電氣工程中的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

高銘遠(yuǎn)

（珠海電力設(shè)計院有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐持續(xù)加快過程中，電氣工程的地位正得到顯著提升。然而，電氣工程能否穩(wěn)定運行，離不開繼電保護(hù)技術(shù)的支持。主要原因是繼電保護(hù)技術(shù)具備監(jiān)控、防御和調(diào)整功能，可以在電氣工程運行過程中進(jìn)行有效處理，將故障產(chǎn)生的影響降到最低。由此可見，在電氣工程中應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵。因此，研究此項課題，具有十分重要的意義。

1 電氣工程中繼電保護(hù)技術(shù)的主要特點

繼電保護(hù)技術(shù)在電氣工程中得到廣泛運用的主要原因是能夠在發(fā)生故障時進(jìn)行合理控制，不僅為相關(guān)人員開展檢修和維護(hù)工作提供充足時間，也能大幅降低故障對電氣工程造成的損失。由此可見，將繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用于電氣工程中顯得尤為重要。至于電氣工程中繼電保護(hù)技術(shù)的主要特點可以體現(xiàn)在多個方面，比如，在電力系統(tǒng)并聯(lián)運行過程中，若存在部分組件出現(xiàn)故障問題時，將會對電力供應(yīng)造成不同程度制約。在這種情況下，繼電保護(hù)技術(shù)的作用便能夠得到充分彰顯，也就是繼電保護(hù)裝置可以在極短的時間內(nèi)確定故障點，并快速消除故障，有效抑制故障蔓延的同時，也能大幅降低對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。因此，繼電保護(hù)技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用具備非常突出的高效性特點?；蛘?，繼電保護(hù)技術(shù)也擁有極為突出的選擇性特點，即當(dāng)電氣工程中出現(xiàn)故障時，繼電保護(hù)技術(shù)能夠結(jié)合實際情況，并將工程運行作為核心，科學(xué)控制故障點，確?？梢赃_(dá)到既能限制故障影響，也不會降低工程穩(wěn)定性的目的。

2 電氣工程中繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容

2.1 繼電保護(hù)裝置一體化

繼電保護(hù)裝置作為繼電保護(hù)技術(shù)的直接體現(xiàn)，能夠在保證電氣工程穩(wěn)定性方面占據(jù)著不可替代的地位。實際上，多數(shù)電氣工程的規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，想要充分發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)的價值與作用，必須要提高繼電保護(hù)裝置的投入量。然而，該方法也會大幅提升經(jīng)濟(jì)投入，極易對經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。因此，為了能夠更好地提升繼電保護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)裝置一體化（圖1）逐步得到廣泛關(guān)注和運用，可以有機(jī)整合多類資源的基礎(chǔ)上，依舊能夠發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)的作用。具體原理是先明確繼電保護(hù)裝置需要管控的所有部件，再有機(jī)整合各部件的模擬量，并集成于繼電保護(hù)裝置中。至于電氣量判斷需要利用邏輯準(zhǔn)則來實現(xiàn)，也就是對于電氣量的計算、評估等都有邏輯準(zhǔn)則來完成，故障分析能力可以得到大幅增強(qiáng)的同時，發(fā)送誤動的概率也能得到顯著控制。由此可見，繼電保護(hù)裝置一體化能夠在發(fā)現(xiàn)故障組件方面具備較高優(yōu)勢[1]。與此同時，繼電保護(hù)裝置一體化在發(fā)現(xiàn)和處理放效率方面也能夠得到大幅提升，主要原因是雖然傳統(tǒng)設(shè)置繼電保護(hù)裝置的方式能夠具備較高的保護(hù)作用，但是，由于各設(shè)備間的功能存在相互聯(lián)系的情況，該方法往往很難大幅提升操縱器的執(zhí)行效率，繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用也會受到明顯制約，甚至?xí)粩嗉觿≠Y源浪費問題。相較之下，繼電保護(hù)裝置一體化能夠?qū)⒛M量整合與邏輯準(zhǔn)則有機(jī)運用，可以顯著改善繼電保護(hù)裝置的執(zhí)行效率，確保可以快速發(fā)現(xiàn)、消除故障的基礎(chǔ)上，也能保證故障分析和診斷的準(zhǔn)確性。

圖1 綜合繼電保護(hù)裝置

2.2 融入自適應(yīng)控制的繼電保護(hù)技術(shù)

