繼電保護自動化技術在電力系統中的應用研究

國能榆次熱電有限公司 張 錦

繼電保護自動化技術在電力系統中的使用優勢非常明顯，可有效保證電力系統供電工作的安全性，在產生供電安全隱患時可快速及時切斷故障點，防止故障擴大，造成更加嚴重的供電安全事故。隨著我國信息化技術的不斷向前發展，電力系統的研發及相關自動化控制技術的使用程度越來越高，并正在不斷朝著智能化、一體化以及數字化的方向上發展?，F階段我國電力系統的建設規?？焖贁U張，對各種自動化控制技術使用程度越來越高，電力供應效率和穩定性都得到了全面提升。但當前電力系統建設過程中仍存在一些問題，特別是繼電保護裝置的安裝和使用。通過繼電保護裝置的合理使用，可在發供電過程中遇到故障及時作出反應，確保供電系統可正常穩定工作。

繼電保護裝置在發展過程中，對先進的現代科技技術應用程度越來越高，其中主要包含計算機技術、網絡通信技術以及自動化控制技術等。繼電保護工作裝置通過現代化高新技術的應用，對電力系統的運行工作情況展開實時監測，當供電過程中電力系統產生故障時，可及時發出告警信號，同時還可發出相應的跳閘控制指令，斷開故障支路，有效防止故障點擴大，以免對發供電系統造成更大的損害和影響，可有效解決電力系統供電過程中產生的各種安全隱患問題，保證供電工作的正常進行[1]。

1 繼電保護技術應用中存在的主要問題

繼電保護自動化技術基礎設施不完善。繼電保護自動化技術在實際應用過程中，由于相關配套設施落后或對保護裝置了解程度低，使得其在實際應用中無法達到預期工作效果。同時，繼電保護自動化技術的使用并未建立起更加科學完善的應用體系，發供電企業單位內部對于專業人員的培養力度有所欠缺，造成繼電保護自動化技術在應用過程中的層次偏低，無法充分發揮出其價值和優勢。

繼電自動化技術的實踐性相對較低。為提供更優質的電力資源，很多供電企業單位針對繼電自動化技術的應用展開更加科學的管理和控制，但在實踐工作過程中某些工作的實際落實程度有所不足，進而造成繼電保護自動化技術，在使用過程中無法發揮出應有的作用。

繼電自動化技術的使用規模較小。繼電自動化技術在實際應用過程中，整體的發展工作規模相對較小，同時由于該項技術在使用過程中需更換很多新型號的設備，設備更換改造過程中，對于原有柜體設計、二次接線等均需要做到較大的改動，供電企業單位無法有效承擔大量的經濟和人工成本，因此造成繼電自動化技術的整體使用規模仍然有所偏低，在后續的發展過程中需要對這一問題進行有效處理[2]。

2 繼電保護自動化技術的使用工作優勢

實現繼電保護工作的網絡化。通過繼電保護自動化技術的有效應用，可充分實現繼電保護工作的網絡化模式，在保證數據安全的前提下，也對于電力系統的管理及自動化控制工作起到了非常關鍵的推動性作用和效果。繼電保護工作的網絡化發展是繼電保護技術實現智能化控制的重要基礎，同時也為電力系統的供電工作優化和完善提供重要的幫助。隨著繼電保護的網絡化發展，可有效保證繼電保護裝置，對電力系統實施實時性供電監控工作，保證供電系統當中各環節供電部件處于一種高度可控制的狀態，有效提高電力系統運行的穩定性和有更好的調節深度，保證電力系統供應在運行過程中更加穩定。

實現供電工作的智能化管理。在電力系統供電工作中，智能化管理工作對于繼電保護裝置的自動化發展所起到的作用非常明顯。一方面，隨著繼電保護自動化技術的優化繼電保護裝置的控制工作能力得到了全面提高，針對電力系統的發生的故障可快速做出相應的判斷，避免造成更大的經濟損失；另一方面，繼電保護自動化技術可方便供電系統的日常維護和檢修工作，基于電力系統智能化管理工作的全面落實，在進行電力系統的維修和維護過程中，可對相關安全隱患問題進行自動全面的分析排查工作，提高供電系統人員的工作效率，減少故障處理時間，為整個電力系統的正常供電工作打下良好的基礎[3]。

推動自適應技術的快速發展。自適應技術在使用過程中，主要指的是電力系統需要基于實際的供電工作狀態以及輸電工作效率進行實時性動態調整，通過降低輸電系統的損耗，合理配有功無功，調整系統潮流等方式提高輸電效率和穩定性，同時有效降低供電系統輸電過程中產生的電壓及頻率波動情況，在很大程度上提高了電力系統供電工作的穩定性。自適應技術作為一種先進的科技技術，可對電力系統產生的各種非正常問題及時作出反應，工作人員對電力系統運行工作過程中存在的安全隱患問題進行排查，有效簡化整個供電工作流程。

3 電力系統繼電保護自動化技術應用策略分析

3.1 在低壓配電設備中的使用

繼電保護自動化技術可用于設備接地及短路保護工作。在工作中如果變壓器內部繞組或套管等發生比較嚴重的短路故障問題，可通過高低壓側安裝的差動保護所反映出的電流不平衡、快速斷開變壓器各側斷路器來保護變壓器。而在變壓器所帶的負載設備產生故障問題時，可實現帶有一定延時的過電流保護及零序電流保護自動完成跳閘工作，既可通過上下級保護級差配合關系縮小停電范圍，又可保護變壓器本體不發生損壞。

