電氣設(shè)備主動(dòng)保護(hù)與控制技術(shù)的可行性

鄭榮華

摘 要：電氣系統(tǒng)的安全性是判斷電氣系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。大量電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)用給電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)用帶來的全新的挑戰(zhàn)。本文著重分析了電氣設(shè)備安全系統(tǒng)的安全性能如何實(shí)現(xiàn)，如何構(gòu)建電氣設(shè)備的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。引入能源調(diào)度策略，電氣動(dòng)態(tài)管控，設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)承受能力等多項(xiàng)安全指標(biāo)。提出了以主動(dòng)調(diào)整為核心的電氣安全系統(tǒng)調(diào)度策略。分析了電子控制技術(shù)在電氣安全控制系統(tǒng)中的運(yùn)用優(yōu)劣勢(shì)，闡釋了電氣控設(shè)備控制技術(shù)的可行性，給出了相關(guān)的研究說明。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；主動(dòng)保護(hù)；控制技術(shù)；可行性；動(dòng)態(tài)管控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.177

關(guān)注電子控制技術(shù)優(yōu)化研究以期望最大限度的滿足電氣設(shè)備的安全運(yùn)行需求，完善電子控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的重要職能作用。這樣才可以保障生產(chǎn)過程中的安全問題。優(yōu)化電子控制系統(tǒng)需要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)狀況與生產(chǎn)環(huán)境，才可以確保該技術(shù)可以良好的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程。

1 主動(dòng)保護(hù)的目標(biāo)

自適應(yīng)電氣保護(hù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施追蹤，并對(duì)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)以及可能出現(xiàn)的狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)先告知工作人員以準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)方案，具有傳統(tǒng)控制系統(tǒng)所不具備的主動(dòng)性。但與傳統(tǒng)系統(tǒng)的觸發(fā)啟動(dòng)方式應(yīng)對(duì)并無本質(zhì)上的區(qū)別，依然屬于“被動(dòng)保護(hù)”。現(xiàn)有的保護(hù)系統(tǒng)僅考慮了系統(tǒng)現(xiàn)階段狀況是否正常，而沒有對(duì)設(shè)備承受力等相關(guān)性能進(jìn)行評(píng)估，很難實(shí)現(xiàn)高度的設(shè)備安全。

理想狀況下的電氣保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備主動(dòng)性，可以使用系統(tǒng)多余電能為系統(tǒng)提供安全保障。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)感應(yīng)采取應(yīng)對(duì)措施，在系統(tǒng)故障前做好防范工作，降低故障損失，并使故障所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到最低。電氣保護(hù)系統(tǒng)是系統(tǒng)安全的第一道防線，電氣保護(hù)系統(tǒng)陣地應(yīng)從被動(dòng)響應(yīng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)防御，充分掌握系統(tǒng)安全裕度，對(duì)故障發(fā)生的前中后期起到全面的管控作用。

為了使電氣保護(hù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的全程管控，可將整個(gè)管控過程劃為三大階段。第一，故障預(yù)測(cè)階段，通過把控系統(tǒng)運(yùn)行信息與狀態(tài)，及時(shí)預(yù)測(cè)以及預(yù)判系統(tǒng)狀態(tài)，通過進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度及時(shí)實(shí)現(xiàn)故障排除功能。第二，故障干預(yù)過程，如果電氣保護(hù)系統(tǒng)未能通過系統(tǒng)調(diào)度消除隱患，那么電氣保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)停止工作以保障安全并及時(shí)將信息傳送給管控中心，讓工作人員能夠及時(shí)判處安全隱患。第三，后果管控階段，在系統(tǒng)隱患消除后對(duì)之前出現(xiàn)故障的地方采取更嚴(yán)格的監(jiān)控策略，避免故障再度發(fā)生。

2 電氣設(shè)備主動(dòng)保護(hù)與控制技術(shù)的不足

2.1 電氣控制系統(tǒng)精度不足

目前電氣安全系統(tǒng)需要更加高精度的測(cè)量需求，但是目前電氣控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足電氣安全系統(tǒng)的精度要求。目前量產(chǎn)的安全控制系統(tǒng)，往往使用成套的解決方案，所使用的元件、系統(tǒng)配置也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這大大阻礙了安全系統(tǒng)的發(fā)展。如果想要在電氣安全控制系統(tǒng)中大量應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，那么電氣控制系統(tǒng)精度亟待提升。

