吳旻

摘要：傳統(tǒng)的繼電保護(hù)特性及適應(yīng)性大多屬于剛性的，被廣泛應(yīng)用于故障特征明確的情況下。但是當(dāng)一些故障難以判斷時，為了能更快速與準(zhǔn)確的解決這些故障，要利用智能化和數(shù)字化的新模式，從而出現(xiàn)了繼電保護(hù)柔性動作特性應(yīng)用模式，該模式有著很好的保護(hù)和自動調(diào)整等優(yōu)點，本文就繼電保護(hù)柔性動作特性的概念進(jìn)行闡述，詳細(xì)介紹了動作特性的柔性化方法，并例舉了真實案例來剖析如何在繼電保護(hù)中應(yīng)用柔性動作特性。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);柔性動作;特性應(yīng)用

最初的繼電保護(hù)是模擬模式，是通過識別繼電器的故障后再采取故障清除措施一種傳統(tǒng)模式。繼電器具有動作特性也代表著繼電本身的特性，它具備獨有的特點：即具有良好的開關(guān)性能、關(guān)閉阻抗低，斷開阻抗較高;具有較強(qiáng)的抗雷擊性能，嗓音小，不易受到周邊環(huán)境溫度的影響。

隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，電力行業(yè)出現(xiàn)了大量的繼電保護(hù)新技術(shù)，但也仍然保留著部分原始“基因”，即存在著“過量欠量”這些動作特性，也可理解為是與非的區(qū)分。在對繼電保護(hù)實施簡單的處理時，依然堅持簡單化，所以目前的過量欠量特征才得以一直保留。如果對過電流進(jìn)行保護(hù)時，當(dāng)電流值高于設(shè)定數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)動作，反之則返回;在對四邊形與圓形的特性保護(hù)中，在規(guī)定動作區(qū)域則有動作，反之則不動作等。對于較為復(fù)雜的反時限特性進(jìn)行保護(hù)時，會將時間函數(shù)作為熱電流保護(hù)的參數(shù)，而復(fù)雜的定時限電流保護(hù)則更為復(fù)雜，且有多種反時限特性。隨著數(shù)字化的繼電保護(hù)方式開始廣泛應(yīng)用，本文與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)“過量欠量”特性相悖，提出利用數(shù)字化、智能化保護(hù)的柔性動作特性應(yīng)用，來去解決當(dāng)前繼電保護(hù)的若干問題。

一、柔性動作特性的內(nèi)涵

傳統(tǒng)的剛性動作特性表現(xiàn)為過量欠量，有著一定的自適應(yīng)性，而柔性動作特性與傳統(tǒng)的剛性動作特性有較大區(qū)別，柔性動作特性主要是以故障特征確定進(jìn)行對象保護(hù)，而非用“是”與“非”來區(qū)分。繼電保護(hù)的判斷依據(jù)是根據(jù)故障與非故障、區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障的不同之處來尋找差異。如果出現(xiàn)非常明顯的差異則為剛性動作特性，反之則為柔性動作特性。也就是說，如果是過流簡單的一些故障問題，且具有非常明確的特征，要選擇剛性繼電保護(hù)動作;而對于有不平衡電流存在的復(fù)雜現(xiàn)象，利用自適應(yīng)性自我調(diào)節(jié)來防止不平衡電流出現(xiàn);但是對于那些比較難識別故障特征的復(fù)雜問題，由于分辨不出故障與非故障的界線，不能準(zhǔn)確識別繼電保護(hù)故障和特性，就要選擇柔性動作特性。

二、動作特性柔性化的模式

如果故障特征沒有具備明顯的交集現(xiàn)象，就能明確的辨別出故障與非故障特征時，此時要采取剛性繼電動作特性。但是當(dāng)兩個動作特征很難劃分清楚時，顯然不能選擇簡單的剛性處理模式。當(dāng)不能明確劃分出單獨特征區(qū)域時，稱為混沌區(qū)。此時的故障與非故障區(qū)域變在為三個：故障區(qū)、非故障區(qū)和混沌區(qū)。其中，故障區(qū)、非故障區(qū)主要是指能夠明確分辨出故障特征，而混沌區(qū)就是指故障特征地處于不明確的區(qū)域，此時就需要利用柔性化方法來處理，結(jié)合具體的故障特征來選擇動作特性。

在對混沌區(qū)的故障特征進(jìn)行識別時，要先尋找到分析的主判據(jù)，首先要縮小混沌區(qū)域，讓該區(qū)域的特征變得鮮明，然后對區(qū)分困難的混沌區(qū)實施柔性化方法處理。

