冒潤宇

（國家能源集團泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225300）

0 引 言

當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，用電單位對電力系統(tǒng)繼電保護自動化的標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，通信技術(shù)、電子科技以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護自動化的發(fā)展注入源源不斷的活力。因此，用電單位必須科學(xué)合理地運用繼電保護自動化技術(shù)，高度發(fā)揮其價值。電力系統(tǒng)運行的正常與否，與電壓變換系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)等的運行狀況密切相關(guān)。若電力系統(tǒng)發(fā)生短路狀況，則將導(dǎo)致電力系統(tǒng)癱瘓，干擾供電質(zhì)量，甚至引發(fā)安全事故。而繼電保護系統(tǒng)的科學(xué)運行能夠高效自動切斷故障線路，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 繼電保護自動化之于電力系統(tǒng)的價值

在電力系統(tǒng)中，繼電保護占據(jù)極其關(guān)鍵的地位。電力系統(tǒng)運行中產(chǎn)生故障在所難免，其中短路故障是電力系統(tǒng)各種故障中較難處理也最普遍的故障之一。電力系統(tǒng)無法確保每一個區(qū)域都具備符合標(biāo)準(zhǔn)的電壓，從而電壓較低的區(qū)域易出現(xiàn)短路等現(xiàn)象，導(dǎo)致電力系統(tǒng)不穩(wěn)定或癱瘓，甚至引發(fā)安全事故，影響該區(qū)域用戶生活工作狀況。因此，為確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)的運行效率，必須實時排除不穩(wěn)定因素和故障，精準(zhǔn)確定并處理安全隱患，保證電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定。現(xiàn)今，自動化技術(shù)和自動化設(shè)備愈來愈多，且功能愈加齊全，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)的繼電保護自動化技術(shù)和設(shè)備能夠優(yōu)化電力系統(tǒng)的性能和優(yōu)勢，提升電力系統(tǒng)的運行效率。繼電保護自動化裝置能夠在確保電力系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，提高電力系統(tǒng)運行的自動反應(yīng)水平和排除系統(tǒng)故障的速度，進(jìn)而針對性檢修系統(tǒng)故障[1]。

2 繼電保護自動化的特征

2.1 快捷性

電力系統(tǒng)運行中，故障一旦出現(xiàn)，就要求繼電保護裝置即刻應(yīng)對，隔離存在問題的線路，高效控制事故的干擾范疇，這就是繼電保護自動化的快捷性。在電路故障處理中，自動化繼電保護裝置能夠迅速修復(fù)故障線路[2]。

2.2 穩(wěn)定性

就普遍狀態(tài)而言，電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定時要求繼電保護裝置隨時待機，以便故障發(fā)生后即刻應(yīng)對。電力系統(tǒng)運行中，若繼電保護裝置出現(xiàn)錯誤警示行為或產(chǎn)生異常狀態(tài)，則說明繼電保護裝置的穩(wěn)定性極差[3]。因此，在選擇母線和變壓設(shè)備的過程中，必須選用穩(wěn)定性能強大的自動化繼電保護裝置，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[4]。

2.3 靈敏性

自動化繼電保護裝置在電力系統(tǒng)運行中極具靈敏性，有效監(jiān)控范疇內(nèi)產(chǎn)生任何故障或異常運行狀態(tài)都將即刻傳輸針對性指令和警示信息[5]。且故障解決過程中，靈敏度極高的繼電保護裝置能夠?qū)崟r反應(yīng)，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，提高故障解決的效率，高效把控供電設(shè)備產(chǎn)生故障的概率。

3 電力系統(tǒng)繼電保護自動化的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)信息、保護、測量與控制的“四位一體”

