電力系統繼電保護的瑕疵及完善

陳新海　牛志　王鵬飛

摘要：現階段，數字變電站內光互感器、智能終端、GOOSE、SV等新技術在電力系統中廣泛應用，但是科技在發展過程中應該使其轉化為生產力，在電力系統發展過程中，不可回避的一個問題就是繼電保護問題，繼電保護技術已經發展到了自動化、智能化的水平，但是在變電站中的幾點保護還存在一定的瑕疵。文章從變電站的繼電保護基本問題出發，排除大型發電廠的繼電保護，研究其先進性，并對其中的不足提出一定的建設性建議。

關鍵詞：變電站；繼電保護；基本原理；瑕疵；完善

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0103-02

在變電站的電力供應過程中，電力系統的檢修和維護尤為重要，同時也是為電力系統提供持之以恒供電能力的一個重要渠道，在檢修和維護中，繼電保護則為重中之重，所謂的繼電保護就是指在研究電力系統發生故障或者電力運行出現問題的情況下，在發展的過程中主要用有觸電接觸點的繼電器來檢修和保護電力系統以及發電機、變壓器、輸電線路等基本元件，使這些電路設備免受損害的一種具有針對性強的電力保護措施，在這種保護的基本原理中，用電力設備中最小的代價維護、檢修其中的最大量的元件，達到檢修成本最小的目的，同時也是對高科技元素的一種有效利用。這與我們通常所說的電力保護有所不同，它的基本任務是在電力系統發生故障時，利用最短的時間實現最大區域內的電力保護，其自動將故障設備從整個電力系統中切斷或者由智能設備發出通報，使得維修人員迅速發現故障根源，減輕電路故障引起的危險。

1 變電站繼電保護作用與基本組成

2 變電站繼電保護的現狀及問題

首先，人工智能手段的引入。人工智能體系引入繼電保護過程中是對變電站系統管理的一大進步。如專家系統、人工神經網絡ANN等被廣泛地應用于非線性問題障礙的排除上，我們知道，電力系統的繼電保護是一種較為典型的離散控制方式，它分布于電路系統的各個環節中，對于電路的正常或者故障狀態都能進行常態評估，這也是進行保護的關鍵步驟。由于AI的邏輯能力以及邏輯思維的存在，AI已經成為在線評估的重要工具，在現實的電力系統的應用中也表現得越發頻繁。與此同時，變壓器保護、發電機保護以及自動重合閘保護等領域也對此進行了廣泛的應用。但是在繼電保護的電力應用中，人工智能手段的引入無疑也存在可靠與否等方面的考驗或者說存在該方面的弊端，不得不引起電力研究領域的重視。

其次，繼電保護系統與高科技領域緊密結合。在電力系統中，網絡化的電力保護技術也已經成為主導，也就是說在進行電力保護的過程中實現網絡化管理，把現有的高科技手段應用于電力測量、控制、保護以及通信一體化的數據傳輸方面，這都對電力保護起到了翻天覆地的變化。如數字變電站內光互感器、智能終端、GOOSE、SV等新技術的應用，在變電站內的繼電保護方面應用高科技手段，大大減少了電路運行的危險性，使得各個需要保護的單元與重合閘裝置在分析和處理數據上相互協調，達到匹配，即實現網格化管理，這雖然實現了變電站內繼電保護的基本目的，但是這種技術在繼電保護領域還處于初始階段，很多關鍵技術還不成熟，不能成為主流，對國外先進技術的引入成為繼電保護的一大問題。

最后，微機系統在繼電保護中被大量使用。微機已經在20世紀開始大規模應用于各個領域，在變電站內的繼電保護方面也應用頻繁。微機進行保護主要的優點在于先進的計算能力和邏輯處理能力，能夠提高繼電保護的性能，近些年來，為了強化這種穩定性和敏銳性，必然就出現了對微機保護的改進措施，但是隨著科技的發展，電力系統內引入微機保護的效率應該引起重視，如果滯后于微機技術的發展，繼電保護就無實效性可言。

3 完善變電站內繼電保護的基本思路

變電站內的小功率機器的繼電保護在現階段已經引起了足夠的重視，如何實現繼電保護的長效性、科學性，是一個亟需解決的課題，隨著多年來的電力維修和保護的實踐，總結出如下幾點繼電保護的基本思路：

首先，完善繼電保護的可靠性與速度性。這種可靠主要體現在保護裝置的可靠性方面，也就是說在電力系統出現故障時，保護裝置能夠及時有效地反映出電力所出現的具體問題，速度既體現在發現故障方面，還體現在維修速度方面，不能夠出現誤差，同時不能對整個電力系統的運作有較大的影響。電力系統是一個多元素構成的有機整體，機構相對復雜，并且在適用上各個元件所體現的價值壽命是不同的，因此可靠性顯得尤為重要，要對各種設備的基本功能進行完善修整，實現操作無誤差。

其次，繼電保護實現選擇性與靈敏性。在變電站的繼電保護中，選擇性是指在發生故障時，系統有選擇地將元件與故障系統隔離分開，使之不受到更大的損害，不受損害的部分仍然能夠繼續工作，這個過程既要求選擇性，同時也要求靈敏性，需要對受到損害的元件與未受損害的元件進行區分，并使之與系統有效隔離，實現系統的完整性運轉，避免不必要的損失，快速保護動作時間在0.06～2.12s之間，最快可達0.01～0.04s。

最后，實現科技貫穿于整個繼電保護過程。以上文中我們了解到，繼電保護需要在高科技支撐下進行運作，也只有這樣的運作能夠對變電站電力系統的維護有一定的作用，對于吸收繼電保護的先進科技是實現繼電保護的有效途徑，也是實現電力系統穩定發展的巨大支撐。

4 結語

變電站的繼電保護是電力傳輸系統的一個重要環節，其工作的穩定性，需要我們對變電站安全運行以及電力系統的穩定進行全面掌握，對繼電保護的上述研究只是其中的一個弱小方面，加強變電站的繼電保護需要對整個電力產業以及電力科技的發展有較為熟悉的掌握，使得繼電保護能夠成為變電站電力系統維護的一個重要舉措，同時也是我們電力行業發展的一個重要使命。

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作者簡介：陳新海（1979-），男，新疆人，新疆送變電工程公司工程師，研究方向：電力系統繼電保護、電力系統高壓試驗。

（責任編輯：文 森）