繼電保護自動化技術在電力系統中的應用

徐婷婷

（國網江蘇省電力有限公司如東縣供電分公司， 江蘇 如東 226400）

0 引言

在電力系統中，繼電器的穩定安全運行對于繼電保護系統的可靠性至關重要。因此，為了確保繼電保護設備的品質，必須進行高強度的全面高效檢測，以更好地為電力系統提供安全保障。隨著科學技術和信息技術的發展，人們逐漸認識到自動化測試技術能夠有效提高檢測水平。

1 繼電保護自動化技術的原理

電力系統的穩定性和安全性是決定其供電質量的關鍵因素。隨著科學技術和信息技術的發展，人們逐漸認識到自動化測試技術能夠有效提高檢測水平。因此，為避免電力事故的發生，我們必須采取有效的管理和技術措施，以確保電力系統的穩定和安全。目前，在我國電網中出現的問題是很多的，其中最主要的就是繼電保護問題。通過將原有的繼電保護技術轉化為自動化的繼電保護技術，并采用預警、跳閘等手段，實現對電力故障設備的切除或隔離，從而有助于維護電力系統的穩定性。隨著我國科技水平的提高，繼電保護自動化技術水平也在不斷提升，為保障電力系統安全穩定運行提供可靠依據。隨著電力行業的蓬勃發展，繼電保護自動化技術已逐漸走向成熟。為了保證電力系統的穩定，就必須加強繼電保護自動化系統建設。圖1 所呈現的是繼電保護自動化技術的操作機制。該技術將繼電保護系統與計算機網絡相結合，利用網絡通信手段，實現了電網調度中心和變電站之間的聯系以及控制管理。通過收集與保護對象運行相關的信息，企業的監控體系能夠對電力系統的運行狀況進行深入分析，從而為管理者提供具有決策性和全面性的數據。因此，需要做好電網繼電保護設備的管理和維護工作。為確保繼電裝置各個電路的故障得到妥善處理，必須對其功能數據進行實時調整和修改[1]。

圖1 繼電保護工作原理

2 電力系統中繼電保護自動化的作用

2.1 接地保護

在電力設備的運轉過程中，接地線路是必不可少的支撐。隨著社會經濟的發展以及人民生活水平的提高，人們對電力資源有了更高的需求。電網的接地導線、接地方式和種類因其不同而呈現出多樣化的特征。即便小電流接地裝置出現故障告警，該裝置仍能在短時間內保持正常運行狀態；繼電保護與自動裝置的結合使變電站的運行更加可靠，并能及時有效地發現電力系統中存在的問題。在大電流接地裝置發生故障告警時，該裝置會自動啟動電源關閉機制，以確保設備的安全。通過這種方式來提高電力系統的穩定性[2]。繼電器的自動化控制技術主要是通過自動檢測電網的相位，以判斷其是否存在故障，從而實現對電網的智能化控制。因此，繼電保護自動化控制技術已經成為電力系統中必不可少的一個環節。電子設備的自動保護技術還涵蓋了實時跟蹤和管理全電網在故障前和事故后的動態數據，以確保其安全運行。該變所在運行中也出現過類似問題，經分析認為，這是因為原設計沒有考慮到系統的安全性及可靠性，造成保護裝置不能正常動作，致使事故擴大而發生。表1 展示了對一座110 kV 變電站進行了自動化技術技術改造后的現場防護結構，以確保其安全與控制系統的穩定性。為了確保某地110 kV 特變電所的保護與控制系統在原有的中心控制臺上穩定運行，方便設備的維修。

表1 某地110 kV 變電站就地級保護功能配置

2.2 發電機保護

在長時間的運轉過程中，發電機極易遭受磁化的侵襲。當該負荷很大或持續變化時，勵磁控制器將產生嚴重的振蕩和不穩定現象，從而引起事故停機。在負載情況下，發電機的定子線圈呈現出一種獨特的負載狀態。為了保護發電機組不被損壞或縮短停電時間，需要使用備用電源和應急供電。由于其負荷微小，備用設備在運行時會中斷其電力供應，因此必須立即進行維護以確保安全。值得特別留意的是，在備用保護措施中采用的短路保護措施能夠有效降低對電力網絡的影響，并在一定程度上預防絕緣擊穿現象的發生[3]。

