電力系統繼電保護中的自動化措施研究

趙鴻翔 王毅舟

摘要：電力系統的主要構成有發電、配電、電器設備等系統。在其運行過程中，各方面因素都會影響其運行穩定性，因此就需要尋找更加安全、可靠的方法確保系統的穩定運行，以保障電力傳輸的質量。當前，計算機、網絡、微電子等技術獲得空前發展，這些科技也給繼電保護水平的提升提供穩健的支撐，深入研究繼電保護自動化技術，對電力系統而言具有重要的基礎和保障作用。

關鍵詞：電力系統;繼電保護;自動化措施

一、繼電保護自動化概述

社會科學技術的發展推動了電力系統繼電保護裝置技術的創新應用。在電力系統中，微電子技術廣泛應用，改變了外圍各種器件使用的性能，減少了成本支出。在施行電子元件計算時，CPU會起到重要的影響作用。它在完成指定保護作用的前提下，實現對其他動作的保護，形成一個具有多功能作用的控制裝置，從而利用裝置的科學運行，保證繼電保護更好的應用。從結構上看，它涉及測量、邏輯與執行模塊三個組成部分。測量模塊的使用基本功能包含對電力系統內部電流、頻率等相關運行的檢測，通過邏輯模塊實現數據的傳輸。邏輯模塊是對數據進行分析處理，從而做出合適的指令。執行模塊是負責為指令執行提出可靠的保護措施。

二、電力系統繼電保護中的自動化方法

（一）通過微機方式

微機保護是計算機保護和繼電保護的主要途徑，在電力系統中開始逐步使用，但具有一定的挑戰性。這種保護措施依托強大的數學運算和邏輯處理能力，對電力系統的運行方式、狀態進行實時監控，對電力系統而言，借助微機技術精確的檢測、處理功能，能夠獲得一定的提升。

（二）提升電力元件保護措施

電力元件在電力系統運行中發生故障時，或者線路以及發電機出現故障時，繼電器保護裝置就能夠產生作用，避免故障大范圍蔓延，應該提前設置預防措施以及安全預告，在適當的時候對電力系統故障進行控制，以免造成較大的人身財產安全問題，這是自動化的繼電保護防范措施，也是防范措施體系的集合體，執行元件、比較元件、感受元件是電力系統最主要的元件。針對電氣元件的保護主要就是使用前保證其質量，使用過程中給予及時的維護，使用后合理的銷毀等方面進行優化，使用前選取有相關資質的進貨商進貨，確保電力元件的質量。使用時工作人員要定期及時檢查配件的運行狀況，促進電力系統可持續發展。

（三）發電機繼電保護的應用

發電機是電力系統的核心，主要為系統運行提供動力，其周邊也必須安裝相匹配的繼電保護自動化裝置。自動化技術在發電機中的應用主要表現在兩方面，其一消除發電機失磁故障。繼電保護裝置作用于發電機中時，主要將后者的相位、中性點以及電流作為保護對象，使其在電機運行中不會出現失控現象。發電機有時會處于單向接地狀態，如果電機內部出現過電流，電機會面臨被燒毀的威脅，相關人員可以開啟繼電保護裝置，對其實行繼電接地保護。另外繼電保護裝置會將定子繞組匝間作為保護對象，因為該對象在運行中容易出現短路故障，該故障會引起一系列的隱患，比如溫度飆升，燒毀元件，進而使絕緣層絕緣失效。其二備用保護。定子繞組負荷正常，發電機才會處于穩定運行狀態，否則繼電保護裝置就要發揮用武之地，對其實施保護。這種保護主要出現在繞組負荷較低的情況，當故障隱患剛出現時，保護裝置會使電源處于斷開狀態，使開關閘處于非閉合狀態，同時還會對相關人員發出預警通知，另外還會實施過電壓保護，使絕緣處于安全狀態，不會形成擊穿事故。發電機外部也會出現短路現象，針對這種故障，保護裝置采取的保護措施主要為過電保護。