2.2 電氣控制系統(tǒng)水平有待提升

當(dāng)下我國(guó)工業(yè)水平不斷攀升，工業(yè)水平的提高大大加快了電氣自動(dòng)化的速度。但是我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)受制于成本、技術(shù)、工藝，使得我國(guó)電子控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效率難以滿足實(shí)際需要，給電氣安全控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來了大量不利影響。在電子控制系統(tǒng)中，信息技術(shù)也扮演著重要的角色，在發(fā)展電子控制系統(tǒng)時(shí)，信息技術(shù)也需要及時(shí)跟進(jìn)發(fā)展，從另一方面對(duì)電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)彎道發(fā)展。

3 電氣設(shè)備主動(dòng)保護(hù)與控制策略

3.1 保護(hù)策略的主動(dòng)性體現(xiàn)

（1）保護(hù)的自適應(yīng)性。常規(guī)模式下的繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)校是根據(jù)系統(tǒng)的最小運(yùn)行狀態(tài)與最大運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值設(shè)定與靈敏度調(diào)校。這種調(diào)校方式最大限度的滿足了系統(tǒng)安全性能的需要，但是這種調(diào)校方式也大大犧牲了反映故障的靈敏度。合理的調(diào)校方式是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)式的調(diào)校，實(shí)時(shí)在線聯(lián)網(wǎng)根據(jù)實(shí)際進(jìn)行數(shù)值以及靈敏度設(shè)定，從另一方面增加監(jiān)控系統(tǒng)的主動(dòng)性，化被動(dòng)為主動(dòng)，有效防止事故的發(fā)生。（2）保護(hù)的整體性。系統(tǒng)的保護(hù)措施要從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，將消除故障影響作為系統(tǒng)保護(hù)的第一目標(biāo)。為了有效消除系統(tǒng)故障影響，需要系統(tǒng)能夠及時(shí)維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性也就是維持系統(tǒng)的功率平衡，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)的目的。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)可能難以獲取足夠信息以解決系統(tǒng)遇到的問題，甚至在系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)的基本計(jì)算性能也會(huì)受到或多或少的影響，因此在制定保護(hù)策略時(shí)，應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)度策略進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，以保障系統(tǒng)計(jì)算性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速故障定位以及管控策略調(diào)整。在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)通過分析數(shù)據(jù)定位故障狀況與位置，與網(wǎng)絡(luò)故障庫進(jìn)行匹配，以求第一時(shí)間找到解決方案，該保護(hù)策略也可以認(rèn)為具備了一定的預(yù)判性與主動(dòng)性。本研究所闡釋的主動(dòng)保護(hù)策略與已有技術(shù)不同：第一，主動(dòng)管控策略關(guān)注設(shè)備為何產(chǎn)生故障，以及將要產(chǎn)生的故障，及時(shí)進(jìn)行策略調(diào)度。第二，該策略更關(guān)注系統(tǒng)本身的承受能力。第三，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備整體運(yùn)行狀態(tài)，在系統(tǒng)發(fā)生緊急狀況時(shí)，可以充分調(diào)動(dòng)系統(tǒng)資源以期望能快速解決系統(tǒng)故障，避免故障擴(kuò)散發(fā)生危險(xiǎn)狀況。

3.2 主動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的功能架構(gòu)

辨別和預(yù)測(cè)輸變電設(shè)備的安全性及其動(dòng)態(tài)安全是整個(gè)系統(tǒng)的安全主動(dòng)保護(hù)和控制的前提，要做到在故障發(fā)生前就預(yù)測(cè)到故障，發(fā)生時(shí)進(jìn)行報(bào)警和調(diào)控，對(duì)故障發(fā)生后的后果進(jìn)行控制。其中主動(dòng)保護(hù)和控制系統(tǒng)主要是通過對(duì)導(dǎo)致空中輸電線路故障的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得知，氣象災(zāi)害是導(dǎo)致故障的主要因素，根據(jù)這一規(guī)律，通過感知?dú)庀笄闆r和內(nèi)部電網(wǎng)的狀況來對(duì)將要發(fā)生故障的幾率進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后通過相關(guān)的制度采取措施來進(jìn)行預(yù)防。面對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障，可以通過相關(guān)的防護(hù)措施來判斷其他的線路的安全情況及其耐受能力，將整個(gè)線路的耐受時(shí)間進(jìn)行充分的利用，在這段時(shí)間內(nèi)來采取有效措施，進(jìn)而來阻止進(jìn)一步的故障發(fā)生。

4 結(jié)束語

總而言之，通過上述對(duì)電氣設(shè)備及其技術(shù)的優(yōu)化措施的討論知道，這些措施可以使電氣控制技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)更加成熟，使相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)得到更大的保障。所以，在今后的電氣控制技術(shù)的應(yīng)用中，為了可以將其作用充分發(fā)揮出來，相關(guān)人員應(yīng)該有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，為將來的電氣控制技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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