配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)研究

廉亞鋒

摘 要 當(dāng)前，在綜合國(guó)力帶動(dòng)電力行業(yè)發(fā)展的背景下，作為電氣安全穩(wěn)定運(yùn)行重要手段的多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)也得到了很大發(fā)展。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分，對(duì)于配電網(wǎng)的保護(hù)自然不容忽視。而在配電網(wǎng)的正常工作過程中，離不開多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)的支持，多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)作為繼電保護(hù)技術(shù)的重要組成部分之一，對(duì)于多級(jí)繼電保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究探討十分重要。

關(guān)鍵詞 配電網(wǎng) 多級(jí)繼電保護(hù)配合 廣域保護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）05-0024-02

2019年12月以來，疫情重創(chuàng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)，盡管在2020年之后各地復(fù)工熱潮之下國(guó)民經(jīng)濟(jì)大有恢復(fù)之勢(shì)，但是現(xiàn)階段我國(guó)又對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出了高質(zhì)量的要求，力求實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)，如此一來，對(duì)傳統(tǒng)的電力行業(yè)改革勢(shì)在必行。在對(duì)傳統(tǒng)電力行業(yè)進(jìn)行改革之前就必須對(duì)一些基本技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，而對(duì)于配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)研究便是其中重要一點(diǎn)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，沒有配電網(wǎng)的安全、有效運(yùn)行，電力發(fā)電廠生產(chǎn)出來的電能就難以運(yùn)送進(jìn)千家萬(wàn)戶和各類大、中、小工廠，進(jìn)而導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展停滯。

1 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)的概念與重要性

對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)的升級(jí)改造的方法是將智能技術(shù)引入其中，但是在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行智能電網(wǎng)改造升級(jí)的過程中，由于智能電網(wǎng)具備分布特點(diǎn)，這就導(dǎo)致供電設(shè)備處于交互運(yùn)行狀態(tài)，從而使得現(xiàn)階段的配電網(wǎng)對(duì)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)提出了更高的要求。[1]

隨著現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)中人類科學(xué)技術(shù)的快速不斷發(fā)展，多級(jí)繼電保護(hù)功能也得到更新。多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)就是在電力技術(shù)不斷更新迭代的時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物。由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮必然導(dǎo)致電力能源的需求量的增加，尤其是伴隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)很多大中型城市甚至出現(xiàn)了供電危機(jī)問題，特別是在城市帶地區(qū)，例如珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海等城市聚集群地區(qū)，電力供應(yīng)不足的問題嚴(yán)重影響了本地經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定性，電力企業(yè)也具備階段供電壓力。因此，在如此經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，在外部壓力和內(nèi)部要求下，為了有效緩解電力供應(yīng)帶來的壓力，電力企業(yè)必須認(rèn)真充分地重視智能電網(wǎng)的建設(shè)與維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的更新、升級(jí)與換代，而在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的更新、升級(jí)與換代的過程中對(duì)于配電網(wǎng)正常工作運(yùn)行的保障制度也不容忽視，因此就必須重視多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展和研究。而多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)作為現(xiàn)有多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)的主要技術(shù)之一，該技術(shù)的顯著的保護(hù)作用和完善的保護(hù)體系日益成為諸多電力企業(yè)的在配電網(wǎng)電力運(yùn)送的安全保障的關(guān)鍵。有效引入多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)，保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。[2]實(shí)際運(yùn)行過程中，若電網(wǎng)出現(xiàn)故障問題，多級(jí)繼電保護(hù)裝置可以及時(shí)反應(yīng)，并針對(duì)故障類型進(jìn)行預(yù)警，以便維修人員可以及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)，確保正常供電。在了解配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)之前應(yīng)該對(duì)多級(jí)繼電保護(hù)的基本工作原理有個(gè)簡(jiǎn)單的了解（如圖1）。

2 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)

2.1 單元件保護(hù)技術(shù)

單元件屬于多級(jí)繼電保護(hù)關(guān)鍵元件，應(yīng)采用如下保護(hù)技術(shù)：

（1）產(chǎn)電裝置保護(hù)。重點(diǎn)處理發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路問題，保護(hù)匝間電路。多級(jí)繼電保護(hù)措施應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，精準(zhǔn)計(jì)算，并檢測(cè)裝置運(yùn)行靈敏程度。多級(jí)繼電保護(hù)后備系統(tǒng)時(shí)，也應(yīng)研究機(jī)組承受情況，針對(duì)契合點(diǎn)制定合理技術(shù)方案。

（2）轉(zhuǎn)變電壓裝置多級(jí)繼電保護(hù)。轉(zhuǎn)換電壓期間存在勵(lì)磁涌流，情況比較復(fù)雜。因此在變壓器多級(jí)繼電保護(hù)期間，應(yīng)著重處理勵(lì)磁涌流，深入研究變壓器多級(jí)繼電故障問題，并制定相應(yīng)的解決方案。

（3）對(duì)交流電路進(jìn)行多級(jí)繼電保護(hù)。智能電網(wǎng)使用阻值較大的接地系統(tǒng)，系統(tǒng)波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致短路問題，無法及時(shí)處理距離保護(hù)，電路產(chǎn)生較大負(fù)荷。因此，應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)變壓器內(nèi)部故障問題。

