電力系統中繼電保護自動化的應用

李大友

湖南皓熠機電設備有限公司 湖南 長沙 410000

1 繼電保護自動化技術的概述

伴隨著我國社會的不斷發展，電力行業也取得了較為顯著的成果以及進步，與其相匹配的電力系統建設事業也在快速推進，專業領域的先進技術也得到了全面的研發和升級，卻讓我國電力系統的電力運輸效率獲得了前所未有的提高，為我國現代社會建設以及經濟持續增長帶來了巨大保障。但在實際電力系統建設的過程中，仍舊會遇到諸多的問題和缺陷，尤其是繼電保護裝置安裝的過程中，時常會出現一定的不足。在這當中的繼電保護裝置作為不可或缺的重要零部件，必須要發揮持續穩定的保護效果，促使電力系統能夠安全穩定的運行，避免各類電力系統運行故障的狀況出現，也能及時為其提供防護和解決策略，讓電力系統能夠持續穩定的供應電能，為社會各類經營生產提供支持。伴隨著我國繼電保護裝置的持續發展，各類新型科學技術已逐步應用其中[1]。例如：當前較為熱門的計算機技術，網絡通訊技術以及微電子控制技術，將這些先進科學技術有效的整合，隨后再融入到繼電保護裝置當中，能夠讓現代化繼電保護裝置具備自動化的運行效果，促使未來的電力系統保護裝置能夠實現自動化的管理目標。在自動化技術的加持下，繼電保護裝置能夠對電力系統的實際運行狀況進行動態化的監督，電力系統出現運行故障問題時，繼電保護裝置便會立刻發揮自身作用，避免電力系統出現癱瘓的狀況，盡最大可能降低故障問題所帶來的損失。另外，通過繼電保護裝置的應用，能夠讓電力系統運行過程實現精準化管控效果，一旦電力系統運行出現故障問題就會及時報警，切斷電力系統的電源供應，降低電力故障所帶來的不利損害，讓電力系統當中的各類故障問題得到靈活的解決。

2 電力系統對于繼電保護裝置的自動化技術要求

2.1 繼電保護裝置的結構

如果在電力系統持續運行的過程中出現了故障問題，繼電保護裝置就會直接控制斷路器，電力系統當中的各項電源輸送設施也會自動停止運行，為后續電力系統故障問題的探查工作和維修工作帶來便利條件，避免故障問題出現時電力系統仍舊運轉對于各個輸電設備所帶來的巨大沖擊，避免更大的安全故障問題出現。通常情況下，在繼電保護裝置設計以及生產的過程中，專業的技術人員會對不同功能區域進行合理的劃分，在這當中包括取樣單元、處理單元、控制單元、操作電源、比較鑒別單元以及執行單元六部分。取樣單元主要是發揮著電氣隔離的作用和效果，實時對繼電保護裝置傳輸信號進行讀寫和分析，比較鑒定單元能夠將給定單元信號和取釘單元信號準確劃分，設置為不同分區，從而提升處理單元各類信號指令的獲取效率和獲取準確性。處理單元鑒定以及信號接收的過程中，便能夠同步完成各類信號的對比和處理，隨后還會結合實際狀況，針對機電設備的應用性質、組合方式作出恰當合理的防護。

2.2 具體標準

在繼電保護自動化技術實際運用的過程中，其設備能夠對電源進行動態化管理，從而對其提供相應的保護效果。實際上，繼電保護裝置具備以下幾點功能和作用。第一，具備較高的靈敏度，能夠及時定位故障的發生位置和故障的具體性質。第二，具備較強的速動性，繼電保護裝置實現自動化技術升級，大大提升了自動繼電保護裝置各類故障問題的處理速率和響應及時性，極大的改善了以往電力系統的運營維護水平。第三，進一步提高了電力系統繼電保護裝置的應用可靠性，各類故障問題的發生概率和風險性持續降低，而實現自動化處理，也不需要過多的人力資源投入。

3 應用繼電保護自動化技術的作用

圖1為電力系統繼電保護與自動化技術專業就業區域分布。可知，電力系統繼電保護專業的就業前景非常廣泛[2]。

圖1 電力系統繼電保護與自動化技術專業就業區域分布

3.1 加快自適應技術發展速度

在電力系統持續高壓高負荷運轉的過程中不可避免的會出現故障問題，而后續的故障問題處理則需要對故障問題的發生區域進行定位，這就會應用到自適應技術。完善電力系統繼電保護裝置的自動化技術水平，其裝置能夠實時對電力系統的運行環境作出調整和梳理，從而讓各個環節的運行效果更具銜接性，更具關聯性，提升電力企業的經濟利潤，加快自適應技術的研發速率。

