎w電流速斷保護(hù)具備一定的選擇性，不能有效進(jìn)行高長(zhǎng)度線路的保護(hù)，所以，在采用電力電子設(shè)備期間，設(shè)定了限時(shí)速斷電流的保護(hù)模式，通過(guò)帶有時(shí)間限制的動(dòng)作保護(hù)，提升整體的電流速斷保護(hù)靈敏性，確保能夠進(jìn)行長(zhǎng)線路的良好保護(hù)，在很短的時(shí)間內(nèi)做出繼電保護(hù)動(dòng)作。其次，電力電子設(shè)備的應(yīng)用還可以定時(shí)進(jìn)行電流速斷保護(hù)，在配電系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行、線路主保護(hù)拒動(dòng)或者是斷路器拒動(dòng)的情況下，通過(guò)電力電子設(shè)備即可達(dá)到定時(shí)電流速斷保護(hù)的目的。

1.2 能夠提升繼電保護(hù)的可靠性

配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中采用現(xiàn)代化的電力電子設(shè)備，能夠促使繼電保護(hù)可靠性的提升，一方面，電力電子設(shè)備的應(yīng)用可改善繼電保護(hù)靈敏性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)和系統(tǒng)的不足，通過(guò)現(xiàn)代化的技術(shù)增強(qiáng)整體繼電保護(hù)的靈敏度，有效預(yù)防出現(xiàn)動(dòng)作不靈敏的問(wèn)題。另一方面，電力電子設(shè)備的應(yīng)用，還能進(jìn)一步提高各方面的線路保護(hù)效果和水平，降低配電系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題的發(fā)生率。

2 配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備產(chǎn)生的影響

2.1 裝置安裝所產(chǎn)生的影響

電力電子裝置安裝期間由于繼電器繼電保護(hù)裝置的短路問(wèn)題原因和形式不同，元件啟動(dòng)和關(guān)閉也可能會(huì)發(fā)生不同程度的誤差，使配電系統(tǒng)受到一定的損害，出現(xiàn)短路故障，不能正常運(yùn)行，與此同時(shí)，過(guò)負(fù)荷功率也可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的運(yùn)行頻率快速增加，使配電系統(tǒng)發(fā)生故障問(wèn)題，特殊狀況下如果電流的溫度快速提升，負(fù)荷數(shù)據(jù)值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)值，就會(huì)導(dǎo)致配電系統(tǒng)的損耗速度加快，出現(xiàn)系統(tǒng)失衡的問(wèn)題，引發(fā)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。另外，在電力電子設(shè)備安裝的過(guò)程中，如果安裝人員沒(méi)有掌握專業(yè)技術(shù)和技能，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的短路，造成嚴(yán)重的危害，例如：設(shè)備安裝期間出現(xiàn)不同相之間匹配錯(cuò)誤的問(wèn)題，會(huì)引發(fā)兩相、三相短路，如果電力電子設(shè)備的安裝位置不準(zhǔn)確，不能妥善處理，也會(huì)出現(xiàn)局部供電異常的現(xiàn)象，引發(fā)經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 諧波所產(chǎn)生的影響

諧波是對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生影響的重要因素，目前在繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備的應(yīng)用很容易產(chǎn)生諧波，對(duì)配電系統(tǒng)造成影響，例如：電力電子設(shè)備中的元件感應(yīng)到基波負(fù)序電流電壓異常波形，使設(shè)備不能正常激活，零部件受到損害，對(duì)繼電保護(hù)功能的發(fā)揮造成不利影響。與此同時(shí)，電力電子設(shè)備在應(yīng)用期間可能會(huì)受到并聯(lián)諧振或是串聯(lián)諧振的影響，出現(xiàn)嚴(yán)重的熱量損耗問(wèn)題，失去繼電保護(hù)的作用，為配電系統(tǒng)的運(yùn)行埋下安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

3 配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備問(wèn)題的應(yīng)對(duì)

3.1 裝置安裝問(wèn)題的應(yīng)對(duì)

配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，對(duì)設(shè)備安裝人員的技術(shù)要求和專業(yè)性要求非常嚴(yán)格，因此，在設(shè)備安裝的過(guò)程中為了能夠避免出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)做好安裝管理工作，提升人員工作專業(yè)性和技術(shù)能力的基礎(chǔ)上，有效進(jìn)行裝置安裝的管理。

(1)提前進(jìn)行裝置安裝人員專業(yè)知識(shí)和技術(shù)技能的教育培訓(xùn)，通過(guò)系統(tǒng)化與專業(yè)性的培訓(xùn)方式，使所有裝置安裝人員都能掌握現(xiàn)代化的工作技能和知識(shí)，游刃有余完成相關(guān)裝置的安裝工作，有效預(yù)防，因?yàn)檠b置安裝位置或是程序不良而出現(xiàn)問(wèn)題。