（4）直流線路多級(jí)繼電保護(hù)。電路會(huì)產(chǎn)生難以確定的行波訊號(hào)，無法接收準(zhǔn)確信息，保護(hù)功能較差。因此，應(yīng)做好直流電路多級(jí)繼電保護(hù)工作，合理確定波速、母線接線方式等。

2.2 廣域保護(hù)技術(shù)

廣域保護(hù)技術(shù)的運(yùn)作模式是立足于廣泛收集電力各個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息基礎(chǔ)，系統(tǒng)預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)軟件信息，明確電網(wǎng)故障的具體位置，提高檢修質(zhì)量，具體包括以下幾種模式。

2.2.1 廣域集中式

系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置中心校，覆蓋整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)，確保廠站順利運(yùn)行。基本單元設(shè)置被保護(hù)裝置，集中處理所有信息完成故障判斷。此種模式的使用可以集中處理大規(guī)模信息，保證主機(jī)的安全處理能力。

2.2.2 IED分布式

IED分布模式具備靈活的保護(hù)裝置，無需過度依賴決策單元。但需要在信息交互過程中處理大量信息，需要設(shè)置良好的通信條件。

2.3 重構(gòu)技術(shù)

智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)提出了更多要求，為了有效適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式的變化，多級(jí)繼電保護(hù)應(yīng)可以進(jìn)行自我診斷與維護(hù)，促進(jìn)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。多級(jí)繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)元件失靈問題，采用重構(gòu)技術(shù)可以快速檢測(cè)故障，尋找替換元件，恢復(fù)電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)。此技術(shù)改進(jìn)了原有多級(jí)繼電保護(hù)系統(tǒng)，提高了自適應(yīng)力能力，應(yīng)用效果更為顯著。

2.4 電子傳感技術(shù)

智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要應(yīng)用智能控制設(shè)備，以有效管控系統(tǒng)元器件的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)揮設(shè)備的檢測(cè)功能。電力設(shè)備兼顧變電、發(fā)電、配電等各個(gè)環(huán)節(jié)，新型電子傳感器改進(jìn)了原有設(shè)備，增加了智能感應(yīng)功能，可以廣泛收集電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)維護(hù)檢修工作提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息，保證多級(jí)繼電保護(hù)工作的規(guī)模化發(fā)展。在保護(hù)發(fā)電機(jī)時(shí)，應(yīng)更多關(guān)注內(nèi)部短路線路，尤其做好匝間短路保護(hù)，在設(shè)計(jì)保護(hù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行整定計(jì)算，完成精細(xì)化處理。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行過激磁等保護(hù)判斷，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)的承受能力，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的有序運(yùn)行。[3]除此之外，還可以應(yīng)用光電流互感器與光電壓互感器，隔離高壓與弱電絕緣，減少占地面積。同時(shí)，引入光纖傳遞信號(hào)無電磁干擾等技術(shù)，降低二次電纜使用量，避免CT飽和問題，改善各類保護(hù)技術(shù)性能，顛覆保護(hù)應(yīng)用方式與應(yīng)用條件。

2.5 電網(wǎng)自愈技術(shù)

智能電網(wǎng)的關(guān)鍵特征便是自愈，其可以自行隔離系統(tǒng)中的某個(gè)元件，避免發(fā)生大規(guī)模的停電故障，并在少進(jìn)行人工干預(yù)或不進(jìn)行人工干預(yù)的情況下，短時(shí)間恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低經(jīng)濟(jì)損失。因此，電網(wǎng)自愈技術(shù)具備安全與經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，需要多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)具備更高的靈敏度，因此電力企業(yè)應(yīng)不斷改進(jìn)傳統(tǒng)的多級(jí)繼電保護(hù)配置方法，擴(kuò)大智能電網(wǎng)的研究范圍，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)采集的便捷化，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)計(jì)算流程。

2.6 通信技術(shù)

通信技術(shù)可以為傳感器傳遞各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保證智能電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)作用的發(fā)揮。多級(jí)繼電保護(hù)系統(tǒng)需要在雙向通信系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與校正，以自動(dòng)復(fù)位故障。同時(shí)，通信技術(shù)可以提供多級(jí)繼電保護(hù)基礎(chǔ)服務(wù)，連接不同類型的智能電子設(shè)備，由主站進(jìn)行統(tǒng)一管理，合理利用多級(jí)繼電保護(hù)裝置，減少資源浪費(fèi)的同時(shí)監(jiān)測(cè)擾動(dòng)因素，實(shí)現(xiàn)多級(jí)繼電保護(hù)系統(tǒng)無功補(bǔ)償功能，提高多級(jí)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行性能，降低故障發(fā)生幾率。[4-6]

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)作為保障電力運(yùn)送過程安全的關(guān)鍵技術(shù)，不光為配電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保障，也是在經(jīng)濟(jì)新發(fā)展態(tài)勢(shì)下，我國(guó)大力對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造的背景下，建設(shè)和完善智能化、自動(dòng)化、信息化電網(wǎng)的關(guān)鍵舉措之一。因此，我國(guó)電力企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員要努力發(fā)展多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)，努力發(fā)展多級(jí)多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)，抓住主要矛盾的主要方面，努力研究多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)，只有抓住了關(guān)鍵，我們才能更好地建設(shè)和完善配電網(wǎng)的多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)。

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