羅杰雄

（國網(wǎng)湖南省電力公司平江縣供電分公司 湖南平江 414500）

繼電保護(hù)自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

羅杰雄

（國網(wǎng)湖南省電力公司平江縣供電分公司 湖南平江 414500）

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)與科技的迅速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)獲得了較大的發(fā)展與進(jìn)步，并逐漸向自動化方向發(fā)展。此背景下，本文首先分析了繼電保護(hù)自動化技術(shù)原理，其次探討了其在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用情況，以供參考。

繼電保護(hù)；自動化技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

1 引言

在電力傳輸過程中，電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。但在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，故障時有發(fā)生，導(dǎo)致系統(tǒng)或部門子系統(tǒng)無法正常運(yùn)作，嚴(yán)重破壞了電力設(shè)備，電力系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量也大幅降低。針對此，必須縮短發(fā)現(xiàn)故障、檢測故障與切斷線路所需要的時間，以有效保護(hù)電力系統(tǒng)。自動化繼電保護(hù)裝置可在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，立即切斷線路，切斷時間為0.1s，有時甚至可以更短，從而有效確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 繼電保護(hù)自動化技術(shù)原理

通常情況下，電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行直接關(guān)聯(lián)著供電質(zhì)量，針對此，要想有效規(guī)避電力系統(tǒng)中可能會發(fā)生的故障或是其他特殊情況，必須在技術(shù)與管理層面提供保障。所謂繼電保護(hù)自動化，主要是采用相對成熟的繼電保護(hù)技術(shù)檢測系統(tǒng)中可能存在的風(fēng)險，并以發(fā)出警報、跳閘命令等方式對故障進(jìn)行切實(shí)與隔離的一種保護(hù)措施。

近年來，隨著電力工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，繼電保護(hù)自動化技術(shù)已逐漸趨于成熟化。對于繼電保護(hù)工作原理，具體如圖1所示。此外，在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過對保護(hù)對象的信息進(jìn)行采集，并掌握系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行情況，能夠?yàn)闆Q策提供有力的依據(jù)，并且還能對繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能與保護(hù)定值進(jìn)行實(shí)時修正與調(diào)整，從而為保護(hù)裝置靈活處理系統(tǒng)中存在的各類問題提供堅(jiān)實(shí)的保障。

圖1 繼電保護(hù)工作原理框圖

3 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動化技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在母線保護(hù)中的應(yīng)用

通常情況下，母線繼電保護(hù)主要有相位對比保護(hù)與差動保護(hù)兩種類型，其中，相位對比保護(hù)主要是指通過相位對比方式，提升系統(tǒng)保護(hù)母線自身的可靠性與有效性。而對于差動保護(hù)，則是指將特點(diǎn)與變化均相同的電流互感器布設(shè)在母線原件上，當(dāng)系統(tǒng)母線側(cè)邊段子與二次繞組連接之后，再將繼電保護(hù)裝置安設(shè)在系統(tǒng)母線差動位置處。在大電流接地過程中，可通過三相連接方式實(shí)現(xiàn)。而在小電流接地過程中，可通過在相間短路中布設(shè)系統(tǒng)母線保護(hù)，之后再采用兩相連接的方式實(shí)現(xiàn)。

3.1.2 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在發(fā)動機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)具有關(guān)鍵性作用，其能夠?yàn)榘l(fā)動機(jī)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性提供堅(jiān)實(shí)的保障。通常情況下，對于繼電保護(hù)自動化技術(shù)在發(fā)電機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用，主要包含以下兩方面內(nèi)容：

（1）重點(diǎn)保護(hù)。如果發(fā)電機(jī)定子繞組匝間發(fā)生短路故障，將會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)故障部位溫度出現(xiàn)上升的情況，進(jìn)而對絕緣層造成破壞，最終對發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全性造成一定的威脅。將匝間保護(hù)裝置布設(shè)在定子繞組內(nèi)，可有效避免定子匝間短路故障問題的發(fā)生。如果發(fā)電機(jī)單相接地發(fā)生電流超出規(guī)定值的情況，僅需要安裝接地保護(hù)裝置，就能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)。通過有效融合發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)、電流與相位，可形成縱聯(lián)差動保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)發(fā)電機(jī)的目的。

（2）備用保護(hù)。通過過電壓保護(hù)，可有效避免發(fā)電機(jī)自負(fù)荷較低情況下絕緣被擊穿情況的發(fā)生，并且還可有效實(shí)現(xiàn)對外部短路故障的保護(hù)目的，以避免短路破壞發(fā)電機(jī)問題的發(fā)生。此外，如果發(fā)電機(jī)定子繞組部位發(fā)生低負(fù)荷故障，繼電保護(hù)裝置還能夠自動切斷電源，并且還可發(fā)出相應(yīng)的報警信號，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)保護(hù)的目的。