2.3 母線保護

2.3.1 差動保護

該元件是確保設備不會出現故障的至關重要的組成部分。當二次線圈與匯流線路相連時，自動保護指令將被執行，以確保其技術上的完整性。

2.3.2 高頻防護

在主母線或高壓線路的電氣設備中，一般采用高頻下的相位偏移來進行測量。這種方法具有一定的局限性，容易造成相間短路等故障的發生。因此，為確保線路的安全運行，必須綜合考慮實際情況，對其問題進行精準識別和有效解決。

3 繼電保護自動化技術在電力系統中的應用與建議

3.1 電力系統一體化管理體系中的應用

通過運用繼電保護自動化設備，電力系統能夠提升信息處理速度和能力，實現對電力系統的實時監控，從而在最短時間內發現和解決故障，將損失控制在最小范圍內，同時最大限度地降低事故發生概率，提高系統的安全性。繼電保護自動化是保證電力系統安全經濟運行的重要技術手段之一。通過應用繼電保護自動化技術，電網的實際操作過程中可以實現閉環管理，包括信息采集、保護、測量參數和監控等方面，從而提高電網的運行效率和安全性。另外，由于變電站是一個重要的電力樞紐設施，所以需要加強對于變電一次設備的檢修力度，保證其安全穩定地運行。對于變電站的交直流系統而言，在現有的交直流設備基礎上進行改造是一種可行的方案。對于傳統的交流輸電方式進行了優化升級，增加了交直流電源裝置。變電站的交直流系統可以根據智能監控系統的要求和原則，構建一體化的交直流智能電源系統，以實現對系統的一體化監控和管理。本文主要對基于交直流一體智能電源系統的變電設備進行分析與設計研究。交直流一體化智能電源系統采用兩套獨立的供電模塊，從站用220 V 直流母線上直接經過DC/DC 變換成48 V，為通信設備供電，取消通信蓄電池組。同時還可對站內所有用電負荷進行集中控制、監測與保護。該智能電源系統實現了交直流電源的一體化管理，從而提高了系統的工作效率和質量。本文主要介紹了該電源系統中交流濾波器和直流電壓調節器的設計與應用情況。其具體構造呈現出一種高度復雜的形態如圖2 所示。

圖2 交直流一體化電源系統結構

3.2 變壓器繼電保護體系的應用開發

電力系統中，變壓器扮演著不可或缺的角色。為了保證其正常運轉，相關部門必須加強對電力系統維護管理工作的重視力度，不斷優化電力系統的結構體系。在變壓器的運用過程中，強化對繼電保護系統的監控力度是刻不容緩的。通過對繼電保護系統進行監測，可實現對電力系統運行情況的精準掌控，及時處理系統故障，有效降低事故發生率，提升系統安全性，確保企業及其員工的生命財產安全。為確保變壓器的安全運行，必須對其儲罐進行全面監測，因為過高的溫度可能會導致氣體爆炸。因此，必須加強變壓器的安全控制，并使用氣體保護裝置來預防故障。一旦發現故障，就會發出警告并關閉電源，以確保技術人員能夠快速進行維修。此外，還可根據變壓器的接地狀況，根據實際需求，配置相應的自動接地保護裝置，以確保變壓器的安全運行[4]。

3.3 線路接地自動化保護

為了確保電力系統的安全，可以采用一種由繼電器組成的自動控制設備，以避免在短時間內出現零序快速增加的情況，因為電力系統在日常工作時需要處理大量的線路設施。繼電保護自動化技術是一種新型的自動化控制技術，它主要包括了電流互感器保護和電壓互感器保護兩大部分內容，并且具有較高的實用性以及先進性。繼電保護自動化裝置在電網操作過程中具有全方位的監測能力，因此需要密切關注其工作狀態，并對相關操作指標進行評估，以加強其智能化操作，從而實現有針對性的故障檢測，降低故障發生的概率。另外，還要注重提高保護裝置運行過程中的安全性和穩定性。為確保繼電器在實際應用中發揮最佳作用，必須加強其可靠性、靈敏性和智能化的檢測。

4 結論

電力系統的未來發展趨勢在于實現智能化運行，未來智能變電站的建設將逐漸轉向智能化巡檢，這將推動變電站繼電保護工作向智能化、高效化的方向發展。繼電保護自動化技術是一種新型的自動化控制技術，它主要包括了電流互感器保護和電壓互感器保護兩大部分內容，并且具有較高的實用性以及先進性。為了優化繼電保護自動化設備在電力系統中的配置和使用，必須深入研究和評估故障，以提高自動化保護系統的精度，從而有效地增強繼電保護自動化的穩定性和工作效率。