繼電保護自動化技術在電力系統中的應用研究

劉永志

（濱州學院，山東 濱州 256600）

0 引言

隨著國民經濟建設的愈加繁榮，社會各行各業對于電力資源的需求量大增，直接造成了電力系統運行負荷地不斷增加。在現階段的電力系統保護中，繼電保護裝置發揮了重要作用，其穩定性及可靠性將直接影響到電力系統的正常運行。

1 電力系統的發展特點及自動化繼電保護的意義論述

1.1 現階段電力系統的發展特點及現狀概述

1.1.1 內部結構改造初見成效

在全新的經濟發展時期，傳統的電力技術及系統已經不能滿足社會快速發展的需求，因此，在社會需求及技術進步的推動之下，我國的電力技術尤其是電力系統的自動化技術獲得了快速發展，不僅提高了電力企業的生產效率，也推動了我國電力系統結構的優化調整，近些年，我國電力系統的改造愈加快速，并取得了較好的成效，使得電力系統的內部結構變得簡單、高效的同時，也極大的提升了其功能。

1.1.2 電力系統操控一體化程度不斷加深

在計算機、網絡以及自動化等技術的推動之下，現階段我國電力系統的智能化及自動化程度有了顯著地提高，從而加速了電力系統操作一體化的發展進程。而操控的一體化不僅使得電力系統的操作更加簡便，也在很大程度上提高了輸電效率。不僅如此，將自動化及計算機等技術應用融合于電力系統中，利用計算機來控制電力系統的各個環節，還能減少電力企業對人力資源的以來，極大地解放勞動力，更能及時發現突發情況并發出報警，從而使突發狀況得到及時處理，促進了電力系統預警機制的完善。

1.2 在電力系統中應用繼電保護自動化技術的意義及作用

電力系統對于社會各方面發展的重要意義有目共睹，隨著社會需求的不斷增加，電力系統的負荷也逐漸增大，而且在電力輸送的過程中很容易發生電壓不足的現象，而一旦出現電壓過低，甚至是直接出現了短路，不僅會直接影響到該區域內用戶正常的生產生活，也會造成整個電力系統運行的不穩定，嚴重的甚至會造成電力系統的癱瘓，進而引發一系列問題，帶來生命、財產的損失。而要想提高電力系統運行的穩定性，就要能夠及時準確地發現安全隱患并進行處理，現階段能夠解決這一問題的最好方法就是繼電保護自動化裝置的使用[1]。繼電保護自動化裝置已經逐漸成為了電力系統中重要的組成部分，它能夠在不影響其正常運行的前提下，對整個電力系統的故障進行自動排查，提高排查的效率及準確率，并能有選擇性地檢修某些故障，不僅提高了系統運行的自動化反應能力和運行效率，也能更好地保護其它的電氣設備。

2 電力系統中繼電保護自動化技術的發展

2.1 內涵概述

電力系統的繼電保護指的就是利用一定的技術手段對正在運行中的電力設備進行保護，通過建立一定的標準及指標對運行中的各種線路以及設備等的安全性能進行評估，判斷其工作狀態，及時發現運行中可能存在的問題及出現的故障，并采取合理的方法做出及時地應對，保證系統的正常運行。隨著用電規模的不斷擴大，電力系統逐漸發展成為了一個龐大的網絡體系，其間包括的線路及設備的數量十分龐大，要想對所有的線路及設備進行監督檢測，就需要設置許多套保護系統，而且為了保證這些系統能夠正常發揮作用，還要保證他們的相互獨立性，盡可能保證最佳的繼電保護效果[2]。

繼電保護自動化裝置就是通過自動化技術實現繼電保護的自動化運行，其應用目的是為了實時監測電力系統的運行狀況，并對做出快速反應，采取合理的措施進行處理，保證電力系統的安全穩定運行。在實際的應用中，繼電保護的自動化技術通常會與其他的技術結合起來應用，以發揮更大的作用來保障工作效率，保證電力系統的線路及設備等的安全性。

2.2 原理分析

繼電保護自動化技術就是在原有的繼電保護的基礎上通過對自動化等技術的運用增加了其自動化運行的功能，也就是通過合理的技術控制，對于電力系統發生的故障能夠通過告警、跳閘等方式進行隔離或切除，從而保護整個系統及其運行狀態。在電力行業及相關技術不斷發展、進步的持續推動下，繼電保護自動化技術發展迅速，功能愈加強大，除了上述功能之外，它還能通過對保護目標運行相關信息的收集，更加清晰地掌握電力系統的運行狀況，為各種運營方案的選擇及使用提供信息支撐；也能隨時根據監控結果調整和修正各種功能參數，保證繼電裝置能夠更加準確、高效地處理各種電路故障。

2.3 應用現狀

隨著社會經濟的發展以及各項高新技術的實踐應用，我國的電力系統也在不斷完善，其性能有了顯著的提高，運行的穩定性與安全性都較之前有了較大的改善。電力系統的繼電保護裝置也由傳統的熔斷模型發生了極大的變化，隨著各項技術的引入、融合，各種新材料在這一領域發揮了獨特的作用，現階段我國的繼電保護主要采用的是電磁、晶體以及集成電氣等方式，不僅更好地保證了繼電保護的穩定性，也加快了電力系統信息化的進程，提高了系統運行的安全性及效率，使我國的電力企業獲得了更大的發展。

