電力系統繼電保護自動化分析

劉博 崔良

摘要：眾所周知，繼電保護在電氣設備運行中起至關重要的作用，它不僅保護設備本體的安全，而且還保障生產的正常進行。為確保繼電保護動作的可靠性，繼電保護整定工作要求相當嚴密。從技術上說，實現電網繼電保護綜合自動化系統的條件已經成熟，無論是變電站客戶機對保護信息的搜集、信息的網絡傳輸還是調度端服務器對EMS系統共享數據的讀取、故障及穩定分析計算，都可得到解決。本文探討了電力系統繼電保護自動化策略。

關鍵詞：電力系統;繼電保護;自動化;策略

隨著電力行業的蓬勃發展，各類家用電器以及大型工業機械化用電設備的不斷推出，使得人們對于電能的依賴性與需求量越來越高，這也在一定程度上增加了電力系統的工作量以及工作壓力。電力系統中的繼電保護，不僅可以保證電力的正常運行，還可以快速有效的排除系統故障，減少安全事故的發生。目前，繼電保護的自動化以其準確、可靠、速度快等優勢已經被各行各業廣泛應用，所以，為了進一步提高繼電保護自動化的性能，促進電力行業的發展，深化對其自動化的研究是必行之路。

1.電力系統自動化繼電保護技術概述

1.1繼電保護自動化的含義

電力系統中的繼電保護工作是保障整個電力系統正常穩定運行的重要系統，其自動化技術在整個系統中主要起到了兩點保護作用：一是，當電力系統在正常運行的過程中出現運行故障時，繼電保護系統中的繼電裝置就會對這一故障迅速的出現反應，并將故障部位的設備或者是零件從電力系統中切除出去，從而保證電力系統的其他部位不會受到故障的影響，防止故障范圍擴大，降低故障的影響力度。進而保證整個電力系統的正常運行。二是，電力系統在正常運行的過程中出現運行故障時，繼電保護系統中的電力保護裝置就會發出故障警報，提醒相關工作人員能夠在第一時間得知故障情況，并及時的對發生故障的設備或者零件進行緊急處理。另外，如果故障問題較為嚴重，工作人員還可以申請對整個電力系統停電檢修，從而有效的保證整個電力系統的安全運行，防止由于電力系統中的一些小故障或者小問題而降低了輸送電的品質。進而有效的解除電力系統中的安全隱患。

1.2 特征

繼電保護技術具有自身顯著特征，滿足電力系統自動化運行需要，在實際應用中也具有良好效果，例如發展迅速、質量好、效果佳、應用廣。目前我國繼電保護技術取得突飛猛進

的發展，產品質量不斷提高，得到人們認可。在電力系統當中，繼電保護技術基本實現全面覆蓋，產品也得到廣泛應用，發揮重要作用。另外，繼電保護的技術新，功能越來越完善，數字更加準確，更能滿足實際工作需要，有著廣闊的前景和發展潛力。

1.3 作用

在實際運行中，繼電保護技術發揮著十分重要的作用。當出現供電故障，線路不能正常運行和工作時，會導致電流增加，電壓下降情況發生，整個系統運行中出現不正常現象，與設計值存在不相符合的情況。而繼電保護裝置能夠自動切斷線路，實現對供電系統的有效保護，確保供電穩定進行。另外電力系統正常運行時，繼電保護技術能監視電路設備，及時反饋相應的數據，為工作人員了解電網運行提供參數，并采取相應的改進和完善對策，使得整個電路更加穩定地運行。

2電力系統繼電保護自動化策略分析

2.1 完成事故分析及事故恢復的繼電保護輔助決策

當系統發生較大事故時，由于在較短時間內跳閘線路較多，一般已超過了繼電保護能夠適應的運行方式，此時保護可能已處于無配合狀態。此時進行事故恢復，不僅需考慮一次運行方式的合理，還需考慮保護是否能夠可靠并有選擇地切除故障。借助電網繼電保護綜合自動化系統，可分析當前運行方式下保護的靈敏度及配合關系，并通過遠程改定值，完成繼電保護裝置對系統事故運行狀態的自適應。以CSC-121A型數字式綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置為例：裝置包括綜合重合閘、失靈保護、死區保護、充電保護、三相不一致保護等功能元件，可滿足一個半斷路器接線中綜合重合閘和斷路器輔助保護按斷路器裝設的要求。對于一個半斷路器接線方式，無論是中間斷路器還是邊斷路器，裝置的軟硬件都是相同的。