3.2 拓寬網絡化發展空間

為了能夠讓機電自動化技術恰當合理的運用，相關技術人員要收集海量的數據信息，通過對各類數據信息的分析和處理，優化繼電保護裝置自動化技術的處理水平，使其形成一套完整的互聯網體系架構。為此，繼電保護裝置自動化技術升級的過程中，其自身網絡化也要不斷的擴展和更新，同時還要讓網絡化模塊當中的各項技術具備更強的針對性和更豐富的應用空間，更加全面的為各個目標人群提供恰當合理的服務。

3.3 推動智能化發展趨勢

自動化技術的廣泛應用是現代社會逐步朝向智能化發展的基礎同時也是智能化發展的過渡階段，智能化技術的有效運用，能夠針對極為復雜的運行任務進行細致梳理，及時發現電力系統運行當中存在的不足和缺陷，隨后還會制定較為恰當合理的解決意見，讓電力系統運行的穩定性大幅度提高。

4 繼電保護自動化系統設計

4.1 新型繼電保護自動化應用系統設計

在各類新型繼電保護自動化技術應用以及系統設計的過程中，相關技術人員可基于硬件設計以及大數據算法，從而組建出最為新型的繼電保護應用系統，在繼電保護裝置的加持下，讓電力系統具備自動化運行效果，閉環測試能力，大大提升機電設備的工作水平。在實際開展大數據模型設計工作的過程中，相關工作人員可運用數據挖掘技術，對繼電器應用過程當中的故障問題進行全面檢測，從而實現電力系統的優化設計目標。

結合圖2當中的信息內容可以發現，繼電器輸出信息往往是源自于多個方面，這就需要相關工作人員在多種應用當中獲取繼電器保護和運行數據信息，在大量數據信息檢測的過程中，能夠快速的將故障信息特征提取出來，隨后再將其進行數據的全面融合。但由于繼電器輸出信息往往都是宏觀數據，所以在應用系統當中，還會和故障信息轉換單元進行連接，在其轉換的過程中會將模擬信息轉化為數字信息，這就需要工作人員將其與A/D轉換模塊進行連接，讓數據信息達成識別和轉換的效果[3]。

圖2 總體架構設計示意圖

4.2 硬件技術設計

開展硬件設計工作，相關工作人員會應用ARMCortex-M3處理器對繼電器的實際工作狀態進行準確分析，完成繼電器狀態持續檢測過程，其檢測原理架構示意圖如圖3所示。

圖3 繼電保護硬件設計

結合圖3當中硬件結構設計模式能夠發現，ARMCortexM3控制芯片能夠將多套硬件結構科學有效的聯系起來，從而組建出一套完整的繼電保護自動化系統，提升各類數據信息的傳送速率，讓系統的反應更加快捷。得益于該套芯片自身具備的較強計算能力，所以能夠和以太網控制器全面組合，將各類重要信息順利快速的傳輸到指定位置當中，為后續相應的信息處理以及命令執行提供便利條件，達成多條信息共同分析傳輸的效果，同時兼顧了海量數據處理，高強度檢測能力的應用效果。

5 繼電保護自動化技術在電力系統中的應用

5.1 電網運行維護

在我國電力系統當中，輸變電電網往往發揮著不可替代的重要作用，輸變電電網運行是否具備較強的穩定性，這直接決定了電力系統的整體運行質量和運行水平。而在繼電保護自動化技術在電力系統當中應用過程中，能夠有效規避電氣故障問題的發生概率，從根本上提升輸變電電網運行的安全性。因此，在實際運行的過程中，相關技術人員必須要全面了解電網對于繼電保護裝置安裝工作的各類基本需求，還要結合相關法律法規選擇較為適當的靈敏度、響應速度以及穩定性效果。除此之外，相關工作人員要充分考慮輸電電網的自身的運行實際狀況，通過對輸變電網建設區域的地質信息以及氣候信息收集以及勘探，制定出恰當合理的電磁信號干擾問題解決策略，讓繼電保護自動化技術應用更具合理性，使其技術應用方案水平進一步提高，即使是在特殊條件下，繼電保護裝置也能正常的運行和工作。