實現(xiàn)電力系統(tǒng)繼電保護的網(wǎng)絡(luò)化和計算機化，能夠提高電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備的性能和質(zhì)量，以便借助網(wǎng)絡(luò)提取與電力系統(tǒng)故障有關(guān)的各種數(shù)據(jù)和信息，獲得維護電力系統(tǒng)元件的所有信息和數(shù)據(jù)，將其傳送至網(wǎng)絡(luò)控制端，從而全面監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實時獲取電力系統(tǒng)的可能故障和實際狀態(tài)[6]。數(shù)據(jù)信息、保護、測量與控制的一體化設(shè)計能夠優(yōu)化各個保護設(shè)備的保護性能，充分展現(xiàn)電力系統(tǒng)的各種性能和價值。計算機和繼電保護網(wǎng)絡(luò)應(yīng)實時記錄電力系統(tǒng)的所有的測量數(shù)據(jù)，如控制參數(shù)、保護參數(shù)以及其余數(shù)據(jù)信息，從而確保電力系統(tǒng)故障產(chǎn)生后，計算機系統(tǒng)可以將相關(guān)軟件和收錄信息的數(shù)據(jù)作為依據(jù)展開科學(xué)分析，精準(zhǔn)確定系統(tǒng)故障所在[7]。繼電保護工作原理原理如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)與計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用，能夠確保電力系統(tǒng)發(fā)揮最佳性能和價值，在運行中實時記錄有關(guān)信息和數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)化平臺和計算機，進(jìn)而實現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、保護、測量與控制的“四位一體”，推動繼電保護自動化的智能化、信息化以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

圖1 繼電保護工作原理圖

3.2 變壓器繼電保護

3.2.1 短路保護

短路保護可分為過電流和阻抗兩種方式。過電流是指將自動化繼電保護裝置安裝至電流元件中，電流元件可以以運行時間為參考判斷是否切斷電源；阻抗是指阻抗元件發(fā)揮性能，元件將以運行時間長短確定是否切斷電源，從而實現(xiàn)維護電壓器的目標(biāo)。

3.2.2 瓦斯保護

若變壓器油箱溫度與其正常溫度差距較大，將造成油氣和絕緣材料的分解，產(chǎn)生具有危害嚴(yán)重的有毒氣體。因此，需要借助瓦斯保護的辦法驅(qū)動保護設(shè)備，及時傳輸警示信號和切斷信號，以便維修職員實時發(fā)現(xiàn)故障所在并迅速處理。

3.2.3 接地保護

接地保護要求以變壓器是否接地為依據(jù)選擇適合的處理辦法，在接地狀況下采用零序電流，在未接地的狀態(tài)下采用零序電壓[8]。變壓器接地保護裝置如圖2所示。

圖2 變壓器接地保護裝置

3.3 發(fā)電機繼電保護

電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量與發(fā)電機關(guān)聯(lián)密切，因此對發(fā)電機展開繼電保護應(yīng)用勢在必行。發(fā)電機的自動化繼電保護主要包含重點保護和備用保護兩種方式。

3.3.1 重點保護

若發(fā)電機出現(xiàn)短路，故障所在部位的溫度大于標(biāo)準(zhǔn)值，將損壞絕緣層，因此必須在匝間配置自動化繼電保護裝置，以維持定子匝間的平穩(wěn)運行，減少故障的出現(xiàn)[9]。另外，若單相接電流產(chǎn)生誤差，則應(yīng)該安裝自動化繼電保護裝置以結(jié)合相位和中心點，實現(xiàn)縱聯(lián)差動保護。

3.3.2 備用保護

過電壓是備用保護的主要方式，可以杜絕設(shè)備被擊穿，特別是在負(fù)荷較低的條件下。這一保護辦法可以杜絕短路故障破壞發(fā)電機，并在低電荷的條件下自動切斷電源，以警報的辦法將信息傳送至維修職員，以確保故障及時解決。

