電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化和繼電保護(hù)的關(guān)系分析

謝次賢

（湖南省郴州建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南郴州 423000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的生活水平不斷提升，對(duì)于電力能源的需求量也越來(lái)越大，給電力企業(yè)造成了較大的供電壓力。如果在用電高峰期很可能會(huì)因?yàn)殡娏δ茉捶峙洳蛔?，?dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法正常供電，影響電力能源的正常傳輸。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化中的應(yīng)用，能夠解決電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并且提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，對(duì)電力能源進(jìn)行合理分配，避免電力能源的浪費(fèi)，并且盡可能在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)好電力系統(tǒng)不受到損壞。在電網(wǎng)的自動(dòng)控制方面，必須清楚地認(rèn)識(shí)到電網(wǎng)和自動(dòng)控制的關(guān)系，正確地利用其功能，以推動(dòng)電網(wǎng)自動(dòng)控制的快速高效發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化概念

1.1 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化概述

電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化主要是指在電力運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化電網(wǎng)調(diào)度以及對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)化處理。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可以自動(dòng)對(duì)電力運(yùn)輸過(guò)程中的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，針對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的故障問(wèn)題，能夠采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決。如果系統(tǒng)本身無(wú)法解決故障問(wèn)題，能夠發(fā)出故障警報(bào)，提醒工作人員及時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)系故障進(jìn)行維修，從而更好地維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，保證電力能源的正常傳輸。

1.2 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化特點(diǎn)

（1）電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。隨著電力技術(shù)水平的不斷提高，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)，也逐漸實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展。電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單化的基礎(chǔ)，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化信息采集工作提供便利，提高電力系統(tǒng)信息采集效率，從而促進(jìn)電力系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)中涉及到的電氣設(shè)備數(shù)量越來(lái)越少，但是電氣設(shè)備的功能卻逐漸豐富，能夠保證電力運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，也能夠幫助電力企業(yè)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)化的管理，推動(dòng)了電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

（2）電力系統(tǒng)具有操控一體化的特點(diǎn)。隨著電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的不斷發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的一體化。電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一體化操作以及控制，不僅能夠提高電力能源運(yùn)輸?shù)男?，還方便工作人員對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行操作以及控制，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)工作人員的工作方式。將計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行融合，工作人員可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，避免了傳統(tǒng)工作模式給工作人員造成的工作壓力，也能夠保證工作人員的人身安全。

（3）電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化功能具有多樣性特點(diǎn)。電力相關(guān)先進(jìn)技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使電力系統(tǒng)獲得了較好的發(fā)展。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從原來(lái)的復(fù)雜化轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單化，不僅加快了電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，還使電力系統(tǒng)的功能越來(lái)越豐富。工作人員可以利用電力系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)功能，對(duì)電力能源運(yùn)輸過(guò)程中的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，如果發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)電力承載量過(guò)大，可以對(duì)電力系統(tǒng)電力傳輸量進(jìn)行控制，避免電力能源的浪費(fèi)。

2 繼電保護(hù)概念

2.1 繼電保護(hù)優(yōu)勢(shì)

將繼電防護(hù)技術(shù)引入到電網(wǎng)和電網(wǎng)的自動(dòng)控制中，不僅可以確保電網(wǎng)在運(yùn)行中的安全性，還可以保障電網(wǎng)的供電品質(zhì)和提高供電公司的經(jīng)濟(jì)效益。繼電保護(hù)還具有監(jiān)督管理的作用，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)運(yùn)輸情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在較多的安全隱患，可以自動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)存在的安全隱患問(wèn)題進(jìn)行處理，避免電力系統(tǒng)受到故障的影響，無(wú)法開(kāi)展正常的電力資源傳輸工作，也避免了電力系統(tǒng)故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損壞。在電網(wǎng)出現(xiàn)事故的情況下，繼電器可以對(duì)電網(wǎng)的工作情況進(jìn)行綜合的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)向員工提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，以便員工準(zhǔn)確判斷出故障所在；為以后的故障解決做好準(zhǔn)備。

2.2 繼電保護(hù)特點(diǎn)

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化中應(yīng)用可以自動(dòng)控制保護(hù)范圍。使對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)更加具有針對(duì)性，能夠有效維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。如果電力系統(tǒng)在繼電保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)了故障問(wèn)題，繼電保護(hù)裝置能夠?qū)收霞皶r(shí)進(jìn)行調(diào)整，并更換電氣系統(tǒng)中其他線路進(jìn)行電力資源的傳輸，有效避開(kāi)電力系統(tǒng)中的故障線路。電氣系統(tǒng)完成日常供電工作后，繼電保護(hù)可以自動(dòng)判斷電氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行分析，從而提出針對(duì)性的解決措施，對(duì)電力故障存在問(wèn)題進(jìn)行解決，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性以及安全性。

