電力系統(tǒng)自動化建設和繼電保護的關系研究

謝國印

國網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司，福建 泉州 362000

0 引言

現(xiàn)代工業(yè)化的快速發(fā)展使電力資源需求不斷增加，因而當前電力企業(yè)生產(chǎn)改革非常關鍵，電力系統(tǒng)自動化建設有利于提高電力系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，同時是智能電網(wǎng)建設的重要內(nèi)容。當前，在電力系統(tǒng)自動化建設中，為解決電力系統(tǒng)安全問題，主要采用繼電保護自動化技術。繼電保護自動化技術能夠使電力系統(tǒng)自動化建設更加安全。

1 電力系統(tǒng)自動化建設存在的問題

電力系統(tǒng)自動化建設是當前電力行業(yè)研究發(fā)展的重點項目。但是，在當前我國的電力系統(tǒng)自動化建設中還存在一些問題，主要包括以下幾個方面。首先，電力系統(tǒng)自動化建設中應用自動技術或自動化設備功能性比較單一。單個應用電力系統(tǒng)控制設備、電力系統(tǒng)監(jiān)控設備雖然具有一定的自動化功能，但是各設備共同完成工作的過程中缺乏整體的調(diào)度能力，以及整體化控制功能，從而導致自動化控制效率較低，并且各設備單獨運行也在一定程度上增加了電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運營能耗，不利于電力資源的節(jié)約。其次，電力系統(tǒng)自動化建設過程中缺乏安全保護系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動化針對電力設備故障設計應用了自動檢修維護，而實際的自動化系統(tǒng)內(nèi)部保護功能不足。在自動化系統(tǒng)運行中，數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)上傳以及系統(tǒng)內(nèi)部的電力組件等缺乏安全保護，經(jīng)常出現(xiàn)自動化系統(tǒng)電路損壞、數(shù)據(jù)傳輸丟失等問題，從而影響了電力系統(tǒng)的正常運行，降低了自動化系統(tǒng)的運行效率。因此，在當前電力系統(tǒng)的自動化建設過程中，需要提升自動化系統(tǒng)的整體性，同時提升電力系統(tǒng)的安全防護性能，從而保證電力系統(tǒng)更加高效地運行。

2 繼電保護系統(tǒng)的工作原理及運行特點

電力系統(tǒng)運行中，電力故障類型繁多原因復雜，因此要想從根本上完成電力故障的隔離處理，就要從提升電力系統(tǒng)防護工作水平做起，電力系統(tǒng)繼電保護就是一種電力系統(tǒng)的自我隔離防護功能。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電力繼電保護系統(tǒng)可以針對故障進行檢測，并分析故障原因，隔離、切除電力系統(tǒng)的故障部分，從而保證電力系統(tǒng)非故障部分正常運行。在當前的電力系統(tǒng)建設中，繼電保護的應用十分廣泛，作用非常重要，直接關系到電力系統(tǒng)的安全性。

2.1 繼電保護系統(tǒng)的工作原理

繼電保護系統(tǒng)是電力系統(tǒng)運行中的故障檢測以及故障處理系統(tǒng)，主要是對電力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進行分析，包括電力系統(tǒng)繼電保護區(qū)內(nèi)故障以及區(qū)外故障。在其進行電力系統(tǒng)故障分析的過程中，主要是針對以下幾個方面內(nèi)容進行分析。（1）針對電力系統(tǒng)的工作電流進行分析。當電力系統(tǒng)和電力設備出現(xiàn)故障時，比如接地和短路故障，會導致故障電力線路的電流急劇增大，從而威脅電力系統(tǒng)的正常運行。（2）針對電力系統(tǒng)的工作電壓進行分析。當電力系統(tǒng)發(fā)生接地或短路故障時，也會導致電力系統(tǒng)工作中的電壓幅值出現(xiàn)下降的問題，從而影響電力系統(tǒng)的正常運行。（3）針對電壓、電流的相位角進行分析。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，電力系統(tǒng)當中的電流與電壓不僅幅值發(fā)生了變化，其相應的相位角也發(fā)生了改變。電力系統(tǒng)正常運行時，其電流與電壓的相位角一般控制在20°左右，而當電力系統(tǒng)發(fā)生電力故障時，因為短路阻抗角的作用，其相位角一般會達到60°～85°，因此當正常運行的電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障時，電壓、電流的相位角會發(fā)生改變，進而影響電力系統(tǒng)的正常運行。