繼電保護裝置非電量保護會使用瓦斯保護來做為變壓器內部故障的主保護。變壓器作為電力系統當中的重要能量轉換部件，在實際工作過程中承擔著較大的工作風險，由于變壓器工作中使用絕緣油作為冷卻介質，當變壓器絕緣油內部有氣體或發生由于接頭過熱，瓦斯保護可及時的通過預告信號通知檢修人員對變壓器進行檢查以分析異常原因。如果變壓器內部發生嚴重故障問題會造成大量的油氣沖向油枕情況，這時瓦斯繼電器會直接發生跳閘指令斷開變壓器各側斷路器，必要時啟動自動充氮滅火裝置，將變壓器油排空充入不可燃燒的氮氣，以防止變壓器發生火災。通過瓦斯保護裝置的有效應用可實現對變壓器油箱內部故障進行嚴格檢測，可及時發現存在的故障問題避免火災事故的產生，而更為先進的變壓器油色譜在線監測裝置可實時反映出變壓器絕緣油絕緣水平，對于故障預判及故障分析有良好輔助效果[4]。

繼電保護自動化技術在變壓器接地保護工作當中的應用效果也非常明顯。變壓器的接地保護裝置系統構成相對比較復雜，其中主要是兩側接地線位置的設置，同時使用零序電流保護技術方法對變壓器實施接地保護處理，有效提高變壓器的供電工作安全性和穩定性。

3.2 在電網運行維護工作中的使用

繼電保護自動化技術在實際應用過程中可以及時發現供電系統運轉過程中存在的各種故障：相關人員需要明確輸配電網在工作過程中的保護工作要求，盡可能選擇性能及可靠性較高的裝置，一般采用雙套保護來對電網輸電線路的展開保護工作；在繼電保護自動化技術的使用當中，須對整個電網的供電經過區域電力條件環境情況進行全面分析，有效提高繼電自動化技術的使用質量和效果；需對電力系統運行工作過程中的相關能量轉化因素進行掌握，須有效考慮到整個電力系統的能量轉換的作用與效果，有效保證繼電保護裝置的工作安全性和穩定性。

3.3 在線路接地保護工作中的應用

線路接地故障問題的出現，很可能會造成線路的零序電流快速提升，從而使繼電保護發生越級動作，造成大面積停電事故，此時需立即斷開問題支路的供電電源。有時為保證供電的連續性，繼電保護裝置會根據需要自動進行合閘操作，如故障點消失可繼續恢復可靠供電；而故障點依然存在，會加速斷開線路開關以減輕對整個電網的影響程度。當零序電流始終存在于持續穩定的運行工作系統中，其中的保護工作裝置會發出相應的警告信號。需針對供電線路的工作環境及天氣條件情況合理設置接地工作方法，常見的線路接地工作方法包含大電流型接地與小電流型接地兩種形式。

當電力系統使用大電流型接地方法時，由于零序電流分量相對較大，如果電力系統產生嚴重的故障問題，接地線需承載的電流量也就越大，很容易對接地線造成嚴重的破壞，影響繼電保護正常工作，只能使用切斷電源的方法阻止電流的流通，以此來減少線路工作負擔、減少設備損壞程度。如果在遇到電力系統使用小電流型接地的方法，供電線路產生短路故障問題，由于供電線路內部的電流量相對較小、對于供電線路的負載能力要求較低，繼電保護工作裝置可保持電源的正常供應，同時為電力系統控制室發出相應的告警信號，保證電力工作人員可及時對產生故障問題的供電線路進行整修和檢查，有效保證供電的連續性和穩定性。

3.4 在母線保護工作中的具體應用

繼電保護自動化技術在母線保護工作中主要分為差動保護與相位對比保護兩種形式。相位對比保護可有效提高母線環節的保護性能，差動保護具有完整性和一致性的工作特性。電流互感器設備需要統一設置在系統的供電線單元當中，且二次繞組需要和系統母線的側邊端口之間進行銜接，保證母線保護工作的有效性。差動保護主要是通過電流互感器設備對線當中的電流變化情況進行采樣，并將互感器安裝在差動區域，可對整個母線形成保護作用。這一方法主要用于大電流型接地工作當中，可對母線各支路的故障作出及時正確的反應，實現對母線的良好保護。

圖1 母線差動保護

3.5 在發電機保護工作當中的有效應用

發電機是電力系統中重要的機械能與電能轉換設備，現代大型發電機電壓出口電壓均在2萬伏以上，為了保證安全其外殼都進行安全接地。當發電機定子繞組與鐵芯間的絕緣破壞，會形成定子繞組單相接地故障。發生定子單相接地后，接地電流經故障點、三相對地電容、三相定子繞組而構成通路。當接地電流較大能在故障點引起電弧時，將使定子繞組的絕緣和定子鐵芯燒壞，也容易發展成危害更大的定子繞組相間或匝間短路，現在大容量發電機制作工藝復雜、價值高，損壞后檢修困難，這時就需要一套靈敏的、有100%保護范圍的定子接地保護裝置及時進行判斷，當發電機定子發生絕緣破壞時可以及時將發電機與系統解列，以保護發電機的安全。

同時，發電機轉子也是容易出現故障的部件，而通過在線式轉子接地保護、不斷進行轉子正負極對大軸接地電阻的測量，可及時發現轉子絕緣出現問題，根據接地點數量及阻值來判斷是通知檢修人員檢查還是直接將機組進行解列處理。同時發電機還有設置其它一些必要的保護，以通過阻抗測量、頻率測量、功角等方式來判斷發電機工作狀態是否在正常容許范圍，以防止發電機或原動機進入不正常的工作區間，來保證電網的穩定性。

4 結語

綜上所述，通過繼電保護自動化技術的合理應用，可有效解決發供電等一次設備在工作過程中存在的各種安全隱患問題，將故障點縮小在小范圍內，減少設備損壞程度，保證繼電保護裝置可發揮出應有的作用和功能，提高電力系統供電工作的可靠性和穩定性。