電氣自動化系統(tǒng)中繼電保護的安全技術(shù)

吳 昊

（蘇州市長盛電力安裝工程有限公司，江蘇蘇州 215004）

1 繼電保護的內(nèi)涵

繼電保護應(yīng)用于電氣自動化系統(tǒng)中，可發(fā)揮預(yù)防故障以及控制設(shè)備等作用，促使電力系統(tǒng)運行更加安全與穩(wěn)定。在社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展過程中，電氣自動化設(shè)備應(yīng)用更加廣泛，人們要求相關(guān)設(shè)備具備更高的可靠性以及安全性，在設(shè)備中引入繼電保護安全技術(shù)，可使系統(tǒng)在運行中更具穩(wěn)定性、安全性，助力電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化、智能化以及自動化發(fā)展。通過應(yīng)用繼電保護技術(shù)，可使電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)電源故障后智能啟動繼電保護器，準(zhǔn)確定位故障點位，深入分析故障原因，及時發(fā)出報警信息，促使工作人員及時處理[1]。若出現(xiàn)嚴(yán)重故障，可自動跳閘，加大電氣設(shè)備保護力度，使電力系統(tǒng)及時終止運行，防止故障影響持續(xù)擴大。在繼電保護器發(fā)出報警信息之后，工作人員可及時獲取電氣設(shè)備發(fā)生故障的點位、原因還有具體范圍等信息，并根據(jù)相關(guān)信息設(shè)置警戒線，以防發(fā)生安全事故，維護員工生命安全。工作人員在接到報警信息之后，可根據(jù)繼電器反饋的故障信息盡量縮短維修時間，減少故障帶來的損失。在電力自動化技術(shù)持續(xù)發(fā)展與日漸成熟背景下，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，這對繼電保護器提出更高需求，既要求其具備基礎(chǔ)的監(jiān)控、控制以及遠(yuǎn)程管理等功能，還要求其能共享信息資源，以立足多個角度維護電力系統(tǒng)安全，使系統(tǒng)運行更穩(wěn)定。

2 電氣自動化系統(tǒng)中影響繼電保護安全的因素

2.1 軟件因素

在電氣自動化系統(tǒng)中運用繼電保護裝置，系統(tǒng)軟件會一定程度上影響繼電保護的安全性。首先，會影響保護范圍。因為所應(yīng)用的繼電安全保護裝置很難對電氣自動化系統(tǒng)實現(xiàn)全面覆蓋，應(yīng)用中可能會出現(xiàn)行動有誤或者拒絕行動等情況，難以發(fā)揮保護作用。其次，系統(tǒng)軟件設(shè)計有待優(yōu)化。部分系統(tǒng)軟件在設(shè)計過程中未充分考慮繼電保護裝置實際運行需求，造成系統(tǒng)軟件不符合工程需求或者是脫離實際情況的問題，影響保護功能的發(fā)揮。最后，繼電保護邏輯存在漏洞。這主要是在繼電保護邏輯設(shè)計期間缺乏全面考量，造成邏輯保護有較大漏洞問題，無法保證系統(tǒng)軟件正常、可靠的運行。

2.2 硬件因素

在電氣自動化繼電保護系統(tǒng)中分布了多種硬件設(shè)備，像輔助電子元件、繼電器等，若系統(tǒng)所用硬件設(shè)備質(zhì)量不達標(biāo)，就難以保證其安全性，從而會使整個繼電保護系統(tǒng)的運行安全受到影響。系統(tǒng)中的繼電器主要作用是接收信號并傳遞信號，同時具有電路開閉功能，此裝置性能高低、質(zhì)量優(yōu)劣、不同地點都會使其所發(fā)揮作用有一定差異。

2.3 人為因素

人為因素也是影響電氣自動化系統(tǒng)繼電保護安全性能的關(guān)鍵因素，雖然和傳統(tǒng)裝置相比，新時期的繼電保護系統(tǒng)在技術(shù)方面有了大幅提升，不過系統(tǒng)在安裝、維護以及運行過程中都需要一定人力幫助，期間若工作人員不能嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)操作，導(dǎo)致工作行為失誤或者未按照要求進行繼電保護裝置的安裝工作，或者裝置安裝后運行中未做好保養(yǎng)及維修工作，也會對繼電保護安全性能產(chǎn)生較大影響

3 電氣自動化系統(tǒng)中繼電保護的安全技術(shù)及優(yōu)化對策

3.1 電氣自動化系統(tǒng)中繼電保護的安全技術(shù)

3.1.1 母線繼電保護技術(shù)

