電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備及其自動(dòng)化可靠性分析

張?zhí)炖?/p>

（國(guó)投宣城發(fā)電有限責(zé)任公司 安徽宣城 242000）

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備及其自動(dòng)化可靠性分析

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（國(guó)投宣城發(fā)電有限責(zé)任公司 安徽宣城 242000）

本文分析了繼電保護(hù)裝置的工作原理和基本性能，對(duì)繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并提出了電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)存在的弊端和提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的有效方法，希望可以推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)的健康、快速發(fā)展。

電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)設(shè)備；自動(dòng)化

引言

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置是重要的安全衛(wèi)士，當(dāng)電壓或電流出現(xiàn)異常時(shí)，繼電保護(hù)裝置就會(huì)迅速進(jìn)行斷電隔離，并使之無(wú)法影響別的設(shè)備，能夠有效控制故障范圍，并且向工作人員發(fā)出安全警告，它不僅可以保護(hù)發(fā)變機(jī)組，就連對(duì)直流、輔助甚至廠用電系統(tǒng)都能夠起到一定的保護(hù)作用[1]，因此對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行研究并分析其具體的保護(hù)過(guò)程，能更好地利用繼電保護(hù)裝置，保證發(fā)電廠的正常工作運(yùn)行。電力系統(tǒng)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)，并且現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)不僅可以對(duì)自身進(jìn)行維護(hù)，還能夠自主地控制并保護(hù)電力系統(tǒng)，大大減少了工作量和危險(xiǎn)系數(shù)[2]。

1 繼電保護(hù)裝置的工作原理

繼電保護(hù)裝置的工作原理：在發(fā)電廠中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電氣設(shè)備、線路以及輔助系統(tǒng)故障，這些故障必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓和電流發(fā)生變化，一旦超出系統(tǒng)所能承受的范圍，就會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成安全威脅，此時(shí)智能控制系統(tǒng)會(huì)給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況向斷路器發(fā)出斷開(kāi)指令[3]，進(jìn)行斷電隔離，將故障隔離開(kāi)來(lái)，保障其他設(shè)備的正常運(yùn)行，盡可能的減少故障所涉及的范圍。概括而言就是對(duì)系統(tǒng)中的參數(shù)，例如故障電壓或者故障電流，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)其變化情況做出判斷，從而給出動(dòng)作指令。除此之外，繼電保護(hù)裝置也可以根據(jù)實(shí)際情況，引入其他參數(shù)作為動(dòng)作依據(jù)，例如瓦斯的變化或者油流速度的變化可以作為變壓器油箱故障的參考信號(hào)，無(wú)論是哪種參考信號(hào)，都包括測(cè)量裝置、邏輯裝置和執(zhí)行裝置，其基本原理和結(jié)構(gòu)都是類似的，具體繼電保護(hù)裝置見(jiàn)圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)裝置

2 繼電保護(hù)裝置基本性能

2.1 可靠性

繼電保護(hù)裝置是在故障狀態(tài)下工作的保護(hù)性設(shè)備，其可靠性直接關(guān)系到使用效果，即在保障故障動(dòng)作準(zhǔn)確性的前提下，不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。可靠性是對(duì)繼電保護(hù)裝置最基本的要求，影響繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行的因素較多，需要從多方面考慮，不僅技術(shù)性能要滿足使用要求，還要保證配置合理、裝置的質(zhì)量要過(guò)關(guān)等，在電廠的電力系統(tǒng)中，參與生產(chǎn)運(yùn)行的設(shè)備通常都有兩個(gè)獨(dú)立的回路，并且兩個(gè)回路中都必須安裝不同的繼電保護(hù)裝置，這樣在發(fā)生故障時(shí)，如果一套繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)或者拒動(dòng)，另一套設(shè)備還可以切斷電路，起到保護(hù)作用，這樣兩套設(shè)備就可以相互補(bǔ)充、相互作用。

