電力系統(tǒng)自動(dòng)化改造中繼電保護(hù)研究

周曉波

摘 要：文章分析了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，介紹了電力系統(tǒng)自動(dòng)化中繼電保護(hù)的策略，詳細(xì)講述了電力系統(tǒng)自動(dòng)化中繼電保護(hù)的可靠性，其中針對(duì)切斷故障點(diǎn)、切除故障設(shè)備、保護(hù)裝置靈敏度等措施，制定了優(yōu)化方法，致力于促進(jìn)電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動(dòng)化;繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM774文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）09--02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.053

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，其自動(dòng)化程度也隨之升高，對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性提出了更高的要求。因此，要不斷提高電力系統(tǒng)的可靠性，才能保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，進(jìn)而促進(jìn)供電技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)是保證監(jiān)控設(shè)施系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，通過反映各個(gè)系統(tǒng)組成部分的真實(shí)情況，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以便工作人員及時(shí)排查問題，找到問題根源。當(dāng)電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生可能危及人們生命安全的問題時(shí)，繼電保護(hù)裝置可以阻斷電流通過，以便在第一時(shí)間將發(fā)生故障的元件阻斷，使傷害性降到最低，避免危害生命安全。繼電保護(hù)裝置對(duì)未發(fā)生障礙的設(shè)備也可以起到保護(hù)作用，避免某一設(shè)備損壞使整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)報(bào)廢的情況出現(xiàn)。電力系統(tǒng)在發(fā)生重大事故時(shí)，繼電保護(hù)裝置可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并發(fā)出警報(bào)，為工作人員節(jié)省維修時(shí)間，為維修和完善工作做好充足準(zhǔn)備。

2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中繼電保護(hù)的策略

2.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化建設(shè)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)影響著電力系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量，其通常會(huì)被安裝在變電站。通過保護(hù)錄波器接口進(jìn)行信息的采集和分析，將所采集的信息傳輸給有關(guān)部門，進(jìn)而形成電力系統(tǒng)相關(guān)的問題報(bào)告。自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員的監(jiān)測(cè)，防止工作人員疏于職守，對(duì)變電站的安全起到保護(hù)作用。

2.2 優(yōu)化自動(dòng)化設(shè)計(jì)

繼電保護(hù)自動(dòng)化是依靠電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的，要提高繼電保護(hù)自動(dòng)化的水平，改進(jìn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)低成本、高質(zhì)量的運(yùn)行目標(biāo)[1]。電力系統(tǒng)在制造自動(dòng)化電子設(shè)備時(shí)要提高電氣與機(jī)械之間的互動(dòng)，找到適宜的硬件技術(shù)，為繼電保護(hù)自動(dòng)化奠定基礎(chǔ)。

2.3 數(shù)據(jù)信息一體化

繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)有效的應(yīng)用，完全取決于與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，通過互聯(lián)網(wǎng)開展電力系統(tǒng)集測(cè)量、保護(hù)、數(shù)據(jù)信息和控制一體化工作，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的各個(gè)裝置一體化。利用一體化設(shè)計(jì)可以控制各個(gè)保護(hù)裝置的功能，保證電力系統(tǒng)發(fā)揮出更多的功能。電力系統(tǒng)可以采集到各種各樣的信息數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)和繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)要及時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)信息，防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要將所搜集到的相關(guān)信息傳輸給有關(guān)部門，并精確定位故障，方便維修人員第一時(shí)間進(jìn)行處理。

2.4 有效保護(hù)變壓器

變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，影響著電力系統(tǒng)的安全。電力變壓器的運(yùn)行，關(guān)乎電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。因?yàn)槠渥陨砭哂兄匾獌r(jià)值，一旦發(fā)生故障，會(huì)破壞電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了確保供電的可靠性，要嚴(yán)格控制其容量和電壓，并設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制。變壓器運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。尤其是大容量變壓器的損壞，嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)。因此，要及時(shí)優(yōu)化變壓器的保護(hù)配置，選擇性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。

2.5 智能化監(jiān)控系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開完善的智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，只有引進(jìn)先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)，才能推進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在監(jiān)控系統(tǒng)中，利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、過程控制單元等進(jìn)行分布性監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在發(fā)生異常情況時(shí)，通過智能化監(jiān)控系統(tǒng)的輔助，可以快速發(fā)布監(jiān)控信號(hào)，并對(duì)異常情況進(jìn)行有效監(jiān)控，從而有效監(jiān)督電力系統(tǒng)運(yùn)行情況。

3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中繼電保護(hù)的可靠性

3.1 切斷故障點(diǎn)

