電力系統自動化與繼電保護關系研究

梁志雍

摘 要：在現代化進程迅猛發展的趨勢下，我國電力工業迅速發展，電網規模迅速擴大，電力系統成為我國現代化建設的重要保障。繼電保護作為二次設備，保障著電力系統的安全運行和穩定工作。文章通過論述電力系統中各電路線路的工作原理和繼電保護的裝置使用，得出繼電保護作用于電力系統的電路中且對電力系統自動化起制約作用，電力系統既受機電保護裝置的保護，又為繼電保護的工作提供和創造條件的結論。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；二次設備；自動化

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0097-02

為了保障電力系統安全地運行，更加切實有效地提供供電服務，因而在電力系統繼電保護中引用自動化技術能夠大大提升其高效性和可行性，從而有效地保障電力系統安全穩定、高效率的運行。繼電保護裝置對我國電力系統高質高產的輸、配電起到了重要的保護作用。

1 電力系統及其自動化

電力系統自動化是電力發展的總目標，將其按照電能生產分配過程可分為供電系統自動化、電網調度自動化、火力發電自動化、水力發電自動化、電力系統信息自動傳輸系統、電力工業管理系統自動化、電力系統反事故自動裝置等方面，形成了層層分級的電力自動化系統

1.1 功能多樣化

促進電力系多樣化的轉變趨勢，增加輸、變電過程中電能的監測程度，制定合理的用電分配和調控，使電力系統在運行和工作時達到操作要求，如圖1所示。

1.2 結構簡單化

電力系統的結構改造有利于優化布局，在系統中發揮自身作用。由于多種設備共同連在系統內，容易導致操控質量下降，調控環節增加，以至于部分設備在系統運行時不能發揮出其作用。因此，促進自動化的改造，有助于推動電力行業在現代化建設進程中又快又好的發展。

1.3 設備智能化

電力設備作為電力系統發揮作用的載體，發電、輸配電等環節都要依靠電力設備運行。早期人工操作的效率較低，自動化改造后使計算機作為控制中心，用程序代碼操作電力設備，有利于提升工作效率，同時也更大程度地保障了生產作業的安全性和準確性。

1.4 操控一體化

電力系統實現一體化操控好處眾多，可在電力系統運行時進行智能操作。一體化操控是新時期電力系統的自動化改造的必然要求，因其在電力系統的運用能夠更好地服務于電力系統自動化，同時能夠為繼電保護在供電系統更好的使用創造了前提條件，符合時代的需求。

2 繼電保護及其自動化

繼電保護就是指在電力系統正常運行的互相過程中受外界干擾影響，導致電路內部出現故障或運行時超出安全范圍等異常情況，繼電保護裝置起繼續保護電力系統的元件部分的作用。如此時遇到故障，繼電保護裝置應當在最短時間內迅速發現故障原因并解決故障。在處理故障的同時，要保證電路的安全運行，不會出現更大的損失和紕漏。并且會向工作臺發指示信號，工作臺收到指示信號后，較短時間內做出回應，并派出工作人員解決實際問題。

2.1 實現繼電保護自動化的措施

2.1.1 充分利用計算機技術

計算機技術在繼電保護中的應用能夠提高繼電保護裝置的智能性和自動化水平，促進繼電保護能力的提高。因此，電力技術人員應該重視計算機技術在繼電保護中的應用，不斷引進先進的計算機軟件和硬件技術，使之能夠在電力系統運行出現故障時對故障設備和線路各項參數進行分析，待電力系統故障恢復正常后，便將數據提取出來進行操作執行，以保證電力系統能夠迅速恢復正常運行。

2.1.2 加快網絡化建設

隨著電力系統規模的不斷擴大，電力運行線路和設備的增多，一臺繼電保護裝置已經不能滿足整個電網運行的安全性需要，因而需要加強各個繼電保護裝置之間的聯系，加快繼電保護網絡化的建設，將整個電力系統中的所有繼電保護裝置都連接起來形成統一整體。不僅能夠提高整個繼電保護系統的自動化水平，還能加強繼電保護對整個電網運行的控制，從而保證電力系統更加安全穩定地運行。

2.1.3 推動信息一體化建設

通過一體化建設能夠將繼電保護系統作為一個電網運行狀態信息、故障處理的一體化終端設備，通過對信息的獲取、整理和分析等步驟，為電力系統繼電保護系統的自動化和智能化發展提供依據，推動電力系統的可持續發展。

2.2 繼電保護自動化的重要意義和作用

繼電保護系統在整個電力系統中的作用主要有兩點：①當電力系統故障時，機電保護自動化系統能夠迅速對故障作出反應，進行檢查和判斷故障，反射故障信號給控制中心。同時，將故障區進行隔離，保證其他設備的正常運行；②在電力故障嚴重時，繼電保護會向控制中心申請整個電力系統停止運行并對故障進行排查，最大程度上保障著電力系統的安全運行。