在母線中應(yīng)用的繼電保護安全技術(shù)，以差動保護以及相位保護為主。在對母線進行差動保護期間，通過調(diào)整母線運作形式以及母線倒閘操作方式，可擴大或者縮小母線差動保護區(qū)間。在對母線元件進行倒換操作過程中，會使母線差動保護目標(biāo)對象增加或者減少。對母線進行相位保護，主要是根據(jù)母線元件改變特征，增設(shè)相關(guān)電流互感器，隨后和母線側(cè)端子以及二次繞組相連接，主要于差動點位安裝互感器[2]。技術(shù)實際應(yīng)用中，需要根據(jù)電流的大小優(yōu)化設(shè)計接地環(huán)境條件，針對大電流設(shè)置接地裝置，主要通過三相布線來保護母線，而對于小電流設(shè)置接地裝置，則主要是使相間短路，將兩相連接，以更全面地保護母線。

3.1.2 變壓器繼電保護技術(shù)

變壓器應(yīng)用繼電保護安全技術(shù)，主要涉及兩方面，即瓦斯保護、短路保護。其中瓦斯保護的關(guān)鍵是對變壓器油箱進行繼電保護，如果系統(tǒng)運行過程中油箱發(fā)生破損等問題，將會引發(fā)故障電弧，由此很可能造成油箱中的油與絕緣材質(zhì)發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量有毒氣體，因此要著重在變壓器油箱中引入繼電保護技術(shù)，加大保護強度，必要情況下可先使電源斷開，隨后將報警信息發(fā)送給運維人員，方便運維人員高效、準(zhǔn)確地進行故障處理。而在變壓器短路保護方面，主要圍繞變壓器過電流以及阻抗等問題實現(xiàn)繼電保護。在對變壓器阻抗進行保護期間，主要是利用阻抗元件發(fā)揮保護功能，在變壓器遇到故障時能夠自動斷電，由此減少變壓器受到阻抗問題的干擾。而在過電流繼電保護方面，主要是使變壓器雙側(cè)端的元件和電源電流保護裝置保持協(xié)同，通過電流元件發(fā)揮繼電保護功能，保證電流元件和有關(guān)時間原件經(jīng)過短時間的運行，能夠自動化斷電，以防變壓器發(fā)生過電流問題[3]。

3.1.3 發(fā)動機繼電保護技術(shù)

在發(fā)動機中引入繼電保護安全技術(shù)，一方面要明確重點保護對象，加大定子組匝保護力度。由于定子組匝一旦發(fā)生短路等故障，將造成局部溫度快速上升，嚴(yán)重情況下還會損壞絕緣層結(jié)構(gòu)，造成發(fā)動機故障，不能正常運行。所以在發(fā)動機中引入繼電保護安全技術(shù)時，要在定子繞組中合理地裝設(shè)匝間保護傘，以防發(fā)生短路問題，并對發(fā)動機加大安全保護力度，使其具有更高的安全性能。另一方面，要注意到發(fā)動機在單向接地過程中，通過檢測發(fā)現(xiàn)流經(jīng)電流比設(shè)定值要高，需立即通知技術(shù)人員在合理位置裝設(shè)保護接地裝置，并且根據(jù)相位中心點還有電流情況引入繼電保護安全技術(shù)，加大發(fā)動機保護力度，使發(fā)動機運行更加安全、可靠。

3.1.4 高壓電機繼電保護技術(shù)

在高壓電機中引入繼電保護安全技術(shù)，主要涉及低電壓保護、負(fù)序電流保護、過負(fù)荷保護、電流速斷保護以及單相接地保護等。比如，在電流速斷保護中，因為目前高壓電機主要是保持遠(yuǎn)程控制模式，啟?？刂撇僮黝l繁，若主回路開關(guān)電器選擇真空接觸器，由于真空接觸器不具備較高的分?jǐn)嗄芰?，無法有效將短路電流切斷，只可把過負(fù)荷電流還有正常電流切斷，而在應(yīng)用繼電保護安全技術(shù)后，如果高壓電機發(fā)生短路故障，繼電保護系統(tǒng)會利用高壓熔斷設(shè)備及時切斷故障電流，從而發(fā)揮電流速斷保護的作用。

