胡啟平

摘 要：我國電力系統(tǒng)通過輸電、配電與變電等環(huán)節(jié)將電能供應(yīng)至千家萬戶。對電力能源工業(yè)而言，傳統(tǒng)供電模式已經(jīng)無法滿足日益增長的用電需求，因此電力系統(tǒng)的自動化、智能化與一體化勢在必行。本文從我國電力系統(tǒng)及其自動化的基本現(xiàn)狀和主要內(nèi)容出發(fā)，重點分析電力系統(tǒng)及其自動化和繼電保護(hù)二者之間的密切聯(lián)系，進(jìn)而從電力系統(tǒng)與繼電保護(hù)兩方面討論推動其發(fā)展的具體策略，旨在能夠充分理解電力系統(tǒng)及其自動化與繼電保護(hù)的關(guān)系并將其運用于實際生產(chǎn)，減少電力設(shè)備與人力成本的損耗，提高電力能源的利用效率與電力系統(tǒng)的運行效率。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動化;繼電保護(hù)

隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)、政治的高速發(fā)展、人民生活質(zhì)量的不斷提升，滿足對電力能源的需求、緩解電力系統(tǒng)的壓力已成為當(dāng)下亟待解決的難題。為了提高能源利用效率、節(jié)約系統(tǒng)運行成本，電力系統(tǒng)的自動化、智能化、一體化被提上議事日程，而繼電保護(hù)這一電力運輸中的重要環(huán)節(jié)也因此受到更加廣泛且深入的關(guān)注。電力系統(tǒng)及其自動化與繼電保護(hù)相互促進(jìn)、共同發(fā)展，成為兩道優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低風(fēng)險故障、節(jié)約人力資源的重要屏障。

1.電力系統(tǒng)及其自動化內(nèi)容概述

我國電力技術(shù)在快速發(fā)展的同時，電力系統(tǒng)在自動化方面也取得了重大的突破。從整體看來，結(jié)構(gòu)愈發(fā)簡單、功能愈發(fā)強(qiáng)大多樣是其鮮明特點，但電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并未隨著電力設(shè)備數(shù)量與類型的增多而得到完善，嚴(yán)重不利于設(shè)備功能的有效運轉(zhuǎn)與監(jiān)測維護(hù)。我國電力系統(tǒng)要想實現(xiàn)真正意義上的一體化，需要以自動化和智能化為標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行全方位的升級和改造。在此過程中，電力系統(tǒng)智能化、自動化水平的提高能夠提升電網(wǎng)運行的操控精確度、優(yōu)化操作流程結(jié)構(gòu)、降低系統(tǒng)運行成本以及提高電力系統(tǒng)的工作效率。除此之外，強(qiáng)大、多樣的系統(tǒng)功能的實現(xiàn)離不開對電力維護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)測環(huán)境的改良。如果能將繼電保護(hù)、輸電功率等理論信息運用于電力系統(tǒng)及其自動化，我國電力系統(tǒng)的運行情況可以得到科學(xué)且合理的調(diào)整，供電能力及運行水平也將得到極大提高。電力系統(tǒng)的自動化發(fā)展與計算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)，充分發(fā)揮計算機(jī)技術(shù)對電力數(shù)據(jù)的收集、分析、共享、研判、預(yù)警與診斷能力，不僅可以節(jié)約人力成本，也可有效提升電力系統(tǒng)的安全性能。

2.電力系統(tǒng)及其自動化和繼電保護(hù)的相關(guān)性分析

2.1 電力系統(tǒng)自動化對繼電保護(hù)的具體要求

要大力推進(jìn)電力系統(tǒng)的自動化，需要繼電保護(hù)達(dá)成以下幾方面的要求：首先，可靠性是電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的基本要求。應(yīng)當(dāng)基于用戶實際用電需求，不斷改進(jìn)并完善繼電保護(hù)裝置，最終使之能與電力系統(tǒng)自動化進(jìn)程相適應(yīng)，保障日常安全與高質(zhì)量供電;其次，繼電保護(hù)需要具備選擇性，即當(dāng)電力系統(tǒng)某部分存在故障或錯誤時，如果故障線路因拒動而無法被繼電保護(hù)系統(tǒng)隔離，應(yīng)把與故障線路相鄰的電路或設(shè)備切除，從而全面保護(hù)整個電力系統(tǒng);再而，電力系統(tǒng)要求繼電保護(hù)具有靈敏性，即提高繼電保護(hù)裝置的敏感系數(shù)，使其能在極短時間內(nèi)，甚至在極端環(huán)境下發(fā)現(xiàn)問題、匯報錯誤，將可能產(chǎn)生重大危害的隱患和風(fēng)險扼殺于萌芽之中，立即隔離并切斷問題電路，有利于排查與檢修工作的繼續(xù)開展。

