電力系統自動化繼電保護裝置及其測試技術

鐘和洪

摘要：繼電保護是一種可以檢測出電力系統中的故障或異常狀況，并發送警報信號以隔離和消除故障的技術。在實際使用中，有必要準確地對保護部件的工作條件進行分類，并根據故障前后的電氣物理量的變化來確定故障是發生在保護區內還是保護區外。自動化繼電保護裝置可以判斷電力系統的故障，采取及時有效的措施，減少重大安全事故的發生，確保電力系統的穩定安全運行。

關鍵詞：電力系統;自動化;繼電保護裝置;測試研究

1.繼電保護的概述

在電力系統的運行過程中，對變壓器、發電機和輸電線路等進行保護是極其重要的，如果對系統及其元件保護不及時，有可能導致整個電力系統的癱瘓。在實際操作中，通常采用有觸點的繼電器對系統和元件進行有效保護，使整個系統運行正常，這種保護的方法人們稱為繼電保護。當電力系統在運行過程中發生故障或者出現異常情況時，繼電保護裝置就能在最短的時間內自動從系統中切除故障部位，或者發出警報信號。值班的工作人員根據系統發出的警報信號對故障進行跟蹤并查找故障的根源，從而避免設備遭受更嚴重的破壞，或者對相鄰地區的供電造成更大范圍的影響。

2.電力系統繼電保護裝置的作用

繼電保護裝置按照組成可以分為測量部分、邏輯塊、中央處理模塊及輸出部分，具有故障檢測、報警和保護切斷的作用。運行原理是利用測量部分對電力系統中的電壓和電流進行檢測，及時發現系統中的異常情況，將測量得出的信息傳遞到邏輯器中，對數據和信息進行分析比較，通過中央處理模塊執行相關命令，輸出指令，實現操作。當系統出現故障時，輸出指令可以實現報警和切斷線路操作，降低系統故障對電力運行的影響。

2.1故障檢測

電力系統運行過程中，繼電保護裝置通過感應裝置測量系統電壓和電流，將檢測后的數據與正常數據進行對比，如果出現異常，繼電保護裝置判斷系統是否出現故障，再進行下一步操作。

2.2自動報警

繼電保護裝置的中央處理模塊對數據進行采集和信息分析處理，判斷系統是否出現故障，并根據故障的嚴重程度和故障發生位置發出報警信號，通過調度數據專網上傳故障位置和類型信息，便于工作人員及時維修。

2.3保護切斷

合理應用計算機技術和信息技術，可以實現系統的自動保護切斷。當系統出現故障時，為避免故障造成嚴重后果，可自行斷開系統，在故障解決前阻止系統運行，減小故障造成的影響。

3.自動化繼電保護裝置測試的實施

3.1自動化繼電保護裝置的測試指標

在測試繼電保護裝置的過程中，首先，注意的是平均故障時間。平均故障時間是繼電保護裝置可以正常工作沒有出現故障的時間，為了計算該時間，需要統計繼電保護裝置的正常工作時間。其次，是平均故障恢復時間。平均故障恢復時間與平均故障時間相對應，也就是繼電保護裝置由于某種原因而發生故障，然后從故障到恢復的時間，從而計算出故障的平均恢復時間。最后，是效果程度。效果程度是繼電保護裝置是否可以在運行過程中發揮應有的作用和作用范圍，該指標可以表明繼電保護裝置在電力系統中的作用。

3.2自動化繼電保護裝置的測試要點

在自動化繼電保護裝置的測試過程中，當測試繼電保護裝置的平均故障時間時，可以采用定數截斷法進行測試，以確定繼電保護裝置的故障時間。從測試結果可以看出，截斷失效數的范圍應在4～7之間選擇。

3.3保護配置方案

以WBH-801T2-DA-G作為測試設備，這種設備具有功能齊全、電源保護全面的特點，主保護CT與后備保護CT相同，方便了工作過程，這種設備具有以下功能：（1）擁有自己的故障識別系統，并已獲得發明專利，并通過判斷開放數據組合，對空投過程中的變壓器故障及時做出反應，并采取保護措施;（2）該配置受電流影響較小，可以輕松實現增量式差動保護，具有強大的抗CT功能，可以快速響應一次側負載和故障情況，保護設備和人身安全，并可以采取適當的措施;（3）在差動保護過程中，反應足夠快，因此可以在很短的時間內完成保護措施，以防止產生副作用。通常，發生重大故障時，操作時間少于20ms，一般金屬故障操作時間在30ms以內;（4）由于其具有高靈敏度，在變特性差動保護過程中發生重大故障時，可以做出快速響應并采取削減措施，以確保設備正常運行;（5）設備采用多種濾波算法，確保電子互感器采集回路的正常運行，防止異常數據采集對保護設備的誤導，從而影響繼電保護裝置的正常運行。

3.4統一建模的繼電保護測試裝置

電力系統變得越來越復雜和智能，微機型智能繼電保護測試設備的類型也越來越多樣化，用于組件保護、線路保護、輔助保護，智能配電網絡終端和測量控制的各種測控裝置不斷出現。在這種情況下，有必要提供一個集成的自動測試平臺。使用一臺主機控制多個測試儀器一起工作，每個測試儀器調試一臺保護裝置，并且在測試之后，每個測試儀器都會通過數據通信將測試結果發送到主機，以創建記錄文檔。結合保護性測控單元的條形碼識別系統，歷史記錄將變得更加完整。這種調試方法最大程度地減少了調試人員的工作量，并可以同時測試多個測試對象。在調試之前，中央控制PC對每個測試儀執行單獨的遠程配置，將測試計劃提交給測試儀并設置測試標準。在調試過程中，測試儀器的調試過程是集中監控和管理的。調試后，為每個測試的裝置創建調試報告，并將其存儲在數據庫中。因此，在整個系統調試中，只需要一個管理人員控制中央PC，就可以同時完全自動化地調試多個設備。此類系統的開發主要在于繼電保護測試設備的各種I/O接口插件以及整機測試模型的組態軟件。基于數字化繼電保護裝置的硬件架構實現這樣的系統并不難，關鍵是為整機測試模型配置軟件的開發。

4.結語

電力系統中，繼電保護裝置是重要的安全裝置，它可以對系統進行故障自動檢測并實現自我斷開保護電路，迅速報警提醒工作人員維修，以盡快恢復系統，對提升電力系統運行質量具有重要意義。了確保電力系統的穩定運行，還需要對繼電保護裝置進行測試，加深對電力系統繼電保護裝置的了解，充分發揮對電力裝置的保護作用，并加以推廣，從而促進電力行業的健康發展。

參考文獻

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