在對混沌區(qū)進(jìn)行處理時，第一步要制定出權(quán)衡利弊后的指導(dǎo)原則和方案，即傾向于故障或是非故障方案，也可理解為是傾向于可靠或靈敏方向，或是開放與關(guān)閉方向，或是誤動與拒動方向。第二步要計算付出代價值，即資源價值、時間代價、程序的復(fù)雜大小代價及補(bǔ)救措施等方面的計算。第三步是結(jié)合當(dāng)前技術(shù)水平，從原理機(jī)制上制定出合理的解決方案和技術(shù)方案。

三、動作特性采取柔性化方法處理的應(yīng)用案例分析

當(dāng)前繼電保護(hù)故障中存在一些混沌不明、故障特征分辨不清時，例如變壓器在進(jìn)行空載充電時，出現(xiàn)的勵磁涌流現(xiàn)象，或是變壓器匝間短路現(xiàn)象，又或是因外部電流短路導(dǎo)致的電流互感器飽和現(xiàn)象，還可能會與內(nèi)部電路發(fā)生短路的情況發(fā)生，亦或是系統(tǒng)振蕩的問題，以及外部短路初始階段的暫態(tài)超越與內(nèi)部短路等等現(xiàn)象。如何更好的解決這些混沌不明的故障特征，利用數(shù)字化的柔性動作特性方法，會容易的多。下面就真實的應(yīng)用案例進(jìn)行分析：

案例1：在此對變壓器勵磁涌流的問題利用柔性動作的方法來解決為例進(jìn)行分析。變壓器空載充電時，此時的差動保護(hù)功能會自動啟動，識別是磁流涌故障，還是變壓器內(nèi)部故障，按照整定導(dǎo)則15%-20%二次諧波閉鎖的工作定理，在實際應(yīng)用中不能真正起到指導(dǎo)性任作用，而是對合理定值起了相反的約束作用。因為大部分的整定是根據(jù)15%的數(shù)值進(jìn)行指導(dǎo)，導(dǎo)致指導(dǎo)性定值過高，使運行過程中出現(xiàn)大量大于15%的涌流現(xiàn)象。更甚者，系統(tǒng)中存在大量較小的二次諧波涌流，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的二次諧波故障，造成了典型的混沌故障現(xiàn)象，所以說僅依據(jù)單純的二次諧波判定條件對涌流進(jìn)行分辨并不充分。

針對這種混沌現(xiàn)象，故障處理可以選擇柔性化處理方法，一旦二次諧波小于5%時確定為故障，大于20%確定為涌流，Idφ2為二次諧波電流，Idφ為基波勵磁電流。在5%-20%的混沌區(qū)域內(nèi)，將其它量直接引入進(jìn)行判斷，例如直流量的引用，會帶來大量的相關(guān)運算，將二次諧波數(shù)值越大判定為涌流，反之則判定為故障。所以，針對這種故障情況可以利用柔性化處理方法快速解決。

案例2：利用柔性動作方法實現(xiàn)繼電保護(hù)“快”和“準(zhǔn)”存在的沖突問題。這里的快，是指導(dǎo)致正序電壓迅速降低的故障要以最快的速度進(jìn)行解決。其中要將三口相短路的地方進(jìn)行快速切除，然后將兩相短路進(jìn)行接地，對于單相接地故障的解決卻要求不高。一般能夠被快速消除的故障肯定有著非常好辨認(rèn)的故障特征，所以會很快的尋找到故障處在處，例如可利用突變量距離保護(hù)的方法來盡快解決故障等。

這里的準(zhǔn)，是指對有高阻現(xiàn)象的單相接地故障，進(jìn)行故障識別時會與正常的負(fù)荷分辨出現(xiàn)難識別的情況，也就是有混沌區(qū)特征。這樣的故障特征與負(fù)荷故障相似，故障切除的時間會稍長，但是卻不會造成穩(wěn)定問題，所以不需要一味強(qiáng)調(diào)解決動作的快速。除非有特殊要求要達(dá)到快速解決時，可勉強(qiáng)提出兩條：首先要為上一級后備保護(hù)工作的開展提供一定的條件，其次要具備重合閘的條件。但是滿足上述條件只是為了達(dá)到快速解決的目的，卻有些不值得，倒不如求準(zhǔn)，將“準(zhǔn)”上升為首位，將“快”放到后位。