繼電保護(hù)還具有較高的靈敏性，如果電力系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護(hù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的變化，并可以根據(jù)故障的嚴(yán)重情況做出線路切斷處理，避免電力系統(tǒng)中的其他電路產(chǎn)生影響。繼電保護(hù)裝置還具有較高的可選擇性，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)切斷存在較為嚴(yán)重故障的線路，短時(shí)間內(nèi)對(duì)于故障較輕的線路進(jìn)行維護(hù)和優(yōu)化，能夠避免嚴(yán)重故障范圍不斷擴(kuò)大，也能夠及時(shí)恢復(fù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行，使電力系統(tǒng)能夠完成電力資源的傳輸工作。

3 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化和繼電保護(hù)的關(guān)系

近年來(lái)，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是要從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，必須從管理和運(yùn)行自動(dòng)化的角度出發(fā)，必須要科學(xué)合理的進(jìn)行。而在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，繼電保護(hù)的作用非常的重要，它的用途非常的廣，而且使實(shí)際的運(yùn)行也會(huì)變得更加簡(jiǎn)單。從總體上看，隨著電力系統(tǒng)的不斷完善和升級(jí)，繼電器技術(shù)的不斷強(qiáng)化，將會(huì)使得整個(gè)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和覆蓋面不斷擴(kuò)大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的控制和保護(hù)。

3.1 繼電保護(hù)對(duì)于電力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生影響

電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化中繼電保護(hù)應(yīng)用較為廣泛。其主要原因是繼電保護(hù)能夠促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，為電力企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。繼電保護(hù)逐漸向著智能化、信息化的方向發(fā)展，并能夠?qū)崿F(xiàn)控制保護(hù)一體化，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和控制，減少電力系統(tǒng)故障問(wèn)題的出現(xiàn)，從而保障電力系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.2 電氣系統(tǒng)自動(dòng)化保障

繼電保護(hù)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化提供保障。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化中應(yīng)用，可以根據(jù)人們對(duì)實(shí)際用電需求，不斷對(duì)自身的保護(hù)性能進(jìn)行優(yōu)化，保證其能夠與電力系統(tǒng)自身性能符合電力系統(tǒng)運(yùn)行要求，從而提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量以及供電安全性。繼電保護(hù)還能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其存在的故障問(wèn)題，如果故障較為嚴(yán)重，可以自動(dòng)切斷故障電路，避免電力系統(tǒng)中所有線路出現(xiàn)停止運(yùn)行的情況，導(dǎo)致供電效率降低。如果電力系統(tǒng)故障較為嚴(yán)重，繼電保護(hù)可以自行對(duì)故障進(jìn)行分析，及時(shí)關(guān)閉嚴(yán)重的線路，并將其從電網(wǎng)中切除，避免電力線路損壞嚴(yán)重。

3.3 電力系統(tǒng)與繼電保護(hù)聯(lián)系緊密

最近幾年，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的發(fā)展取得了較為優(yōu)異的成果，但電力企業(yè)想要全面實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，需改善對(duì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化運(yùn)行模式，促進(jìn)電力系統(tǒng)能夠獲得轉(zhuǎn)型和發(fā)展，促進(jìn)電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。隨著電力系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)型和升級(jí)，繼電保護(hù)也不斷進(jìn)行改善和優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的大面積覆蓋，并能夠針對(duì)多種電力系統(tǒng)故障問(wèn)題進(jìn)行分析和解決，減少故障問(wèn)題對(duì)電力系統(tǒng)的影響，促進(jìn)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。有效降低電力系統(tǒng)發(fā)生故障概率，減少電力企業(yè)在電力系統(tǒng)中投入的維修和運(yùn)營(yíng)成本，為電力企業(yè)能夠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，因此，使電力系統(tǒng)與繼電保護(hù)之間的聯(lián)系更加緊密。

3.4 電力系統(tǒng)自動(dòng)化對(duì)繼電保護(hù)的要求

電力系統(tǒng)和自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了其可靠性和可靠性，從而推動(dòng)了電力技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和提高電力系統(tǒng)的安全利用效率。將自動(dòng)控制技術(shù)引入到繼電器的控制中，可以從某種意義上使電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變得簡(jiǎn)單，同時(shí)又能確保繼電器的安全性能得以發(fā)揮，對(duì)繼電器的操作進(jìn)行管理。