(2)做好設(shè)備裝置安裝的管理工作，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障問(wèn)題，就要快速進(jìn)行問(wèn)題進(jìn)行的反饋，使繼電保護(hù)功能能夠良好發(fā)揮，同時(shí)，還需強(qiáng)化和電力用戶的配合度，引導(dǎo)電力用戶積極參與智能化配電系統(tǒng)和電力電子裝置的使用，強(qiáng)化設(shè)備的監(jiān)督，預(yù)防發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題。

(3)裝置安裝的過(guò)程中需要注意，完成電力電子設(shè)備的介入操作以后，觸發(fā)延遲角與換流變阻抗，都可能會(huì)導(dǎo)致電流受到影響，所以必須要科學(xué)合理進(jìn)行電流的計(jì)算，采用現(xiàn)代化的技術(shù)和算法程序，精準(zhǔn)計(jì)算電流數(shù)據(jù)值，便于合理進(jìn)行設(shè)備的調(diào)整。與此同時(shí)，也可以利用操作配電系統(tǒng)中的設(shè)備，對(duì)機(jī)電程序進(jìn)行保護(hù)，但是需要注意，所有操作流程和技術(shù)環(huán)節(jié)都必須符合準(zhǔn)確性和可靠性的原則，對(duì)動(dòng)作整定值進(jìn)行保護(hù)。另外，對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行安裝之前，應(yīng)利用輔助措施，避免出現(xiàn)電力能源損耗的問(wèn)題，提升繼電保護(hù)的穩(wěn)定性和可靠性，通過(guò)電力電子設(shè)備，將系統(tǒng)的突變量反映出來(lái)，合理進(jìn)行繼電保護(hù)整定值的設(shè)置，在沒(méi)有超過(guò)整定值的狀況下，避免保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)問(wèn)題和驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。例如：電力電子設(shè)備安裝的過(guò)程中，可將頻率測(cè)試儀安裝在配電系統(tǒng)中進(jìn)行電流數(shù)據(jù)值、電壓數(shù)據(jù)值的測(cè)量對(duì)比，這樣在一定程度上能夠起到一定的輔助作用，促使繼電保護(hù)系統(tǒng)的良好穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

3.2 諧波問(wèn)題的應(yīng)對(duì)

配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中所采用的電力電子設(shè)備，可能會(huì)因?yàn)橹C波影響出現(xiàn)問(wèn)題，不能確保繼電保護(hù)的效果和性能，因此，建議在采用電力電子設(shè)備的過(guò)程中積極有效應(yīng)對(duì)諧波問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)合理的措施，避免諧波對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性造成影響。

（1）使用傅里葉變換技術(shù)

為避免配電系統(tǒng)諧波電流問(wèn)題的產(chǎn)生，需要積極采用傅里葉變換技術(shù)進(jìn)行處理，按照公式開展工作：

為了能夠避免在電力電子設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波問(wèn)題，可開展諧波測(cè)試的工作，自動(dòng)化生成低諧波，起到繼電保護(hù)的輔助作用。與此同時(shí)，為避免諧波信號(hào)出現(xiàn)畸變的現(xiàn)象，進(jìn)一步增強(qiáng)供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，應(yīng)重點(diǎn)設(shè)置配電線路的主保護(hù)模式，簡(jiǎn)而言之，就是在微波線路中設(shè)置濾波保護(hù)的裝置，有效預(yù)防出現(xiàn)誤動(dòng)的現(xiàn)象，確保繼電保護(hù)功能的持續(xù)性發(fā)揮[3]。

（2）采用智能化設(shè)備

近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)快速創(chuàng)新和改革發(fā)展的過(guò)程中，不同區(qū)域的智能化配電網(wǎng)建設(shè)程度和效果有所不同，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的區(qū)域存在智能化配電網(wǎng)建設(shè)資金過(guò)少的問(wèn)題，使整體配電網(wǎng)的建設(shè)水平難以提升，與此同時(shí)，在電力電子設(shè)備實(shí)際應(yīng)用期間，風(fēng)險(xiǎn)控制的成本較高，只有合理采用智能化的設(shè)備，才能在提升配電網(wǎng)運(yùn)行水平的基礎(chǔ)上，減少風(fēng)險(xiǎn)控制的成本。因此，建議在繼電保護(hù)電力電子設(shè)備應(yīng)用的過(guò)程中，科學(xué)合理投入智能化高端設(shè)備，提供充足的資金，引進(jìn)國(guó)際現(xiàn)代化的繼電保護(hù)電力電子設(shè)備，配置先進(jìn)的信息化系統(tǒng)，強(qiáng)化設(shè)備的保養(yǎng)和檢查運(yùn)維力度。其次，在應(yīng)用現(xiàn)代化電力電子設(shè)備的過(guò)程中，還需不斷進(jìn)行新技術(shù)和設(shè)備的研究開發(fā)，改善繼電保護(hù)動(dòng)作和功能，利用先進(jìn)的技術(shù)和智能化設(shè)備等，促使繼電保護(hù)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，構(gòu)建電力電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)作的智能化環(huán)境[4]。