5.2 發電機繼電保護

通常情況下，電氣系統在組建的過程中往往會包含大量不同種類的電氣設備，而在這些電氣設備當中發電機往往會起到核心作用。如果電力系統當中發電機設備出現故障問題，那么電力系統就無法持續運行，而發電機最為常見的故障便是定子組匝間短路問題。該種故障問題會造成短路位置的發電機組以及相關的設備自身溫度快速升高，當其溫度超出規定范圍后發電機內部的絕緣層就會喪失應有作用，進而導致發電機無法正常運轉。要想從根本上將該種問題有效解決，相關工作人員就要針對發電機安裝較為完整的繼電保護裝置，一旦發電機出現了瞬時短路故障問題，繼電保護裝置就會迅速切斷發電機的能源供應，讓發電機停止運轉，避免短路事故對發電機的結構造成沖擊，同時繼電保護裝置還能及時交故障問題信息以及故障的具體發生位置反饋電力系統監管部門。發電機故障問題往往是多種多樣的，如果發電機故障問題出現在低負荷狀態下，那么其故障問題主要會呈現出絕緣擊穿狀況，如果在此期間繼電保護裝置能夠將電源中斷，并及時發出警告信息，避免發電機組遭受不必要的破壞。

5.3 變壓器繼電保護

變壓器裝置在電力系統持續運行的過程中往往發揮著不可替代的重要作用，是電力系統運行體系當中的基礎部分，相關工作人員必須要強化變壓器設備的繼電保護能力，從而大大降低電力系統運行過程安全故障的發生概率。針對變壓器設置繼電保護裝置，需要對其運行過程中的短路故障問題進行排查，還要結合以往瓦斯故障的發生特點作出恰當合理的監管和排查，提升接地裝置的保護水平。事實上，變壓器裝置在日常運行過程中出現較為頻繁的便是短路故障問題，相關工作人員要對短路故障問題的具體發生因素進行分析，隨后將自動化繼電保護裝置安裝到電流元件以及抗阻元件當中，讓變壓器裝置的電壓電流運行效果更加安全穩定。另外，變壓器系統在持續運行的過程中必須要安排專業的技術人員對其油箱溫度進行動態化監管，如果變壓器的油箱溫度快速升高，就會引發大規模的瓦斯爆炸，所以還要為其匹配相應的瓦斯保護自動化設備，密切監視變壓器設備的具體運行狀態。

5.4 在線路接地保護中的應用

在電力系統持續運行的過程中，其部分設施不可避免的會暴露在室外環境當中，而與外界接觸的線路也往往是電力系統的關鍵部分，裸露在外部環境的輸電線路需要配備較為完整的繼電保護自動化技術，在繼電保護自動化技術的加持下，裸露在外部環境的輸電線路能夠持續穩定的高效運行，避免各類風險事故問題的頻繁出現。由于現代化電力系統的電能傳輸具備較高的穩定性要求，但由于外部自然環境的因素以及地理環境的因素會對輸電線路產生不利侵害，所以電力系統部門的工作人員必須要為其打造一套較為完整的接地裝置，相關技術人員還要結合輸電線路的具體工作環境以及天氣條件特點，設置較為科學合理的接地方法。目前，大多數電力系統接地裝置在設置的過程中，都會采用大電流以及小電流接地策略，不同形式的基地策略必須要和地形地貌特征進行匹配，提升接地裝置的實際應用效果。大電流型接地裝置應用過程中, 其裝置當中的電流通過量往往相對較高，所以一旦電力系統出現故障，那么基地線路瞬時電壓就會快速增加，使接地線路出現極為嚴重的負荷，這就會導致接地線路內部結構遭受極為嚴重的沖擊。在此過程中，應用繼電保護裝置能夠立刻切斷電能輸入，迅速降低接地線路內部的電壓值，降低接地線路的電流負荷，避免持續高壓對接電線路內部結構的損害，有效延長接地線路的運行壽命。另外，如果該區域電力系統保持小電流接地模式，當其接地線路出現短路故障問題時，其輸電線路的電流就會快速降低，而為了保證接地線路電流能夠持續運行，繼電保護裝置就會自動發出警告信息，相關工作人員便會對問題進行處理和解決，讓輸電線路恢復正常運轉狀態。

6 總結

在當前社會背景下，高新科技得到了全面的發展，在各個行業當中也獲得了有效的推廣，而電力行業作為我國生產經營當中不可或缺的重要部分，通過融入繼電保護自動化技術，能夠大大提高電力系統運行的穩定性，所以相關技術人員要不斷優化繼電保護自動化技術的應用模式和應用效果，充分發揮出技電保護自動化技術的故障問題防護作用，從而為電力系統帶來更高的保護和支持，推動我國現代化經濟建設持續穩定的健康發展。