3 電力系統自動化與繼電保護的關系

3.1 繼電保護對電力系統自動化改造的影響

電力系統的信息控制系統能夠對電能進行控制和處理，也能夠在電能生產過程中進行調節和控制，保證用戶的用電需求。電力系統在分層分級的分布中，應當具備對原始電能進行調控和處理的功能，同時，也要具備相應的信息控制系統。因而，繼電保護裝置在電力系統中的作用不可或缺，通過信息調控系統可以對電力系統進行通信、調度等操作。

3.2 電力系統對繼電保護的基本要求

3.2.1 可靠性

可靠性是電力系統對繼電保護裝置的最基本要求，保證其可靠地操作，由于電力系統自動化的作用從本質上來講是為了滿足廣大用戶的用電需求，所以，繼電保護裝置的可靠性從根本上決定了供給電能是否量大且優質。

3.2.2 選擇性

選擇性是指一旦故障出現，首要任務是在故障的線路上開始工作，保護和切除故障線路。如果此時故障線路拒動，將其相鄰設備作為第二選擇切除電路以保護電路，以此避免大范圍故障，造成更大損失。

3.2.3 靈敏性

靈敏性是指在繼電保護范圍內，繼電保護裝置應具有較高的敏感系數，當出現故障時能夠迅速做出反應，對故障線路進行保護和切除。

3.3 繼電保護在電力系統中的重要作用

電力工作不同于其他行業，機器操控的電氣故障的發生是不可避免正常的現象。但如果局部用電設施的故障發生時得不到有效可行的控制和解決，會使波及的范圍更廣，例如造成大面積停電等，會嚴重損害人們生產和發展。電力規程規定：任何電力設備都不允許在沒有繼電保護的狀態下運行。因此，繼電保護作為置于電力系統中的二次設備，對一次設備負責且保障一次設備的正常運行。

3.4 繼電保護裝置對電力系統自動化的影響

繼電保護裝置現已在電力系統中廣泛應用，累積了豐富的操作運行經驗，產生了顯著的經濟效益，同時也提高了電力系統的運行管理水平。在繼電保護裝置發展中趨于電子信息化、智能化、網絡化以及保護、控制、通訊一體化，我國電子繼電保護技術也將進一步提高，獲得更加廣泛的運用。

4 繼電保護在電力系統自動化中的實際操作

4.1 110 kV繼電保護常見故障

電壓互感器的二次電壓回路在供電系統中容易出現故障，作為繼電保護的起始點，這個電壓疊加在繼電保護的各相電壓之上會使各相電壓產生復制和相位的變化，引起阻抗元件的誤動或拒動。當變電站內部或出口接地出現故障，零序電壓增大、回路負荷阻抗變小，電流增大，導致電壓繼電器線圈過熱破壞絕緣體，形成短路。

4.2 110 kV繼電保護故障處理方法

4.2.1 參照法

將正常和非正常的技術設備參數作對照，從不同點找出故障。此方法主要用于接線錯誤，在校驗過程中測試值距期望值出入較大且無法斷定故障原因時。在回路改造和設備更換二次接線不能正確恢復時，可以參照同類設備接線檢驗。同樣，在繼電器校驗中也可以采用參照法。

4.2.2 短接法

將電路回路的某一部分進行人為的短接，借此判斷是否故障在短接范圍內。如果不在，可以用短接法不斷縮小排查范圍已達到找出故障的目的。此方法主要在發生電流回路開路、電磁鎖失靈等問題時使用。

4.2.3 逐項拆除法

將并在一起的二次回路順序解開，按照線路順序依次接回，當故障出現則表明故障線路的位置。再次使用此方法在這一回路中繼續查找，直到找出故障。此方法用于排查直流電源燈電路故障。

4.2.4 替換法

用運行正常的相同元件代替可能有故障的元件，來判斷它們的好壞，可以快速地鎖定故障查找范圍，這種方法適用于綜合自動化繼保裝置的故障。

5 結 語

繼電保護作為最重要的二次設備，對電力系統提供重要作用，有助于保障電力系統的工作和運行。同時，二者相互作用，電力系統也為繼電保護的裝置提供了工作的平臺。電力系統作為繼電保護和發展的終極目標，受到繼電保護的保障和制約。而繼電保護在用電保障和電路故障方面的作用不可或缺，成效顯著，因此，未來電力系統自動化改造過程中也應當采取繼電保護方案。應根據情況選擇合適的繼電保護裝置，使其發揮出最大功效，保障電力系統的安全運行，促進電力行業在現代化事業的進程中蓬勃發展。

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