2.2 繼電保護(hù)是優(yōu)化電力系統(tǒng)及其自動化的得力保障

電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行是電力系統(tǒng)及其自動化所要達(dá)成的直接目標(biāo)。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的組成部分之一，也是電力系統(tǒng)能夠安全平穩(wěn)運行的重要屏障。電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨著經(jīng)濟(jì)社會和自動化技術(shù)的發(fā)展變得錯綜復(fù)雜，運行過程中亟待排查的干擾與故障也逐漸增多，這使得電力配置與運輸?shù)碾y度大幅度增加。這時就需要依靠繼電保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測自動化進(jìn)程中出現(xiàn)的故障與異常情況并對其進(jìn)行隔離或切除，避免造成整個電力系統(tǒng)的大面積崩潰，影響人類社會的正常生產(chǎn)與生活活動。將自動化技術(shù)運用于繼電保護(hù)更能充分發(fā)揮與強(qiáng)化繼電保護(hù)原有的排障作用，進(jìn)而維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、持續(xù)運行?？梢灶A(yù)見，自動化與繼電保護(hù)相結(jié)合會對電力這個傳統(tǒng)能源工業(yè)產(chǎn)生廣泛深遠(yuǎn)的積極影響，包括繼電保護(hù)在內(nèi)的一切電力設(shè)備都將朝著自動化與智能化方向發(fā)展，因此加大對繼電保護(hù)自動化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用也將成為各大電力企業(yè)今后的必然選擇。

2.3 電力系統(tǒng)及其自動化與繼電保護(hù)相互促進(jìn)、共同發(fā)展

繼電保護(hù)技術(shù)的飛速進(jìn)步帶動了電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展，使自動化在電力設(shè)備與系統(tǒng)中的深度及完全應(yīng)用成為可能;而系統(tǒng)自動化程度的加深又必將加速繼電保護(hù)的自動化進(jìn)程。近年來，發(fā)電控制的自動化、電力調(diào)度的自動化與配電的自動化都屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域所取得的成就。在繼電保護(hù)層面，發(fā)電機(jī)組保護(hù)、接地保護(hù)等經(jīng)典應(yīng)用也不甘落后，正在爭取實現(xiàn)與自動化電力系統(tǒng)的銜接和融合。電力系統(tǒng)及其自動化與繼電保護(hù)二者形成相互促進(jìn)、共同發(fā)展的良性循環(huán)，成為電力系統(tǒng)整體與部分協(xié)同發(fā)展這一主流態(tài)勢的典型案例[1-2]。

3.推動電力系統(tǒng)自動化、繼電保護(hù)發(fā)展的對策分析

3.1 深入挖掘計算機(jī)技術(shù)在電力自動化領(lǐng)域的潛力

現(xiàn)如今，大數(shù)據(jù)分析在電商平臺、軟件設(shè)計與開發(fā)等領(lǐng)域?qū)伊⑵婀?，為了提高電力系統(tǒng)的自動化水平，應(yīng)當(dāng)著力引進(jìn)包括大數(shù)據(jù)研判在內(nèi)的計算機(jī)技術(shù)。大數(shù)據(jù)分析，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以為電力系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)提供收集、分析、共享等技術(shù)支持，協(xié)助工作人員解決電力調(diào)配不平衡、運輸成本優(yōu)化等難題;灰色關(guān)聯(lián)分析能準(zhǔn)確研判電力使用與銷售情況之間的關(guān)聯(lián)度，它作為一種動態(tài)歷程分析具有靜態(tài)分析難以企及的優(yōu)勢，可以根據(jù)實時監(jiān)測報表調(diào)整運輸渠道、運營策略等指標(biāo);周期性關(guān)聯(lián)規(guī)則是計算機(jī)處理電力系統(tǒng)中海量演變數(shù)據(jù)的另一種方式，它可以協(xié)同繼電保護(hù)一道排查電力系統(tǒng)隱患并清除風(fēng)險;路徑檢索和分類檢索等信息提取手段也為電力系統(tǒng)自動化提供了新思路和有力支撐。一個自動化電力系統(tǒng)的形成必然要依靠日益成熟的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)人力資源與勞動生產(chǎn)力的解放。

