孫杰
(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司 江蘇南京 210000)
繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備有著重要的保護(hù)作用,它可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。一旦系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障,繼電保護(hù)就可以結(jié)合故障原因進(jìn)行有效防控和處理,防止故障影響大面積擴(kuò)散。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,人們對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求越來(lái)越高,在這樣的情況下,電力系統(tǒng)將會(huì)越發(fā)復(fù)雜,當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,系統(tǒng)運(yùn)行故障概率就會(huì)更高,而繼電保護(hù)能夠在故障產(chǎn)生時(shí)及時(shí)發(fā)出預(yù)警,進(jìn)一步縮小故障影響范圍,及時(shí)隔離和反映故障點(diǎn)。一般情況下,電力系統(tǒng)故障點(diǎn)主要是誤動(dòng)和拒動(dòng)兩個(gè)方面。誤動(dòng)故障是當(dāng)繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行時(shí),因?yàn)橥獠恳蛩氐挠绊懀瑥亩霈F(xiàn)誤動(dòng)情況;拒動(dòng)故障是繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障時(shí)沒(méi)有及時(shí)采取有效措施,致使故障影響范圍逐漸擴(kuò)散。在電力系統(tǒng)中安裝自動(dòng)化裝置可以在電力運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控各項(xiàng)數(shù)據(jù)情況。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,繼電保護(hù)裝置有著重要的故障動(dòng)作作用,因此強(qiáng)化繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置對(duì)于電力行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)有著重要意義。
因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)主要是由繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置以及其他保護(hù)設(shè)備組建而成,繼電保護(hù)能夠第一時(shí)間體現(xiàn)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),如果出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題,能夠及時(shí)向工作人員發(fā)出信號(hào),方便工作人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運(yùn)作情況,從而保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,進(jìn)一步研究繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置對(duì)于電力事業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)十分重要。通常情況下,不管是從輸入還是輸出情況分析運(yùn)行情況,其裝置結(jié)構(gòu)都非常繁雜。因?yàn)槔^電保護(hù)可以促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作,所以需要在系統(tǒng)運(yùn)行中設(shè)置多種可靠性的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行表征,如果未來(lái)減少電力系統(tǒng)的冗余,也沒(méi)必要設(shè)置過(guò)多的指標(biāo)。各個(gè)國(guó)家使用的繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)體系大有不同,綜合分析我國(guó)具體使用情況,當(dāng)前我國(guó)普遍使用的可靠性指標(biāo)有以下幾種:第一,成功率,這一指標(biāo)主要用來(lái)表示繼電保護(hù)產(chǎn)品能否在規(guī)定條件下完成特定功能,如果是實(shí)驗(yàn)室條件下,將會(huì)使用實(shí)驗(yàn)成功概率來(lái)表示;第二,平均故障時(shí)間,這一指標(biāo)主要是對(duì)于一些可以修復(fù)的產(chǎn)品,表示聯(lián)合故障點(diǎn)之間正常運(yùn)作時(shí)間的平均值,因?yàn)槔^電保護(hù)裝置是可以修復(fù)產(chǎn)品,對(duì)此可以選擇平均故障時(shí)間指標(biāo)進(jìn)行表征;第三,有效度,這一指標(biāo)能夠及時(shí)反映繼電保護(hù)裝置運(yùn)作情況和是否可靠。具體有效度的表達(dá)公式是A=TMIBF/(TMIBF+TMTTR),該公式中,A表示有效度;TMTTR則表征為修復(fù)所需時(shí)間,也就是產(chǎn)品出現(xiàn)故障與產(chǎn)品修復(fù)故障所用的平均時(shí)間;TMIBF表示為系統(tǒng)平均沒(méi)有故障所用的時(shí)間[1]。