2.2 選擇性

電廠繼電保護(hù)裝置需要具有一定的智能性功能，即在發(fā)生故障的情況下，是先斷開(kāi)故障的設(shè)備還是先斷開(kāi)故障的線路，并且當(dāng)設(shè)備和線路本身的保護(hù)裝置出現(xiàn)拒動(dòng)的時(shí)候，就需要相關(guān)聯(lián)的保護(hù)裝置來(lái)切斷電路，起到保護(hù)作用，即裝置中的保護(hù)元件具有選擇性。

2.3 靈敏性

保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)具有靈敏系數(shù)，它是指能夠允許的電流和電阻的變化范圍，一旦超過(guò)所能承受的范圍，裝置就會(huì)進(jìn)行啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)隔離功能，我們可以通過(guò)繼電保護(hù)的整定來(lái)控制靈敏系數(shù)和選擇性。

3 繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用

3.1 對(duì)發(fā)電變壓器組的保護(hù)

繼電保護(hù)裝置在保護(hù)發(fā)電廠中的發(fā)電變壓器組時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到機(jī)組的型號(hào)，電廠中的大型機(jī)組不僅維護(hù)過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間，而且一般造價(jià)較高，如果直接停機(jī)檢修就會(huì)引起很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此在使用繼電保護(hù)裝置時(shí)，就對(duì)裝置提出了較高的配置要求，不僅要保證配置靈敏度好并且快速，還要確保配置可靠，所以在配置繼電保護(hù)裝置時(shí)，不僅需要綜合考慮電廠的實(shí)際情況，還需要考慮電氣控制系統(tǒng)的具體特點(diǎn)等，以此來(lái)達(dá)到保護(hù)與運(yùn)行、控制相配合的要求。在資金允許的情況下盡可能購(gòu)買具有成熟技術(shù)、功能全面的裝置，采用C30保護(hù)設(shè)備對(duì)勵(lì)磁變壓器和廠用變壓器進(jìn)行保護(hù)；選擇G60以及T60等保護(hù)設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，這些保護(hù)裝置可以采用DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，極大地提高了繼電保護(hù)裝置的工作效率。

3.2 對(duì)發(fā)電廠電力系統(tǒng)的保護(hù)

機(jī)電保護(hù)裝置在進(jìn)行電廠電力系統(tǒng)保護(hù)時(shí)，需要充分考慮配合性，也就是盡量減少二次電纜，增加整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化水平，例如在電廠中，在兩臺(tái)低壓機(jī)組上配置了一套電廠用電監(jiān)控系統(tǒng)，另外將系統(tǒng)與上層的DCS相連接，同時(shí)利用通信網(wǎng)絡(luò)與下層的廠用繼電保護(hù)裝置相連接，這樣就可以對(duì)電度量進(jìn)行有效的采集和傳輸，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)動(dòng)作量的遙測(cè)和通信，保證了定值的查詢和修改，提高了電力系統(tǒng)的安全性和靈活性。

4 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)存在的弊端

①電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)水平較落后。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，我國(guó)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化也得到的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了越來(lái)越多的電力系統(tǒng)優(yōu)秀人才，電力系統(tǒng)技術(shù)水平得到了明顯提高，但是仍與國(guó)外存在著較大的差距，且技術(shù)自身存在的缺陷也表現(xiàn)得越來(lái)越明顯；②電力系統(tǒng)所用的自動(dòng)化設(shè)備老化。我國(guó)一直在努力更新電力基礎(chǔ)設(shè)施，但是在一些企業(yè)仍舊會(huì)產(chǎn)生因?yàn)樵O(shè)備老化而不能滿足居民的用電需求的問(wèn)題，嚴(yán)重影響著人們的生活。在電力設(shè)備運(yùn)行期間，經(jīng)常由于特殊原因?qū)е鹿ぷ麟妷簢?yán)重超過(guò)設(shè)備可以承受電壓的情況，出現(xiàn)這種現(xiàn)象一方面是因?yàn)橐恍╇娏υO(shè)備年久失修，難以承受雷擊和過(guò)電壓等現(xiàn)象，另一方面設(shè)備的絕緣性較差，在雷雨天氣中很容易受到影響，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的可靠性，這就要求相關(guān)技術(shù)部門(mén)要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的狀況和出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)的分析和研究。

