電力系統繼電保護的探究

鄭華

摘要：繼電保護裝置在維持電力系統各環節正常運行過程中起著重要作用，一旦電力系統出現故障，對應的繼電保護裝置將第一時間找出故障位置，對故障問題進行分析，是確保電力系統安全、穩定運行的重要環節。本文對電力系統繼電保護裝置進行研究，通過對電力系統機械與微機繼電保護整定值計算、制定繼電保護檢修策略，實現電力系統機械和微機繼電保護優化，為電力系統的保護配置優化提供參考。

關鍵詞：電力系統;繼電保護;機械;整定值;

中圖分類號： TM77文獻標識碼：A

0引言

近年來，我國大力推進電力系統的建設，并加強信息的安全防護。為提高電力系統繼電數據的解密正確率，建立電力系統安全防護體系架構，結合多層次的安全管理，補充管理信息數據庫的信息節點，增強電力系統繼電保護的性能，提高繼電保護裝置的研制水平，對我國電力發展具有重要意義。電力系統主要由用電設備、發電機組、變壓器等組成，為保證電力系統的正常運行，通常還會增加具有控制、保護、測量功能的裝置。在正常工作中電力系統主要作用是負責為配電站生產電能，運送電能，將電能分配到各個用電設備中[1]。在電力系統中每個環節一般是共同運行的，因此當其中某一環節出現故障問題，將會造成整個電力系統發生故障，電能無法正常供應，對人們的生活造成影響，甚至影響著社會的有序發展。在供電系統中，繼電保護裝置在電力系統正常有序運行中起到至關重要的作用，其性能決定著供電系統安全有序運行，因此在安裝過程中既要保障系統運行時精度，又要致力于提高可靠性能的提升。

近幾年，在工業生產制造領域逐漸應用了各項創新技術，電力系統發展走向科技化、智能化，且建設規模以及建設范圍也在不斷增加。隨著自動化水平的不斷提高，電力系統的操縱也愈發困難。對繼電保護裝置各項性能的要求也越來越高[2]。如果用傳統的物理實驗方法和理論研究進行繼電保護裝置的實驗，將會有一些局限性。若根據研究成果將其應用于實際，則會由于技術尚未達標而存在一定的安全隱患，可行性較小，為此進行電力系統繼電保護研究。

1電力系統繼電保護整定值計算

在監控和管理供電數據過程中，電力系統對網絡具有較強的依賴性，任何數據安全問題都可能導致重大事故，基于此，主要采用對采樣數據進行加密的手段對建立電力系統安全進行保障。通過對繼電保護裝置運行情況進行分析得出，各保護元件在電力系統中處于孤立狀態，并假設各保護元件是不同保護原理的組合，每個保護元件對應一個保護定值[3]。設保護定值為，電力系統中的所有保護裝置定值集合。對于機械與微機繼電保護整定值計算實質上是求解定值集合中的每個元素，對于的計算可用如下公式表示：

（1）

公式（1）中，（）表示機械與微機繼電保護整定值計算人員根據整定計算的相應條件、繼電裝置類型以及保護方式，將數據結果與整定計算準則系數結合。對于不同的整定導，可靠性系數、返回率系數、分數系數等也隨設備大小而異。（）表示機械或微機繼電保護裝置的設備運行參數，屬于裝置自身固有的物理參數，不會隨著電力系統的運行變化而發生改變，看作常數;（）表示在電力系統運行過程中發生變化后，繼電保護裝置所能感應到的變化量。將公式（1）中的各個參數均可看作是多對一的映射，則當公式（1）中的各項自變量發生變化時，相應的因變量也會隨之發生變化。公式（1）中的和均屬于離散的分連續數值，因此最終計算得出的整定值也屬于分連續性的數值結果。

根據以上定義和計算，可在電力系統運行模式改變或電力系統所有設備參數改變時，計算出機械保護或微機保護的整定值，利用該方法還可自動對系統的變化進行自適應計算。因此，無論電力系統中各個機械或微機發生怎樣的變化，變化始終符合整定導則中自變量的變化取值范圍，因此在對機械或微機繼電保護整定值求解時，可直接找出公式（1）中各項自變量的變化情況，再根據公式（1）計算，得到電力系統在新的運行環境中各個機械及微機的繼電保護整定值。通過建立電力系統繼電保護系統，利用安全代理對眾多功能進行集成，實現了安全代理的管理。