每個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式都會(huì)隨著社會(huì)的變革,朝著現(xiàn)代化、自動(dòng)化方向發(fā)展,繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置是電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基本條件,深入研究這一課題對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展非常重要。有效運(yùn)用繼電保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障,并且能夠第一時(shí)間切斷電力接通狀態(tài),并反映系統(tǒng)具體的運(yùn)行情況。在可靠的故障數(shù)據(jù)下,電力相關(guān)工作人員可以采取有針對(duì)性的故障排查工作,減少排查時(shí)間,提高工作效率,保證人們生活和社會(huì)生產(chǎn)的有序性。
在國(guó)家城市化建設(shè)不斷推進(jìn)背景下,電網(wǎng)規(guī)模也在不斷革新中,從而逐步擴(kuò)大供電容量和范圍,提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性,只有確保意外不出現(xiàn),才能保證供電的連續(xù)性。一旦出現(xiàn)不可控因素,或不能確保繼電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)化裝置的可靠性,致使繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題,勢(shì)必會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行和供電質(zhì)量,最終打亂人們的正常生活和社會(huì)生產(chǎn)。因此,必須要重視繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置的可靠性,提高各項(xiàng)設(shè)備質(zhì)量,這是保障社會(huì)用電的基礎(chǔ)條件,也是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的必要措施[2]。
因?yàn)槔^電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)化裝置的組成部分十分繁雜,因此主要根據(jù)設(shè)備整體質(zhì)量和運(yùn)行狀況進(jìn)行問(wèn)題分析。比如一些設(shè)備不良生產(chǎn)廠家為了追求自身利益,提高工廠經(jīng)營(yíng)利潤(rùn),他們會(huì)在生產(chǎn)各種設(shè)備時(shí)減少成本的投入,使用很多質(zhì)量不符的零件,致使生產(chǎn)的設(shè)備本身質(zhì)量就存在一些問(wèn)題,從而嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)中的設(shè)備和自動(dòng)化運(yùn)行的安全性和可靠性。若設(shè)備中各種零件質(zhì)量不達(dá)標(biāo),其構(gòu)成的設(shè)備在運(yùn)行中就會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)等問(wèn)題,讓整個(gè)設(shè)備運(yùn)作效率下降,無(wú)法保證設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行的安全性。
整定值是確保繼電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)化裝置正常運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)依據(jù),如果不能準(zhǔn)確調(diào)整整定值,將會(huì)影響設(shè)備本身和自動(dòng)化裝置之間的協(xié)調(diào)性,以至于設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)額定范圍和整定值之間出現(xiàn)不匹配的情況,嚴(yán)重的話各項(xiàng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)則不能正常運(yùn)行,或在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。因?yàn)槭┕べ|(zhì)量和繼電保護(hù)設(shè)備自動(dòng)化的可靠性有著密切聯(lián)系,如果在施工中出現(xiàn)安裝不規(guī)范、設(shè)備使用和調(diào)試錯(cuò)誤等現(xiàn)象,就會(huì)致使設(shè)備整定值出現(xiàn)錯(cuò)誤,從而提高設(shè)備隨機(jī)性和不可控性,嚴(yán)重影響著設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),最終導(dǎo)致操作人員無(wú)法準(zhǔn)確控制設(shè)備數(shù)值和運(yùn)作[2]。