運用繼電保護(hù)技術(shù)過程中經(jīng)常會遇到非常復(fù)雜的情況，此時，想要確保繼電保護(hù)技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確消除故障，必須將自適應(yīng)控制技術(shù)融入繼電保護(hù)技術(shù)中，才能達(dá)到預(yù)期效果。畢竟，自適應(yīng)控制技術(shù)可以將控制器、控制對象以及自適應(yīng)器有機(jī)結(jié)合起來（圖2），可以確保在復(fù)雜環(huán)境下具備較強(qiáng)的應(yīng)對能力，還能在故障診斷率方面予以充分保證，故在繼電保護(hù)技術(shù)中融入自適應(yīng)控制是極其重要的方面。以廣東陽江局6.1 事故為例，從整體來看，產(chǎn)生主變跳閘的主要原因是主變低壓側(cè)刀閘燒毀所致，然而，經(jīng)過分析后可知該變電站的運行環(huán)境非常復(fù)雜，引起事故的因素也比較多。所以，想要準(zhǔn)確找找出引起主變低壓側(cè)刀閘燒毀事故的主要原因并有效控制故障影響，可以通過利用繼電保護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入自適應(yīng)控制技術(shù)來實現(xiàn)。因為自適應(yīng)控制技術(shù)是由多部分組成，可以依照不同情況進(jìn)行針對性處理，例如，對于上述事故的復(fù)雜情況，可以借助自適應(yīng)控制技術(shù)中的自校正調(diào)節(jié)器來對故障進(jìn)行評估，便于更好的找出問題所在。或者，利用自尋最優(yōu)控制系統(tǒng)提升對事故的控制力度，確保可以對主變壓器進(jìn)行充分保護(hù)。由此可見，將自適應(yīng)控制融入繼電保護(hù)技術(shù)中，能夠強(qiáng)化繼電保護(hù)技術(shù)對電氣工程穩(wěn)定性的保護(hù)作用[2]。

圖2 自適應(yīng)控制技術(shù)的原理

2.3 結(jié)合信息網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)技術(shù)

隨著科技得到飛速發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為各行各業(yè)不可缺少的部分，能夠成為獲得前行動力的關(guān)鍵力量。因此，在電氣工程中引用繼電保護(hù)技術(shù)時也應(yīng)當(dāng)重視與信息技術(shù)相結(jié)合，才能更好地發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)的作用，降低各類因素對電氣工程穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生的不利影響，例如，根據(jù)繼電保護(hù)技術(shù)具備的監(jiān)控和調(diào)整功能，可以通過與信息網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實現(xiàn)構(gòu)建更具時效性的主電氣設(shè)備管理系統(tǒng)。也就是將繼電保護(hù)裝置與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成緊密聯(lián)系，不僅能夠為工作人員管理電氣工程設(shè)備創(chuàng)造充足便利，也能在不同情況下，對存在故障問題的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，保證不會干擾電力系統(tǒng)正常運行的同時，也能對故障問題產(chǎn)生的消極影進(jìn)行充分抑制，避免造成更嚴(yán)重的損失?；蛘?，依照繼電保護(hù)技術(shù)具備的安全功能，將信息網(wǎng)絡(luò)與繼電保護(hù)技術(shù)相結(jié)合還能夠提升電氣工程的安全性，比如，當(dāng)變電站出現(xiàn)自動合閘或設(shè)備損壞問題時，可以由繼電保護(hù)裝置檢測、分析存在的問題，再借助通信接口經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至相關(guān)人員處，此時，專業(yè)人員便可根據(jù)接收到的信息針對性調(diào)整，并對電力系統(tǒng)的實時運行狀況進(jìn)行監(jiān)控。所以，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅能有效促進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用，還可以提高對繼電保護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的控制力度。

2.4 多元化的繼電保護(hù)技術(shù)