5 提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的有效方法

①提升電力系統(tǒng)員工技能，加強(qiáng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理。電力系統(tǒng)技術(shù)人員在保證自動(dòng)化技術(shù)的安全管理和迅速發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，要不定期對(duì)其進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，讓員工更快更好地掌握新技術(shù)，提高員工的專業(yè)素養(yǎng)和責(zé)任意識(shí)。除此之外還需要加強(qiáng)設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行管理，做好設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)檢查，及時(shí)消除設(shè)備問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)的管理和變壓器的負(fù)荷監(jiān)測(cè)工作，確保一旦超過(guò)所能承受的范圍，裝置就會(huì)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)隔離功能。②提高發(fā)電廠電力設(shè)備的質(zhì)量。從可靠性觀點(diǎn)來(lái)看，設(shè)備可以分為兩種：①可以修復(fù)的設(shè)備；②不能修復(fù)的設(shè)備，針對(duì)可以修復(fù)的設(shè)備，在使用過(guò)程中一旦發(fā)生問(wèn)題，就可以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的更換和修復(fù)，針對(duì)不可修復(fù)的設(shè)備，一旦發(fā)生問(wèn)題，在技術(shù)上根本無(wú)法修復(fù)，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量，所以，在電力系統(tǒng)中，基本采用的是可以修復(fù)的設(shè)備。眾所周知，設(shè)備的好壞直接影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在進(jìn)行電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)時(shí)，應(yīng)該在條件允許的情況下，采用高質(zhì)量的設(shè)備，特殊情況下可以采用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，通過(guò)提高使用設(shè)備的質(zhì)量，降低設(shè)備故障率，保證電力系統(tǒng)的可靠性。③加強(qiáng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的接地防雷維護(hù)工作，電力系統(tǒng)中絕大部分的事故都是由雷害造成的，這就需要重視在維護(hù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化過(guò)程中的防雷技術(shù)，并采取安全穩(wěn)定、科學(xué)有效的方法。通常以接地防雷維護(hù)技術(shù)為主，目前常用的接地技術(shù)主要有兩種：多點(diǎn)接觸和浮地，接地技術(shù)是當(dāng)有較強(qiáng)的雷擊擊中設(shè)備的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生極高的電壓，接地技術(shù)就可以通過(guò)接地將電壓合理有效的釋放出去，從而對(duì)設(shè)備起到保護(hù)作用。

6 結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)電能的需求不斷加大，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備及其自動(dòng)化可靠性受到了人們的廣泛關(guān)注，但是其影響因素較多，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)給人們的生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響，也會(huì)給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，總而言之，在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠繼電保護(hù)裝置有著非常重要的地位，能夠感知故障并及時(shí)進(jìn)行故障隔離，從而避免長(zhǎng)時(shí)間、大面積停電現(xiàn)象，提高了電力系統(tǒng)的可靠性，并且由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，我國(guó)現(xiàn)階段的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與國(guó)外還有一定的差距，要想實(shí)現(xiàn)其高效、快速的發(fā)展還需要結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，借鑒國(guó)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，從而發(fā)展和優(yōu)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平。

[1]劉開(kāi)來(lái).關(guān)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性分析[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2015（12）：219.

[2]王洪松.電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)設(shè)備及其自動(dòng)化可靠性研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（31）.

[3]朱中暉.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作常見(jiàn)問(wèn)題及其處理方法[J].科技致富向?qū)В?013（24）：309.

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1004-7344（2016）13-0105-02

2016-4-20