在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,二次回路有著重要的穩(wěn)定作用,該環(huán)節(jié)可以根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的電源情況深入分析繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置,掌握該系統(tǒng)具體運(yùn)行情況,對(duì)于電子元件來(lái)說(shuō)也會(huì)如此。電力系統(tǒng)在供電發(fā)展過(guò)程中,需要保持長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作,為了確保繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的電源容量和控制的精準(zhǔn)度,應(yīng)及時(shí)更新電力系統(tǒng)的電源,以此保證電源能夠有效規(guī)避故障發(fā)生。因?yàn)樵O(shè)備運(yùn)作時(shí)間很長(zhǎng),二次回路的安全性和可靠性會(huì)不斷降低,比如:當(dāng)系統(tǒng)中的電池出現(xiàn)損壞或老化問(wèn)題,則會(huì)影響系統(tǒng)電流的穩(wěn)定性。立足于電力系統(tǒng)整體運(yùn)行,還需要進(jìn)一步分析二次回路所連接的互感器性能和質(zhì)量,該部件會(huì)因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境導(dǎo)致它出現(xiàn)各種零件損壞問(wèn)題,從而影響了整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,降低繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的質(zhì)量和運(yùn)行效果[3]。
對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的周邊環(huán)境,也要全面分析各種影響因素,因?yàn)樵O(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),周邊工作環(huán)境的溫度會(huì)很高,一到溫度超過(guò)相應(yīng)范圍,就會(huì)產(chǎn)生黑色煙氣,當(dāng)一些雜質(zhì)堆積過(guò)多,則會(huì)加快系統(tǒng)裝置老化問(wèn)題,降低整體系統(tǒng)裝置質(zhì)量。在分析電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)部件時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備接頭、端子有著嚴(yán)重的質(zhì)量和性能問(wèn)題,因?yàn)樵摬糠珠L(zhǎng)期受周邊環(huán)境的影響,對(duì)此會(huì)降低設(shè)備運(yùn)行效率,增加設(shè)備接觸不良等負(fù)面問(wèn)題。
首先,要實(shí)時(shí)記錄繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置從開(kāi)始運(yùn)作到如今的狀況。因?yàn)楝F(xiàn)如今在電力系統(tǒng)中使用的繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,相應(yīng)的功能比較多元化,對(duì)此在實(shí)際運(yùn)作時(shí)相關(guān)參數(shù)會(huì)發(fā)生變化,從而引發(fā)裝置故障。所以需要詳細(xì)記錄該系統(tǒng)的各時(shí)間段的運(yùn)行情況,保障系統(tǒng)管理工作的高效性。
其次,要精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的運(yùn)作狀況。當(dāng)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置在運(yùn)作時(shí),相關(guān)人員要全面統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息,以此及時(shí)掌握電力系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)作情況,從而達(dá)到動(dòng)態(tài)化管理目的;一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題,可以有針對(duì)性地處理問(wèn)題,以此保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
最后,加大對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的管理力度。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中涉及了很多繼電保護(hù)軟件,而這些軟件運(yùn)行的穩(wěn)定性是繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置正常運(yùn)行的基本保障,如果沒(méi)有提高對(duì)繼電保護(hù)管理的重視力度,當(dāng)軟件操作失誤,容易引起繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置故障。基于此,電力企業(yè)要不斷改善和執(zhí)行繼電保護(hù)操作制度,提高實(shí)際操作約束力,確保各項(xiàng)裝置的正常運(yùn)行。同時(shí),還要及時(shí)升級(jí)更新各個(gè)軟件系統(tǒng),定期排查自動(dòng)裝置運(yùn)行中的問(wèn)題,將繼電保護(hù)作用充分發(fā)揮出來(lái)。另外,要定期或不定期地利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)試各項(xiàng)裝置軟件,以此提高繼電保護(hù)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的適應(yīng)能力,并幫助相關(guān)工作人員及時(shí)充分掌握軟件升級(jí)后的操作技能,從而保證管理工作的質(zhì)量,推動(dòng)電力系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展。