2.4.1 故障分析

隨著電氣工程建設(shè)力度持續(xù)加大，引發(fā)故障問題的因素也變得越來越多。想要更好的消除故障帶來的影響，利用多元化的繼電保護(hù)技術(shù)是不可缺少的方面。其中故障分析是典型代表之一，即利用繼電保護(hù)技術(shù)對電氣工程故障進(jìn)行分析，便于及時找出故障源頭，例如，可以在運用繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上，加入故障錄波裝置（圖3），從而快速找出故障源頭所在。具體原理是電力系統(tǒng)中存在故障問題時，輸電過程中會存在零序電流波形、三相電流等發(fā)生變化的情況。通過故障錄波裝置便可以將故障發(fā)生、失步、同步和異步震蕩等全過程進(jìn)行記錄，確保故障源頭可以得到進(jìn)一步明確[3]。至于運用該裝置時，必須對各項參數(shù)予以充分明確，才能真正達(dá)到故障分析的目的，比如，如果存在自動重合閘故障時，在形成的錄波圖中，零序電流值便能夠明確故障點存在的范圍。

圖3 故障錄波裝置

2.4.2 智能化控制

智能化控制對于電氣工程而言是極其重要的部分，畢竟，利用繼電保護(hù)裝置等進(jìn)行故障診斷和消除往往對人員的專業(yè)能力擁有較強(qiáng)依賴，若相關(guān)人員的專業(yè)能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時，便很難發(fā)現(xiàn)潛藏的隱患。因此，還需要將繼電保護(hù)技術(shù)與智能化技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)智能化控制的目的，才能增強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)的作用，提高對電氣工程的保護(hù)能力，例如，若電氣工程的穩(wěn)定性和安全性極易受到多方面影響時，可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、云計算和大數(shù)據(jù)等相結(jié)合，既能實時掌控不同類型的故障，促進(jìn)制定科學(xué)處理方案。也可以將已知故障作為基礎(chǔ)，分析、發(fā)掘更多能夠影響電氣工程穩(wěn)定性的因素，有利于在日常工作中合理制定預(yù)防措施?；蛘?，為了能夠提高繼電保護(hù)技術(shù)對電氣工程的保護(hù)作用，還可以在運用繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)等。主要目的是可以在出現(xiàn)故障時進(jìn)行及時處理，防止不斷蔓延的同時，也能快速發(fā)出警告，保證專業(yè)人員擁有充足的故障處理時。該方法的主要優(yōu)勢在于可以有效彌補(bǔ)人工無法第一時間發(fā)現(xiàn)、分析和處理故障的短板，也能避免因故障影響電氣工程穩(wěn)定性和安全性[4]。另外，具備相似特征的還包括安全告警系統(tǒng)，具體原理是將繼電保護(hù)裝置的動作指令作為基礎(chǔ)，結(jié)合智能化技術(shù)，可以實現(xiàn)根據(jù)繼電保護(hù)裝置的指令進(jìn)行針對性警示，并執(zhí)行不同級別的處理操作，確保可以快速阻斷故障蔓延的同時，也能為維修人員作業(yè)創(chuàng)造充足便利。

2.4.3 實時仿真系統(tǒng)

實時仿真系統(tǒng)多用于模擬系統(tǒng)的運行狀況，也就是在構(gòu)建全新電氣工程時，為了防止多類影響因素降低工程穩(wěn)定性，可以利用實時仿真系統(tǒng)（圖4）進(jìn)行檢驗。具體方法是先利用該系統(tǒng)對電氣工程的運行狀況進(jìn)行全方位模擬，檢驗是否存在設(shè)計缺陷或遺漏。然后再將繼電保護(hù)裝置與仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并加入不同運行故障處理措施和方案。期間，當(dāng)繼電保護(hù)裝置執(zhí)行保護(hù)動作時，相關(guān)人員便可以快速發(fā)現(xiàn)當(dāng)中存在的問題，并在詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上重新優(yōu)化保護(hù)措施和方案。需要注意的是，如果優(yōu)化后依舊存在故障問題，仍然需要進(jìn)行設(shè)置，直至電氣工程能夠穩(wěn)定、安全運行位置[5]。

圖4 實時仿真系統(tǒng)

3 結(jié)語

綜上所述，隨著電氣工程在社會發(fā)展中作用日益突出，所以，必須要對電氣工程中繼電保護(hù)技術(shù)主要特點擁有充分了解的同時，還應(yīng)當(dāng)深入研究繼電保護(hù)裝置一體化、融入自適應(yīng)控制的繼電保護(hù)技術(shù)、結(jié)合信息網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)技術(shù)、多元化的繼電保護(hù)技術(shù)等內(nèi)容，才能結(jié)合實際情況，有效彰顯繼電保護(hù)技術(shù)的價值，也能為不斷增強(qiáng)電氣工程建設(shè)水平創(chuàng)造扎實基礎(chǔ)。