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)化裝置為解決故障問題而選擇的位置點(diǎn)，被稱為故障點(diǎn)。繼電裝置具有特殊的輸入特征量，并且有多項(xiàng)可靠性指標(biāo)。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障為可維修部分，那么在一定的條件下，繼電保護(hù)裝置可以調(diào)整特定功能的概率，之后再計(jì)算設(shè)備進(jìn)行無故障工作的平均值，并結(jié)合不同類型故障的調(diào)整時(shí)間，減少不可修復(fù)裝置的工作時(shí)間，避免了時(shí)間的大量浪費(fèi)，同時(shí)也增加了維修的成功機(jī)率，延緩了設(shè)備的平均使用壽命[2]。

電子系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)化裝置的電子式互感器在高于常規(guī)的電磁型互感器時(shí)，電子系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，自動(dòng)化裝置故障的修復(fù)率，與常規(guī)互感器的作用是相等的。在第二次回路時(shí)，自動(dòng)化保護(hù)裝置會(huì)使將銅電纜被通信網(wǎng)絡(luò)取代，其證明出現(xiàn)故障的方式是，通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值發(fā)生變化。當(dāng)繼電保護(hù)裝置基本指標(biāo)成功率超過正常值時(shí)，在電力系統(tǒng)500 m內(nèi)，自動(dòng)化裝置會(huì)選取一個(gè)點(diǎn)切斷故障點(diǎn)，以保護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 切除故障設(shè)備

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，相關(guān)設(shè)備一旦發(fā)生故障，繼電自動(dòng)化裝置會(huì)立即檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生故障的具體位置，將故障的位置信息和故障的類型，傳遞給相關(guān)工作人員。當(dāng)故障較為嚴(yán)重時(shí)，繼電設(shè)備在傳輸警示信號(hào)的同時(shí)會(huì)對(duì)故障所在的部位實(shí)施短時(shí)間內(nèi)切除指令，將失效的程度轉(zhuǎn)變成信號(hào)，傳達(dá)給維修人員，以便及時(shí)開展維修工作。故障發(fā)生模式及后果，如表1所示。

3.3 保護(hù)裝置靈敏度

繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置內(nèi)存在一個(gè)電子式的互感器，其具有多個(gè)獨(dú)特的光纖輸入口，在靈敏模塊中起到非常關(guān)鍵的作用。電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，光口的發(fā)熱量會(huì)影響電子式互感器，使采樣數(shù)值發(fā)生改變，之后采樣值將信息傳遞給自動(dòng)化裝置與繼電保護(hù)，自動(dòng)化裝置會(huì)切換工作方案，使繼電保護(hù)裝置調(diào)節(jié)成冗余方式，以保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。繼電保護(hù)機(jī)制可以通過互感器的數(shù)值變化，了解到各線路的運(yùn)行情況，并定位故障位置。通過繞組變形測(cè)試，可以有效檢測(cè)到繼電保護(hù)裝置的靈敏性。對(duì)應(yīng)靈敏度情況，如表2所示。

4 提升電力系統(tǒng)自動(dòng)化中繼電保護(hù)可靠性的措施

4.1 運(yùn)用冗余設(shè)計(jì)

冗余設(shè)計(jì)主要是指在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)自動(dòng)進(jìn)入安全保護(hù)模式，就算出現(xiàn)嚴(yán)重故障，也不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。相關(guān)工作人員在運(yùn)用冗余設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況和電力系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)，以保證電力系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值準(zhǔn)確，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.2 優(yōu)化繼電保護(hù)設(shè)備

完善繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置的管理制度，可以提高其穩(wěn)定性，保證了整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。要做到及時(shí)維修、保養(yǎng)繼電保護(hù)設(shè)備，實(shí)際的養(yǎng)護(hù)工作中，要嚴(yán)格遵循步驟進(jìn)行保養(yǎng)工作，要將設(shè)備的名稱和相關(guān)的部件進(jìn)行維修登記。在養(yǎng)護(hù)的過程中，要保證設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行速度，以免靈敏度發(fā)生影響[3]。電壓過低時(shí)，相關(guān)工作人員要立即檢查繼電保護(hù)設(shè)備的完整性，嚴(yán)格檢查繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行速度，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 強(qiáng)化裝置穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的主要作用是維護(hù)電路的正常運(yùn)行，并保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)正常。電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)人員可以根據(jù)變電所里的接地選線裝置發(fā)出警示，提升故障解決效率。自動(dòng)化裝置是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，但因?yàn)槠渚哂袕?fù)雜的實(shí)際構(gòu)造和過多的干擾因素影響其穩(wěn)定性。因此，要加強(qiáng)工作人員的數(shù)據(jù)校對(duì)工作，以保證其穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的逐漸擴(kuò)大，繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的地位也隨之提高，只有保證繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能提升電力系統(tǒng)的可靠性，保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

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[2] 楊洋.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置可靠性研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020，28（34）：78-79.

[3] 徐亞男，徐奎公.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2019（3）：122-123.