（3）強(qiáng)化設(shè)備的管控

近年來(lái)，我國(guó)很多配電系統(tǒng)中已經(jīng)開始重點(diǎn)采用先進(jìn)的繼電保護(hù)電力電子設(shè)備，雖然能夠不斷提升配電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，但是依然存在很多亟待解決的問(wèn)題，所以必須要強(qiáng)化電力電子設(shè)備的管理力度，預(yù)防問(wèn)題的發(fā)生對(duì)配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。其一，在發(fā)生三相短路故障問(wèn)題后，電力電子設(shè)備的應(yīng)用可能會(huì)使整個(gè)配電系統(tǒng)的電流受到影響，所以必須按照三相短路故障的特點(diǎn)和實(shí)際情況，科學(xué)合理進(jìn)行設(shè)備的管理和維護(hù)，預(yù)防繼電保護(hù)受到外界干擾影響，提升電流保護(hù)的穩(wěn)定性和可靠性；其二，重點(diǎn)研究和分析配電系統(tǒng)回路中序電流的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的序電流進(jìn)行對(duì)比，明確在不同場(chǎng)景和工況中進(jìn)行系統(tǒng)不同諧波和故障問(wèn)題區(qū)分的方法，例如：在整體的繼電保護(hù)電力電子設(shè)備中，設(shè)置正常運(yùn)作和故障狀態(tài)下的基波電流，安裝信號(hào)開關(guān)，有效進(jìn)行信號(hào)的控制，這樣在電力電子設(shè)備應(yīng)用期間，就能全面進(jìn)行電流檢測(cè)，為有效完成電流保護(hù)提供保障。值得一提的是，次諧波的諧波數(shù)據(jù)值過(guò)高或是失效，可能會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的檢查保護(hù)功能，所以需要根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理進(jìn)行調(diào)整和控制；其三，在電力電子設(shè)備實(shí)際管控的過(guò)程中，采用基波電流信號(hào)開關(guān)的形式進(jìn)行電流保護(hù)，能夠代替繼電氣設(shè)備的電流檢測(cè)工作，使電力電子設(shè)備對(duì)配電系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波影響問(wèn)題消除，以免因?yàn)榻泳€過(guò)于復(fù)雜，使系統(tǒng)出現(xiàn)阻抗過(guò)高的問(wèn)題，有效完成核心饋線電流保護(hù)的操作，并且在之后的設(shè)備管理過(guò)程中，還能準(zhǔn)確進(jìn)行正常設(shè)備和故障設(shè)備的區(qū)分，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)采集、收集、分析，完善其中的數(shù)據(jù)源，為繼電保護(hù)的分析和驗(yàn)證提供基礎(chǔ)依據(jù)。在采用電力電子設(shè)備故障和諧波電流區(qū)分方式以后，還能夠提升電流保護(hù)的速動(dòng)性和靈敏度，通過(guò)采集電力電子設(shè)備的信號(hào)，可以有效消除繼電保護(hù)諧波誤差，與此同時(shí)，還能強(qiáng)化對(duì)故障設(shè)備的診斷和判斷力度，利用改進(jìn)算法進(jìn)行原本系統(tǒng)阻抗分布的調(diào)整，將故障電流作為依據(jù)進(jìn)行故障特征量的判斷，從而精準(zhǔn)分析電力電子設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中的實(shí)際情況，使配電系統(tǒng)繼電保護(hù)處于最佳的狀態(tài)，整體配電系統(tǒng)的負(fù)荷水平、出力配置等都能符合繼電保護(hù)整定值的標(biāo)準(zhǔn)，因此，在電力電子設(shè)備管理期間，應(yīng)重點(diǎn)采用故障和諧波電流區(qū)分的技術(shù)方式，促使配電系統(tǒng)繼電保護(hù)功能的提升。

（4）提升設(shè)備的質(zhì)量

配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中電力電子設(shè)備的質(zhì)量，對(duì)整體系統(tǒng)的繼電保護(hù)水平也會(huì)產(chǎn)生影響，如果不能確保設(shè)備的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)水平降低，一旦電力電子設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間存在故障問(wèn)題，會(huì)使電網(wǎng)運(yùn)行受到損害，因此，相關(guān)部門在使用電力電子設(shè)備的過(guò)程中，需按照配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的需求和特點(diǎn)，制定完善的設(shè)備質(zhì)量控制方案和計(jì)劃。如圖1所示，首先，在安裝電力電子設(shè)備之前，安排專業(yè)的技術(shù)人員和管理人員對(duì)所有電力電子設(shè)備的質(zhì)量和性能進(jìn)行檢測(cè)檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在性能的問(wèn)題或是質(zhì)量的缺陷，就要快速及時(shí)進(jìn)行處理，將其更換成為質(zhì)量與性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的設(shè)備，以免應(yīng)用質(zhì)量不合格的電力電子設(shè)備導(dǎo)致配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的性能受到影響。

圖1 設(shè)備質(zhì)量的控制流程