3.4 線路接地保護

對于零序功率，若接地故障導(dǎo)致功率方向變化，電流較平穩(wěn)，波動并不過度劇烈，則能夠達(dá)到預(yù)測故障和維護系統(tǒng)的效果。對于零序電流，在系統(tǒng)線路故障的狀況下，短時間內(nèi)將導(dǎo)致零序電流極劇增加，而自動化繼電保護裝置可以實時切斷電源。對于零序電壓，系統(tǒng)接地故障是產(chǎn)生零序電壓的主要途徑，要求以自動化繼電設(shè)備的警示信號為依據(jù)及時處理。維修職員應(yīng)仔細(xì)分析電壓表，以顯示數(shù)值為參考，科學(xué)判斷和了解故障特征。普遍狀況下，電壓數(shù)值小于正常標(biāo)準(zhǔn)表明發(fā)生接地故障，需要迅速處理故障。

3.5 電力系統(tǒng)自動化

若電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)峻故障，則將導(dǎo)致電力系統(tǒng)安全設(shè)備被破壞，電網(wǎng)安全遭受威脅，此時自動化繼電保護裝置將發(fā)揮其性能，有效降低電力系統(tǒng)因故障產(chǎn)生的損害，減小電力系統(tǒng)故障的破壞力。因此，縮小電力系統(tǒng)故障對供電安全的干擾，如重瓦斯信號、單相接地以及變壓器溫度過高等，配置自動化繼電保護裝置勢在必行。電力系統(tǒng)運行中，自動化繼電保護裝置異常所傳輸?shù)木S護條件信號和反常運行信號能夠預(yù)警系統(tǒng)故障的發(fā)生，自動調(diào)整電氣設(shè)備，減少故障發(fā)生的概率，降低故障對電力系統(tǒng)的損害。電力系統(tǒng)的優(yōu)化可以有效降低系統(tǒng)故障對繼電保護裝置的損耗，提高電力系統(tǒng)工作效率，充分彰顯自動化繼電保護裝置的輔助價值[10]。

3.6 強化繼電保護裝置的可靠性

確保電力系統(tǒng)的高效性是繼電保護裝置可靠性的彰顯。自動化保護電力系統(tǒng)能夠保證電力系統(tǒng)的正常運行，充分彰顯其可靠性。但若電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大故障，為維護電力系統(tǒng)，排查系統(tǒng)故障，應(yīng)使用自動化繼電保護裝置。在電力系統(tǒng)運行中可將設(shè)備的可靠性強弱作為選擇自動化繼電保護裝置的關(guān)鍵指標(biāo)。另外，提高繼電保護裝置的可靠性，要求維修職員在日常工作中定期檢測繼電設(shè)備元件的完整性，定時維修和更換老化元件。

3.7 創(chuàng)設(shè)智能化的監(jiān)控系統(tǒng)

有效預(yù)防電力系統(tǒng)故障，以現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)智能化監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)重點憑借網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、過程控制單元、以太網(wǎng)等展開數(shù)據(jù)傳輸、通信以及分布性監(jiān)控。同時，電力系統(tǒng)運行中，生產(chǎn)單位可借助智能化監(jiān)控系統(tǒng)實施監(jiān)控相應(yīng)行為，細(xì)致處理有關(guān)數(shù)據(jù)，從而高效監(jiān)控電力系統(tǒng)。在智能化監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，布局系統(tǒng)應(yīng)以分層結(jié)構(gòu)為主，以期全面監(jiān)測電氣設(shè)備的工作實況。

4 結(jié) 論

繼電保護自動化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，能夠保證國家電力系統(tǒng)的健康、安全及穩(wěn)定運行。應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)的自動化技術(shù)，與計算機系統(tǒng)相融合，堅持優(yōu)化繼電保護自動化結(jié)構(gòu)和技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息、保護、測量與控制的“四位一體”，推動電力系統(tǒng)的全面穩(wěn)定運行，達(dá)到提升國民生活質(zhì)量的目的。就電力企業(yè)而言，應(yīng)深度研究繼電保護自動化技術(shù)，不斷擴大科研投資，推動繼電保護自動化技術(shù)的研究水平和升級速度，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，為國家發(fā)展提供穩(wěn)定的能源支持。