為了達(dá)到電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制，對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的需求：①要保證安全可靠。針對(duì)廣大用戶的具體使用需要，改進(jìn)繼電保護(hù)設(shè)備的工作，確保其功能與電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制要求一致，使其功能得到最大程度的發(fā)揮；確保電力供應(yīng)的品質(zhì)及安全。②對(duì)繼電器的敏感性要求很高。通過(guò)改進(jìn)繼電器的靈敏度，使其在最短的時(shí)期內(nèi)，及時(shí)地找到各類問(wèn)題，并及時(shí)作出響應(yīng)；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)機(jī)，減少斷電區(qū)域，方便檢修。③繼電器要有很好的選擇性。特別是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題時(shí)，首先要把故障的繼電器從整體上切斷。然而，當(dāng)發(fā)生了繼電器拒絕動(dòng)作時(shí)，要依據(jù)故障發(fā)生地點(diǎn)，能將鄰近裝置的線路切斷，從而起到對(duì)電力系統(tǒng)的防護(hù)作用。

4 繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用途徑

4.1 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的供電能力，需提高其運(yùn)行效率，提高其運(yùn)行的可靠性和可靠性。在設(shè)立繼電器時(shí)，采用了自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行了改造。發(fā)電機(jī)往往會(huì)發(fā)生定子線圈的匝間短路、溫度過(guò)高、絕緣層破裂等問(wèn)題。在采用自動(dòng)繼電器技術(shù)時(shí)，要對(duì)定子進(jìn)行有效的保護(hù)，并對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷的控制；防止高溫現(xiàn)象的產(chǎn)生，降低在電網(wǎng)運(yùn)行中的失效幾率，保證了發(fā)電機(jī)的高效和高效。

4.2 線路接地保護(hù)應(yīng)用

電力系統(tǒng)的線路接地保護(hù)比較復(fù)雜的，一般可以分為兩種，一種是大電流的，一種是小電流的。不過(guò)，如果選用了大的接地方式，那么就需要立即斷開(kāi)，盡量減少接地的損失。當(dāng)發(fā)生零序電壓時(shí)，當(dāng)發(fā)生接地時(shí)，它的方向會(huì)發(fā)生變化，而零序電壓的變化則很少。在這種條件下，零序電壓能夠穩(wěn)定的工作，那么就不會(huì)發(fā)生零序電壓和繼電器的故障。當(dāng)接到警報(bào)的時(shí)候，維修工人可以立刻趕到現(xiàn)場(chǎng)，查看是否有接地問(wèn)題。

4.3 在變壓器中的應(yīng)用

電力的安全和持續(xù)供應(yīng)離不開(kāi)變壓器設(shè)備，因此，在實(shí)施繼電器自動(dòng)控制時(shí)，要對(duì)其采取有效的防護(hù)措施。

（1）可以實(shí)施零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)的直接保護(hù)，這兩類措施可以用不接地和不接地的變壓器。

（2）可以采取瓦斯保護(hù)措施，即在變壓器罐內(nèi)出現(xiàn)異常情況時(shí)，內(nèi)部的油會(huì)因放電而解體；在產(chǎn)生有害氣體的情況下，也會(huì)導(dǎo)致絕緣的破壞，從而導(dǎo)致設(shè)備的故障。而瓦斯保護(hù)則能在第一時(shí)間察覺(jué)到有害的氣體并快速地進(jìn)行故障診斷。以500kV 室外主變?yōu)閷?shí)例，當(dāng)發(fā)生安全事故時(shí)，工作人員對(duì)該繼電器進(jìn)行了認(rèn)真的檢測(cè)，結(jié)果顯示，該裝置中含有大量無(wú)色、無(wú)味、不可燃?xì)怏w，經(jīng)物理化驗(yàn)，確認(rèn)是毒氣，判定變壓器儲(chǔ)罐出了問(wèn)題，并將其修復(fù)。

（3）根據(jù)線路的阻抗和過(guò)流情況，制定相應(yīng)的保護(hù)措施?？梢栽谧儔浩骶€上設(shè)置一個(gè)阻抗部件，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能迅速響應(yīng)，切斷電源，防止對(duì)變壓器的損害；此外，還可以安裝過(guò)流繼電器，該設(shè)備在大電流的情況下進(jìn)行保護(hù)，并能在一定時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在整個(gè)電網(wǎng)中，繼電力系統(tǒng)是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)是電網(wǎng)中最大的輔助設(shè)備，它對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)以及與它有關(guān)的工作運(yùn)行都具有十分重大的影響，因此，對(duì)電力系統(tǒng)及其的自動(dòng)控制與繼電器的相互影響進(jìn)行了深入的研究，可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。從兩者的聯(lián)系上看，電網(wǎng)可以為繼電器的運(yùn)行通道，這是其最大的目的，但同時(shí)也會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一些限制。因此，在理解了兩者的聯(lián)系之后，必須根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況來(lái)進(jìn)行選擇。必須保證它的合理性，讓效果得到最大程度的體現(xiàn)。