3.2 電氣自動化系統(tǒng)中繼電保護安全技術(shù)的優(yōu)化對策

3.2.1 做好設(shè)備安裝

在繼電保護安全技術(shù)應(yīng)用期間，需要用到的材料主要有信號收發(fā)裝置以及輸電線路等，為確保繼電保護安全系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠的運行，要確保所用基礎(chǔ)材料質(zhì)量達標(biāo)，同時要做好設(shè)備安裝工作。如果所選材料質(zhì)量不達標(biāo)，將直接影響后續(xù)設(shè)備安裝以及系統(tǒng)運行，所以要根據(jù)系統(tǒng)要求和實際情況選擇達標(biāo)材料，在確保系統(tǒng)運行安全并充分發(fā)揮功能作用基礎(chǔ)上合理控制生產(chǎn)成本。在材料選擇中，要求選購人員深入材料市場一線，對不同廠家同一型號材料以及不同型號材料等進行綜合對比，優(yōu)選具有更高性價比的材料。而且在材料采購中，要充分檢查并審核材料供應(yīng)方資質(zhì)，保證材料質(zhì)量檢測以及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)均達到國家標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備安裝中，要求操作人員具有較高的技術(shù)水平以及操作能力，能夠根據(jù)理論知識以及豐富的操作經(jīng)驗合理調(diào)整安裝參數(shù)，盡量提升安裝效率及質(zhì)量。在建立電氣自動化繼電保護安全系統(tǒng)并安裝有關(guān)設(shè)備時，要按照精準(zhǔn)、詳細(xì)的組裝方案或者是圖紙有序組裝，不管是組裝硬件或者是搭建軟件，均要滿足有關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，立足整體層面，加強質(zhì)量控制，確保電氣自動化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、安全的運行[4]。在我國電力技術(shù)不斷發(fā)展并日漸成熟背景下，開始廣泛應(yīng)用高低壓轉(zhuǎn)換技術(shù)，為防止繼電保護裝置運行中發(fā)生誤觸問題，需嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范及要求設(shè)置運行參數(shù)。

3.2.2 制定技術(shù)應(yīng)用機制及管理制度

在繼電保護安全技術(shù)應(yīng)用期間，相關(guān)技術(shù)部門要結(jié)合設(shè)備運行實際情況，制定完善的長效化技術(shù)應(yīng)用機制，立足技術(shù)層面有效控制繼電保護裝置安全問題，使裝置能夠長期穩(wěn)定、可靠的運行。一方面，技術(shù)部門需要按照國家或行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置繼電保護裝置安全標(biāo)準(zhǔn)，同時在具體應(yīng)用安全技術(shù)時對各環(huán)節(jié)加強管理及監(jiān)控。另一方面，技術(shù)部門需做好繼電保護裝置硬件及軟件的檢修、維護還有更新等工作，保證設(shè)備運行環(huán)境良好，防止因軟件及硬件匹配問題影響繼電保護裝置正常運行[5-7]。企業(yè)方面要建立長效、完善的安全技術(shù)體系，明確各部門維護職責(zé)，細(xì)化分解系統(tǒng)維護目標(biāo)，形成多個維護任務(wù)，配合責(zé)任制度，保證系統(tǒng)維護到位，以防發(fā)生管理漏洞或出現(xiàn)管理盲區(qū)。

另外，為使繼電保護安全技術(shù)充分發(fā)揮其功能作用，還要制定完善的管理制度。首先，要制定并落實責(zé)任機制，實現(xiàn)責(zé)任到人，促使工作人員充分履行個人職責(zé)，并在管理機制督促下認(rèn)真履行管理職責(zé)，而且一旦繼電保護裝置發(fā)生故障能及時追溯責(zé)任人，高效處理故障，最大程度降低故障引發(fā)的損失。其次，要根據(jù)電氣自動化系統(tǒng)實際運行情況配套管理制度以及使用方法，明確管理目標(biāo)，貫徹落實管理制度。最后，要建立標(biāo)準(zhǔn)化的繼電保護安全管理機制，在制度保障下高效、迅速地處理繼電保護裝置的運行問題，確保設(shè)備運行更加安全與穩(wěn)定。

3.2.3 加強檢查與驗收

其一，電氣自動化系統(tǒng)在完成繼電保護裝置安裝工作后要及時檢查與驗收，保證達到運行要求才能投入使用。其二，要結(jié)合系統(tǒng)運行情況以及現(xiàn)場電壓電源等，應(yīng)用與系統(tǒng)運行要求相符的繼電保護安全技術(shù)，最大程度減少網(wǎng)絡(luò)線損率，使系統(tǒng)運行更加安全。其三，要對電氣自動化系統(tǒng)各類運行故障進行模擬演習(xí)，使繼電保護安全技術(shù)應(yīng)用中能否及時地對系統(tǒng)故障作出反應(yīng)。其四，在系統(tǒng)裝置驗收期間，要對繼電保護安全技術(shù)做好檢驗檢測工作，反復(fù)檢測各類裝置性能。

4 結(jié)語

在我國電力事業(yè)不斷發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)自動化水平不斷提升，并對繼電保護提出更高要求。在電氣自動化系統(tǒng)中引入繼電保護安全技術(shù)，可使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、安全，不過相關(guān)技術(shù)應(yīng)用中會受到多項因素影響，需要相關(guān)電力企業(yè)及技術(shù)人員正確認(rèn)識繼電保護的作用，深入分析繼電保護安全的影響因素，根據(jù)實際情況合理選擇繼電保護安全技術(shù)，并積極探索技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化對策，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，保證電氣自動化系統(tǒng)安全、可靠的運行。