（四）在母線保護中的應用

在當前電力系統的運行過程中，繼電保護自動化技術中母線的保護需要根據實際情況進行分析，將其劃分為差動保護和相位保護兩種。不同類型的應用在形式與作用上都存在很大不同，從而對其做出正確的理解與區分，這是保證繼電保護自動化技術實現的基礎?？偟膩碚f，差動保護的特點是在母線的元件上設置特點、變化一致的電流互感器。二次繞組與系統母線發生連接后，可再將繼電保護裝置安裝在系統母線差動位置，從而實現對母線的保護。因此，繼電保護自動化技術在母線的保護中非常關鍵。

（五）使用冗余技術優化設備可靠性

對整個繼電保護設備安裝環節的優化可以有效提高繼電保護設備的容錯率，而冗余技術則是優化硬件的有效措施之一。冗余技術是指當繼電保護設備內部出現錯誤指令時，系統會自動對指令進行判斷，消除錯誤指令，降低錯誤操作對于繼電保護設備的負面影響。從實際應用情況來看，冗余技術能夠有效改善繼電保護設備的拒動率，提高設備的運行效率，即便是在繼電保護設備出現錯誤運行的情況下，也可以通過冗余技術將錯誤運行問題表示出來。一般情況下，冗余技術的參數設備需要參照繼電保護設備的實際應用情況，要確保其達到各項參數的基本指標。冗余技術的應用成本較低，且實用價值較高，目前得到了廣泛的使用，該項技術可以幫助電力企業使用最小的成本預算取得最大的效果。

（六）提高客戶機自動化程度

繼電保護有兩種形式，主機、客戶機。客戶機一般設置在變電站中，對變電站錄波器端口執行保護和管理命令，把設備的故障數據分類收集后給予傳輸到上層主機中。在系統運行正常的情況下，客戶機實施不間斷檢測，收取來自設備的數據，自動分析系統檢測時間段的運行質量。繼電保護自動化客戶機能僅僅能夠檢查、收取并分析電力系統的運行情況的功能，還能夠對員工的操控指令實施監測，如果命令執行者出現誤操作的情況，觸發報警裝置，員工能夠及時改正糾偏，保障系統準確科學的運行。自動化客戶機在電力系統繼電保護的過程中還可以對遠端主站進行適當的攔截，在遠端主站就可以接收到來自變電站運行時出現的問題和異常，即使自身設備不能進行正常的操控，可以通過請求遠端主站來完成監控變電站的運行情況。

三、繼電保護自動化技術的未來發展的展望

新時期，生產力獲得極大地解放，科學技術在不斷提升，根據研究，筆者認為未來繼電保護自動化技術的新變化主要有以下三點：一是朝著更加智能化方向發展。當前人工智能成為時下各大科研院校院所的研究熱點，技術也逐漸成熟，在繼電保護自動化領域諸如神經網絡、邏輯及遺傳算法等將會不斷引入和使用，這會不斷放大繼電保護系統的功能，當前一些復雜的問題也會迎刃而解。二是網絡化是繼電保護的又一重要發展方向。具體而言，繼電保護可靠性的不斷提升可以借助網絡技術來實現，在繼電保護裝置中使用該技術能夠實現保護的網絡化，這是今后繼電保護自動化技術發展的重要方向。三是計算機化是繼電保護技術發展的必然要求。設備的性能及故障處理的速度一直以來都是繼電保護自動化技術所追求的，未來可以借助計算機技術而實現，以此提高電力系統運行的穩定性。

四、結論

綜合來看，電力系統是關乎社會發展的關鍵系統，無論是對于人民群眾的生活還是工作學習均會形成直接的影響。因此，提高電力系統的運行穩定就成為了電力企業必須去思考的問題。而繼電保護設備是確保整個電力網絡穩定運行的基礎所在，加強對于繼電保護設備運行可靠性的研究具有一定的現實意義。

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