3.2 結(jié)合繼電保護(hù)自動化技術(shù)發(fā)展實際

繼電保護(hù)自動化技術(shù)可根據(jù)構(gòu)成設(shè)備大致分為發(fā)電機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)、線路接地保護(hù)與變壓器保護(hù)四個模塊。發(fā)電機(jī)保護(hù)可以分成重點保護(hù)與備用保護(hù)兩個部分。重點保護(hù)旨在解決發(fā)電機(jī)短路這一故障，將繼電保護(hù)裝置安裝在發(fā)電機(jī)定子繞組匝之間，防止發(fā)電機(jī)因溫度過高而損壞;備用保護(hù)旨在解決發(fā)電機(jī)負(fù)載過低這一問題，此時繼電保護(hù)裝置通過一系列電壓措施緩解因短路造成的損害。母線保護(hù)中的差動保護(hù)通過安裝電流互感裝置搭建母線保護(hù)屏障。變壓器故障一般存在多種情況，如變壓器短路和油箱故障。對于變壓器短路，可在電源兩側(cè)的電流與時間分量處裝備電流繼電器，如果電路運行時間超過既定范圍就會自動切斷電源;繼電保護(hù)自動化裝置在處理油箱泄漏時可以及時感知到有毒有害氣體的分解與泄露，即時發(fā)出警報并切斷故障電源;而針對接地變壓器，采用零序電流保護(hù)法最好不過，未接地變壓器則適宜采用零序電壓保護(hù)法。在線路接地保護(hù)方面，切斷電源是處理大電流接地的有效手段，如果故障發(fā)生在零序功率的情況下，繼電保護(hù)自動化裝置則會發(fā)出警報提醒工作人員趕赴現(xiàn)場維修[3]。

3.3 大力發(fā)展廣域繼電保護(hù)

傳統(tǒng)意義上的繼電保護(hù)僅僅著眼于系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)，依然存在著故障無法連續(xù)切除、時常誤觸誤發(fā)制動、穩(wěn)定性差等問題。廣域繼電保護(hù)與以離線整定工作為核心的傳統(tǒng)繼電保護(hù)不同，它拓展了繼電系統(tǒng)保護(hù)中信息的使用范圍，減輕了信息處理負(fù)擔(dān)，促進(jìn)了該系統(tǒng)自身的便捷發(fā)展。實現(xiàn)信息高效利用、提升穩(wěn)定與安全性是廣域繼電保護(hù)的核心內(nèi)容，其實質(zhì)就是阻止電力潮流的大面積轉(zhuǎn)移。廣域繼電保護(hù)擁有分布式、集中式、分層區(qū)域式三種結(jié)構(gòu)，分布式結(jié)構(gòu)的核心之處在于分布在各終端的智能電子設(shè)備能夠獨立工作，彼此之間還可以進(jìn)行信息的交流與共享，這種分散式的結(jié)構(gòu)使得繼電保護(hù)的有效性被大幅提高;集中式結(jié)構(gòu)要求控制中心與通訊系統(tǒng)的電力設(shè)備具備較高的性能，如果信息的實時性、可靠性和準(zhǔn)確性沒有得到保障，反而會影響集中式結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)信息的研判處理，從而破壞繼電保護(hù)的效果;分層式系統(tǒng)可以有效解決集中式信息處理模塊計算量過大的問題，對通訊設(shè)備的要求也不如集中式那么高。廣域繼電保護(hù)系統(tǒng)雖然有著諸多好處，其中的技術(shù)問題如信息同步、風(fēng)險評估、對潮流轉(zhuǎn)移的誤判仍然沒有得到實質(zhì)性的解決。大力發(fā)展廣域繼電保護(hù)有利于電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)的突破，推動電力系統(tǒng)自動化、智能化與一體化繼續(xù)向縱深發(fā)展[4]。

4.結(jié)語

電力系統(tǒng)及其自動化是我國建設(shè)智能電力網(wǎng)絡(luò)的工作重心和實現(xiàn)行業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，而它的發(fā)展與繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步息息相關(guān)。繼電保護(hù)通過監(jiān)測系統(tǒng)中的異常狀況并予以警示、排險來確保我國電力系統(tǒng)的正常和平穩(wěn)運行。加大對繼電保護(hù)的投入與研究正是我國早日實現(xiàn)電力行業(yè)智能化、現(xiàn)代化和一體化的巨大助力，今后對此應(yīng)當(dāng)更加重視。本文通過分析電力系統(tǒng)及其自動化和繼電保護(hù)間的相關(guān)性，提出數(shù)據(jù)挖掘、結(jié)合應(yīng)用實際、廣域繼電保護(hù)三個發(fā)展策略，以冀為我國電力工業(yè)做出一點微薄貢獻(xiàn)。

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