2電力系統繼電保護檢修策略

根據繼電保護整定值將繼電保護檢修策略劃分為狀態檢修策略、定期檢修策略和故障檢修策略三種策略。對不同故障類型、故障原因、故障后果等進行綜合分析，選擇適合的檢修模式。針對電力系統的特點，抓住主要矛盾，采用時序分析的方法，對同一統計指標的數值按其產生的時間順序進行排序，推導變化規律，在此基礎上，對后續繼電保護數據進行合理估計與計算。繼電保護裝置故障分析表如表1所示。

根據故障造成的影響的嚴重性，將其劃分為三種不同等級，根據表1中得到的不同故障類型特點，電力系統繼電保護可能會出現誤差發生位移的問題，導致故障發生的頻率逐漸增加，在正常情況下，故障頻率通常是較低的。發生誤差位移時，需要結合定期檢修、故障檢修和狀態檢修等方法的優勢，采用自保檢修、運行巡檢和停電檢修三位一體的綜合檢修方法，可有效解決上述出現的問題。取代傳統的過分依賴定期檢修的做法。微機保護中多數偶發故障可采用自檢的方式進行檢修，保證故障危險度降低。鑒于目前微機保護自檢率高，因此結合停電檢修方法，應當更加關注電力系統中繼電保護的第二回路絕緣以及設備交接連接處可靠性的問題，對二次回路進行接線端子固定，絕緣檢測，回路清理等維修項目。繼電保護裝置故障失效問題多為變形失效問題，更適合采用狀態檢修的方法解決。通過檢修人員對繼電保護進行運行檢修，更加及時地找出故障發生的具體位置，防止故障問題進一步加重形成功能性失效。

3實現電力系統機械和微機繼電保護優化

按上述電力系統繼電保護檢修策略，在此基礎上，首次優化了機械式和微型機械式電力保護中就地保護的定值調整。采用縱向連接設置方法，對就地保護模型進行簡化處理，因此本文通過信息交互技術，實現了就地繼電保護的定值整定。為了確保電力系統在運行過程中的可靠性，在設計時需要根據設備的基本運行原理，自動設定各設備的運行參數，選擇各運行設備的參數范圍。同時，采用上述提供的計算方法可以自動采集繼電保護裝置的信息，并在電力系統中存儲各種元器件和在運行中充分讀取各種參數。電力系統機械和微機變壓裝置的保護采用站域備用保護模式，以變電站為核心，利用網絡信息技術采集設備采集運行過程中的各項參數，實現了對變電站電流、電壓等數據信息的有效采集。再次考慮繼電保護穩定性問題，站域保護模式可以針對整個變電站由于錯誤動作引發的嚴重安全故障問題。對于由誤動引起的故障問題，可使故障保護與現場保護相互協調，實現兩者的協同保護。通常站、域保護在實際應用中應采用較為合理的系統單元，并作為繼電保護行為的依據。

采用計算機系統建立安全保護體系，在客戶端安裝本地安全代理，在服務器端采用安全代理服務器，在協議棧中增加安全傳輸層，在通信兩端增加安全傳輸層，為數據的安全性提供了保證。與此同時，考慮到系統終點站的負荷情況，站域后備保護和現場保護相互配合，通常證明電力系統出現了故障問題，需要將其與就地保護相互協同，實現有效的繼電保護作用，并完成對周圍相鄰斷路裝置的開路。在一定程度上，降低了電力系統發生故障現象的概率，并有效地防止了由于通信導致數據傳輸時效性低的問題，將故障問題限制在可控制的范圍內。

4結束語

當電力系統用數字計算機求解潮流問題的初始階段，人們對其要求較低，而數字計算機的內存容量較小。隨著電力系統規模不斷擴大，逐漸形成了十分復雜的網絡結構。繼電保護在電力系統中有效地保證電力系統安全穩定運行，提供優質電能，在一定程度上避免電力系統故障，是保證電力系統正常運行的重要一環。因此，對電力系統繼電保護進行研究，對監測電力系統繼電保護裝置的運行狀態，具有重要意義。從目前繼電保護在我國的發展情況看，電力系統繼電保護的進一步研究應側重于擴大其應用范圍等方面，為其后續發展提供一定的理論依據支撐。

參考文獻

[1] 范文杰， 肖湘寧， 陶順. 計及繼電保護動作的電壓暫降評估[J]. 電力電容器與無功補償， 2019， 43（3）：129-136.

[2] 李煜磊，江淵. 電力系統繼電保護不穩定的原因分析及事故解決方法分析[J]. 中國設備工程，2019，54（04）：111-113.

[3] 徐長寶，王玉磊，趙立進，等. 基于信息趨勢預測和組合賦權的智能變電站繼電保護系統狀態模糊綜合評價[J]. 電力自動化設備，2018，38（01）：162-168.