3 繼電保護自動化技術在電力系統中的應用

3.1 在變壓器保護中的應用

作為電力系統中較為核心的組成部分，變壓器發揮的作用十分重要，不僅能優化系統運行流程，提升其穩定性，也能對系統中的設備運行故障加以規避，保證系統能夠始終處于良好的運轉狀態。所以，要時刻關注變壓器的工作狀態，保證其正常運行。其一，短路保護。繼電保護自動化系統發現線路中發生了短路故障時，電壓器會阻擋通過的電流，而當系統發現有電流通過時就會控制跳閘，直接切斷電流，以保證變壓器的安全，進而保證電力系統的安全及運行。其二，瓦斯保護。自動化裝置還能夠實時監測變壓器在油箱中產生的氣體，因為如果電力系統發生故障，就會引發電弧放電現象，使得油和絕緣材料發生分解，從而釋放出有害氣體。而繼電保護自動化系統能夠自動檢測有害氣體，一旦發現就會及時切斷電源，不僅能保護變壓器的安全，還能夠發出警報，對故障線路進行切斷處理，從而對電力系統的安全提供保障[3]。其三，繼電保護自動化系統還可以為變壓器提供接地保護，通過對通過變壓器電流的直接控制，使電壓變成零序電流，并采取相應的零序保護動作，確保不接地的變壓器時刻處于零序電壓的環境下。

3.2 在網絡母線保護中的應用

其一，相位保護。通過綜合對比整個電力系統運行中相位方式之間的差異性，能夠對母線的運行狀態及工作性能進行綜合評估，從而加強對電路的控制，一旦系統出現了故障，保證能夠及時切斷電路，對母線進行保護。其二，差動保護。在母線元件之上設置電流互感器，通過檢測互感器之間的變化和特點是否一致來判斷是否需要對母線采取保護措施，如果互感器出現了過大的差動，那么就通過控制系統及時切斷電路，對母線實施保護。

3.3 在接地保護中的應用

不同的電力系統所采用的接地方式也不盡相同，概括來說電力系統的接地方式主要可以分為小電流和大電流兩種。而接地方式不同，采用的保護方式也會不同。小電流接地保護的方式主要針對的是小電流電路中較為輕微的小型故障，具體的保護方式就是在發現故障后發出預警，然后由檢修工作人員進行故障的排查及檢修；而大電流接地保護則主要是針對電流比較大的電路，一旦發現有故障產生，就會立即切斷電路，以防安全事故的發生[4]。

3.4 在發電機保護中的應用

發動機同樣在電力系統的安全運行中發揮著較為重要的作用，保護好發動機，也能更好地保護電力系統的安全性及穩定性。其一是重點保護的方式，也就是在發動機內部的相關保護裝置上安裝定子繞組，當匝間產生短路或者發生其他故障時，保護裝置就會啟動，將發電機中的單相接地電流控制在合理的范圍內，同時還能保護發電機的縱聯差動，通過融合發電機中性點內的電流及調整相位高度等措施來達到保護的目的；其二是備用保護的方式，當電力系統的運行出現了低負荷狀況時，發電機出現絕緣擊穿的幾率極高，而繼電保護自動化系統可以及時切斷電源并發送警報，從而保護發電機。

4 電力系統中繼電保護自動化技術應用的問題及發展趨勢

隨著電力技術的不斷發展及完善，電力系統的穩定性獲得了快速地發展，出現故障的頻率大大降低，運行的安全性及穩定性都有了較高的保障。但是一些前期建設的電力系統，因為使用的時間較長，其線路及設備的質量及性能都發生了變化，出現老化及電磁干擾的概率較高，這些問題會引發繼電保護裝置的反應，出現誤動故障及拒動故障等問題，對于繼電保護系統的及時反應及應對會產生極大的影響。所以，在繼電保護自動化技術的發展及應用過程中還應該詳細分析和了解影響繼電保護裝置穩定性的因素，然后采取合理的方式加以控制，保證繼電保護的有效性[5]。

隨著各種高新技術的不斷進步發展及應用，繼電保護自動化技術的未來發展將呈現出以下幾大趨勢：其一，智能化，隨著人工智能技術應用的逐漸普及，模糊邏輯算法、神經網絡等人工智能技術將逐漸在繼電保護的自動化進程中發揮重要作用，使繼電保護自動化系統能夠更加準確地判別故障，且能夠智能化地去解決復雜問題；其二，網絡化，通過計算機網絡技術的應用，能夠在整個電力系統中主要設備的繼電保護裝置之間建立繼電保護裝置網絡，從而提高繼電保護的可靠性。

5 結論

在經濟發展及技術革新的推動之下，計算機與網絡技術、自動化技術等都獲得了快速地發展，進一步加速了繼電保護自動化技術的發展與創新，在電力系統保護中發揮的作用也愈顯重要。