2.2與計算機系統相結合

利用網絡資源共享的特點，建立更加完備的故障分析及檢驗校準體制，為繼電保護裝置有效地運行提供技術保障。在繼電系統的運行中，我們要把單一的繼電保護裝置作為整個電網系統中的一個終端設備，保證整個系統上的所有繼電保護裝置數據處理是一體的，通過故障信息的反饋整理、網絡資源的獲取，及時上傳繼電保護裝置，用于構建完善電力系統等。

2.3充分利用電力電子功能實時采集， 處理數據

眾所周知， 以前機電型、半導體繼電保護及自控設備的數據采測、處理， 其速度、精度， 尤其故障突出時的采測與現在計算機數字比電子測量差距很大， 特別超高壓系統、高海撥、巨量輸送時， 根據分布電容， 諧波產生， 系統與振蕩特性， 只有計算機、電子測控網絡通信等“3C” 功能充分利用于各種數據采集、處理， 數字化微電子繼電保護才能符合各種電網特點的安全、可靠要求。根據國際技術發展， 數據采集、處理以DSP 功能為硬件平臺基礎， GPS 實時性對測數據復制， 在高性能CPU 復件處理過程中， 確保各種輸電線、主設備及輸變電站、發電廠電源的安全、可靠、實時、經濟。該數據平臺的采樣頻率較高。并可有變頻采樣功能， 抗御干擾、電磁兼容性功能較強， 據數據實情實施數據窗移動技術， 并對各被保護對象運行態的一排預測、速判、容錯復判奠定何靠墓礎。這些國際先進技術充分適應中國及國際電網， 研發高性能數據采集、處哩平臺十分關鍵， 是電力自動化系統及掛電保護安全、可靠創新特點、要求基拙。

2.4 實現對各種復雜故障的準確故障定位

（1）單端電氣量行波測距原理（A）型。在被監視線路發生故障時，故障產生的電流行波會在故障點及母線之間來回反射。裝設于母線處的測距裝置接入來自電流互感器二次側的暫態電流行波信號，使用模擬高通濾波起濾出行波波頭脈沖，記錄下所示的暫態電流行波波形，根據到達母線的故障初始行波脈沖S1與故障點反射回來的行波脈沖S2之間的時間差△t來實現測距。

（2）兩端電氣量行波測距原理（D型）。根據裝于線路兩端測距裝置記錄下行波波頭到達兩側母線的時間，則可計算出故障距離。兩端測距法只使用行波波頭分量，不需考慮后續的反射與投射行波，原理簡單，測距結果可靠。但兩端測距的實現要在線路兩端裝設測距裝置及時間同步裝置（GPS時鐘），且兩側要進行通訊交換記錄到的故障初始行波到達的時間信息后才能測出故障距離。利用來自電流互感器的暫態電流行波信號，不需要特殊的信號耦合設備。使用獨立于CPU的超高速數據采集單元，記錄并緩存暫態行波信號，解決了CPU速度慢，不適應采集處理暫態行波測距信號的困難。裝置可儲存最新的10次故障的測距結果及4次故障電流波形，設有掉電保護，所有記錄數據在裝置失電時均不丟失。得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測越準確，調度端數據庫中，已儲備了所有一次設備參數、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS系統的數據，可獲得故障前系統一次設備的運行狀態故障發生后，線路兩端變電站的客戶機可從保護和故障錄波器搜集故障報告，上送到服務器。調度端服務器將以上信息綜合利用，通過比較簡單的故障計算，就可確定故障性質并實現準確的故障定位。

3結語

電力事業發展迅速，使得社會經濟發展和人民生活生產隨著電子計算通信技術的快速發展而發生巨大改變。為此作為電力工程人員要認清形勢，敢于創新，大膽革新，不斷的提升電力企業的質量，確保電力系統安全、穩定運行，為人們正常用電創造良好條件。

參考文獻：

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