自動(dòng)化裝置在運(yùn)用保護(hù)變壓器時(shí)會(huì)使用到以下幾個(gè)方法。首先是接地保護(hù),這一方法涉及了接地和不接地變壓器。其次是瓦斯保護(hù),一般情況下,該方法比較適用于變壓器運(yùn)作中油箱出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)的狀況。一旦油箱出現(xiàn)故障,油會(huì)在電流中的電弧作用下分解,導(dǎo)致絕緣體基本性能消失,從而產(chǎn)生相應(yīng)的有毒氣體,威脅著維修人員的生命健康。該裝置在保護(hù)變壓器時(shí),通常會(huì)根據(jù)故障中因?yàn)殡娏饕鸾^緣體產(chǎn)生有毒氣體的含量情況及時(shí)提示維修人員,預(yù)防維修人員出現(xiàn)中毒情況。最后是短路保護(hù),該方法主要涉及阻抗繼電和電流繼電保護(hù)兩類。其中的電流繼電保護(hù)是在設(shè)備和電源之間安裝了相應(yīng)的保護(hù)裝置,當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)能夠及時(shí)切斷電源;而阻抗繼電保護(hù)是通過(guò)阻抗元件來(lái)刺激故障部位,以此對(duì)斷電后產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)作用[4]。
因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)各個(gè)路線接地方式不一樣,其中的小電流接地保護(hù)系統(tǒng)在發(fā)出提示信號(hào)后還能運(yùn)作一段時(shí)間,但大電流接地系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會(huì)立即切斷系統(tǒng)連接,這樣可以讓故障問(wèn)題擴(kuò)散速度放慢,從而保護(hù)其他設(shè)備運(yùn)行。大小電流接地系統(tǒng)相比,小電流接地系統(tǒng)的使用率更高,如果某一設(shè)備產(chǎn)生故障,小電流接地系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間提示,查看電壓表就可以判斷其零序電壓是否出現(xiàn)問(wèn)題,這樣的操作系統(tǒng)更加可靠方便。同時(shí)該系統(tǒng)還有錄波保護(hù)功能,具體來(lái)說(shuō)就是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障,其可以自動(dòng)、真實(shí)地記錄各項(xiàng)電氣量在故障發(fā)生前后產(chǎn)生的變化[5]。
合并單元可以為設(shè)備的保護(hù)水平提高準(zhǔn)確地交流采樣數(shù)據(jù)信息,這些數(shù)據(jù)采樣和常規(guī)微機(jī)保護(hù)流程相似。如果一些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)需要帶電、間隔合并部分故障,或需要檢驗(yàn)相應(yīng)保護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)時(shí),隔離安全范圍要包括可以接收交流采樣數(shù)據(jù)的監(jiān)控設(shè)備,這樣才能進(jìn)一步縮小故障影響范圍。針對(duì)線路的保護(hù),若該間隔合并單元出現(xiàn)故障,則相關(guān)的保護(hù)設(shè)備采樣數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)偏差或錯(cuò)誤,最終導(dǎo)致保護(hù)功能喪失。為了提高保護(hù)設(shè)備運(yùn)作效率,避免出現(xiàn)其他連續(xù)故障,應(yīng)將其他相關(guān)保護(hù)設(shè)備退運(yùn),減少故障影響。然而,對(duì)于母差保護(hù),如果一些設(shè)備是帶電運(yùn)行,其中某個(gè)線路間隔的采樣工作就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,致使母差保護(hù)計(jì)算不正確,從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的母差保護(hù)動(dòng)作,所以可以把母差保護(hù)退運(yùn)[6]。
現(xiàn)如今,我國(guó)電力領(lǐng)域中相應(yīng)技術(shù)還在不斷發(fā)展中,對(duì)于能源的開(kāi)發(fā)技術(shù)還需要進(jìn)一步優(yōu)化,因此發(fā)電廠電力系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)很多故障,監(jiān)測(cè)人員要投入大量時(shí)間和精力進(jìn)行檢修。要想進(jìn)一步強(qiáng)化故障檢查的時(shí)效性和可靠性,電力系統(tǒng)可以強(qiáng)化繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置,以此提高繼電保護(hù)的調(diào)節(jié)效率。電力系統(tǒng)可以對(duì)比電路周圍出現(xiàn)的異常情況,分析數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)信息,通過(guò)自我調(diào)節(jié)的方法提高問(wèn)題排查能力,以此及時(shí)采取有效措施糾正故障問(wèn)題,從而保證電路的通暢性。另外,可以提高電力系統(tǒng)中自動(dòng)記錄功能,加強(qiáng)故障信息的錄入,為下次故障排查提供參考,并重點(diǎn)檢查之前出現(xiàn)過(guò)的故障點(diǎn)。