3.1.3 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在變壓器保護(hù)中的應(yīng)用

變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行也具有十分重要的作用。對于變壓器保護(hù)中繼電保護(hù)自動化技術(shù)的應(yīng)用，主要涉及以下幾方面內(nèi)容：

（1）短路保護(hù)。所謂變壓器短路保護(hù)，主要包括阻抗繼電保護(hù)與過電流繼電保護(hù)兩種，其中，阻抗繼電保護(hù)主要是指通過采用變壓器阻抗原件所具備的保護(hù)作用，在阻抗元件運(yùn)行一段時間之后，其會自動切斷電源，從而實(shí)現(xiàn)對變壓器的保護(hù)目的。通常情況下，對于過電流繼電保護(hù)，一般是在變壓器電源的兩邊電源與時間元件中進(jìn)行過電流繼電保護(hù)裝置的安裝，當(dāng)電流元件運(yùn)行一段時間之后，會自動切斷電源，從而實(shí)現(xiàn)對變壓器的保護(hù)目的。

（2）瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱處發(fā)生故障時，通過故障電弧的作用，絕緣材料與油均會出現(xiàn)分解的現(xiàn)象，之后還會產(chǎn)生一定的有害氣體，此情況下，通過瓦斯保護(hù)的應(yīng)用，如果油箱部位發(fā)生上述故障，可自動啟動保護(hù)動作切斷變壓器，并且還會發(fā)出警報信號，以通知維護(hù)人員趕往故障發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（3）接地保護(hù)。對于不接地變壓器的保護(hù)操作，應(yīng)當(dāng)采用零序電壓保護(hù)措施；對于直接接地變壓器的保護(hù)操作，應(yīng)當(dāng)采用零序電流保護(hù)措施。

3.1.4 繼電保護(hù)自動化技術(shù)在線路接地保護(hù)中的應(yīng)用

通常情況下，電力系統(tǒng)線路較為復(fù)雜，接地方式也有許多種。常采用的電力系統(tǒng)接地方式為大電流型接地與小電流型接地。其中，當(dāng)出現(xiàn)大電流接地時，應(yīng)當(dāng)即刻切斷電源，以避免接地故障對電力系統(tǒng)造成破壞。當(dāng)出現(xiàn)大電流接地時，繼電保護(hù)裝置就會發(fā)出報警信號，而電力系統(tǒng)在一定的時間內(nèi)依舊可以正常運(yùn)行。

對于不同接地故障，應(yīng)當(dāng)依據(jù)故障實(shí)際情況，采取合理的保護(hù)措施，具體如下：①零序功率。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，零序功率的方向通常會發(fā)生一定的變化，零序電流波動相對較小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)測與保護(hù)電力接地故障的目的。②零序電流。當(dāng)電力系統(tǒng)線路發(fā)生接地故障時，零序電流會迅速上升，繼電保護(hù)動作非常敏感，可及時采取切斷電源的保護(hù)措施，以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)目的。③零序電壓。在電力正常運(yùn)行過程中，通常不會形成零序電壓，但如果電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障，就會產(chǎn)生零序電壓，繼電保護(hù)裝置可及時發(fā)出相對應(yīng)的報警信號。之后，電網(wǎng)維護(hù)人員只需要對電壓表數(shù)值進(jìn)行觀察，就可判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了接地故障，這主要是在發(fā)生電力系統(tǒng)接地故障時，電壓數(shù)值會出現(xiàn)降低的情況。

3.2 實(shí)例分析

某電網(wǎng)在2010年采用了繼電保護(hù)自動化技術(shù)，在2011年4月23日，110kV變壓器主變低壓側(cè)繼電保護(hù)動作，1號主變101開關(guān)跳閘，2號主變119、131開關(guān)過流保護(hù)動作跳閘，重新進(jìn)行合閘動作，合閘成功，電網(wǎng)維護(hù)人員趕至事故發(fā)生現(xiàn)場，設(shè)備不存在異常情況。之后，維護(hù)人員對發(fā)生過跳閘故障的線路進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)兩條線路故障均能夠合閘成功，但卻導(dǎo)致了越級跳閘。在完成上述操作之后，對故障情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，確定其為線路故障，開關(guān)拒動，應(yīng)采取以下處理措施：①隔離故障開關(guān)；②恢復(fù)供電；③通知檢修人員對其進(jìn)行詳細(xì)的檢查；④在查清楚故障情況之后，采取適宜的措施進(jìn)行相應(yīng)的檢修。

4 結(jié)語

綜上所述，在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)自動化技術(shù)具有關(guān)鍵性作用，可及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的故障，及時跳閘關(guān)閉電源，并且還可發(fā)出報警信號，這在一定程度上減輕了故障對整體電力系統(tǒng)的破壞，為電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性提供了有效的保障，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

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TM774

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1004-7344（2016）15-0063-02

2016-5-10

羅杰雄（1981-），男，工程師，本科，主要從事繼電保護(hù)及自動化方面的工作。