要想有效預(yù)防周邊環(huán)境的負(fù)面影響因素,提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果,強(qiáng)化繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置,必須要深入分析周邊環(huán)境影響因素,比如針對(duì)周邊環(huán)境中的電磁干擾問(wèn)題,可以充分發(fā)揮電力系統(tǒng)中的傳輸效應(yīng),將電磁波干擾問(wèn)題進(jìn)一步減少,具體如下。
首先,要有針對(duì)性地將電磁干擾濾波排除,確保將這些電磁干擾排除后,電力運(yùn)輸效率能有效提高,同時(shí)可以更具現(xiàn)實(shí)情況制定相應(yīng)的電力傳輸系統(tǒng),以此保證電力運(yùn)輸質(zhì)量。
其次,要將電力傳輸效果充分發(fā)揮出來(lái),并有效實(shí)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的推動(dòng)作用,將電磁干擾或其他外部環(huán)境因素屏蔽在外[7]。比如:可以建立相應(yīng)的電磁干擾屏蔽機(jī)制,改善專門(mén)的繼電保護(hù)策略,確保能有效控制電力系統(tǒng)的運(yùn)輸效率。
最后,可以根據(jù)外界雷電干擾情況,設(shè)置相應(yīng)的防雷設(shè)施,提高繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置的運(yùn)行可靠性,同時(shí),合理調(diào)試電力系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行情況,提高電能運(yùn)輸效率,優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程中的安全監(jiān)管工作,從而強(qiáng)化電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。對(duì)于電力系統(tǒng)和自動(dòng)化繼電保護(hù)之間的關(guān)系,需要根據(jù)其中相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行分析,考慮各項(xiàng)設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性,不斷探究運(yùn)輸電線路故障問(wèn)題的優(yōu)化策略,比如:可以搭建等比例的仿真模型,強(qiáng)化保護(hù)機(jī)理研究水平,提高自動(dòng)化裝置的整體質(zhì)量[8]。
根據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置運(yùn)行的安全性和可靠性,重點(diǎn)分析河南某一供電單位案例。在該省某地區(qū),110 kV的變電站,相關(guān)運(yùn)行人員在修改主變保護(hù)定值時(shí),其主編零序?qū)映霈F(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)誤動(dòng)情況,從而切除了主變?nèi)齼?cè)的開(kāi)關(guān)裝置。分析這一事件產(chǎn)生的主要原因是操作人員在變電站運(yùn)行時(shí)沒(méi)有定期檢查相關(guān)輔助設(shè)備,導(dǎo)致這些設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行從而引發(fā)重要故障,影響了自動(dòng)化裝置的可靠性。某廠漁子溪電站3 號(hào)機(jī)組的出口斷路器出現(xiàn)非同期合閘情況,該問(wèn)題出現(xiàn)的原因是斷路器本體箱的輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)松動(dòng),導(dǎo)致斷路器合閘不成功,這時(shí),將斷路器安置到原來(lái)斷開(kāi)的位置,保持回路和HBJ合閘信號(hào),防止跳繼電器TBJV 出現(xiàn)沒(méi)有啟動(dòng)的情況,如果合閘回路沒(méi)有斷開(kāi),斷路器就會(huì)出現(xiàn)第二次合閘,非同期合閘[9]。如果出現(xiàn)多次的“合”“跳”問(wèn)題,則會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)震蕩不止,損壞電流,最終影響自動(dòng)化裝置運(yùn)行的可靠性。
在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展背景下,社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增加,電力資源成為社會(huì)進(jìn)步的重要資源,和人們的日常生活有著密切聯(lián)系。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的構(gòu)成比較復(fù)雜,在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響,而繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置是電力系統(tǒng)的重要部分,該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況影響著電力整體質(zhì)量。對(duì)此,繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的可靠性是保證電力行業(yè)科學(xué)發(fā)展的重要條件,在新形勢(shì)下,電力企業(yè)必須要重視該系統(tǒng)的保護(hù)和增強(qiáng),以此才能促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全性。