在電力繼電保護器裝置工作的過程中，繼電保護裝置通過分析頻率、故障電流、故障電壓以及故障電流與電壓之間的相位角變化去分析電力系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的電力故障，從而實施電力系統(tǒng)保護，維護電力系統(tǒng)正常運行。

2.2 繼電保護系統(tǒng)的運行特點

電力系統(tǒng)繼電保護是電力系統(tǒng)運行中會使用的非常重要的一套保護體系，其對電力系統(tǒng)的正常運行有著非常關鍵的作用。因此，在實際的電力系統(tǒng)繼電保護工作中，其需要具有一定的工作狀態(tài)以及工作特性，主要包括以下個幾方面內(nèi)容。

（1）電力系統(tǒng)繼電保護裝置在運行過程中具有選擇性的要求。正常的工作過程中，電力系統(tǒng)運行具有整體性。電力系統(tǒng)設備出現(xiàn)故障時，對于整個系統(tǒng)的運行都會造成一定的影響。實際的電力檢修中，如果對整體設備進行停電維修處理，將導致電力系統(tǒng)運行終止，造成大范圍的停電。因此，實際的電力系統(tǒng)繼電保護工作中，應該選擇性地切除電力系統(tǒng)故障設備以及線路，盡量減少故障對電力系統(tǒng)運行的影響，從而縮小停電范圍和縮短停電時間。

（2）電力系統(tǒng)繼電保護裝置在運行過程中具有速動性的要求。當前社會生產(chǎn)和生活過程中電力資源極為關鍵，電力系統(tǒng)的正常運行關系生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量，因而社會的需求要求電力生產(chǎn)不能隨意長時間停止。在繼電保護裝置工作的過程中，繼電保護要有速動性，能以最快的速度完成電力系統(tǒng)的故障排查以及故障切除，從而保證電力系統(tǒng)迅速恢復正常運行，減少對人們生產(chǎn)和生活的影響。

（3）電力系統(tǒng)繼電保護裝置在運行過程中具有可靠性的要求。繼電保護裝置具有良好的防護功能，其運行直接關系到電力系統(tǒng)的安全運行。因此，實際電力繼電保護裝置工作應該具有可靠性，如果繼電保護裝置在工作中自身系統(tǒng)也經(jīng)常出現(xiàn)故障，就無法形成電力系統(tǒng)的保護功能，從而影響電力系統(tǒng)的正常運行。

3 電力系統(tǒng)自動化建設中繼電保護系統(tǒng)的重要應用

3.1 電力系統(tǒng)實時運行過程中應用繼電保護裝置

電力系統(tǒng)工作運行中，其工作狀態(tài)需要實時監(jiān)控，因為電力系統(tǒng)運行中影響因素相對較多，如電壓、電流因素以及外部環(huán)境因素等，實際的工作中，無法預測某項因素對電力自動化系統(tǒng)造成的故障影響。因此，需要在電力系統(tǒng)自動化建設過程中有針對性地進行實時監(jiān)控，監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實時保護電力系統(tǒng)的運行安全。在當前電力系統(tǒng)建設中，應用繼電保護系統(tǒng)可以高效地完成電力系統(tǒng)實時運行監(jiān)控。在實際的繼電保護系統(tǒng)工作過程中，其能夠對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行合理化分析和處理，從而針對性地解決電力系統(tǒng)運行中的主要問題，也能在一定程度上完成電力自動化系統(tǒng)的運行保護。

3.2 電力自動化系統(tǒng)故障分析中應用繼電保護裝置

電力自動化系統(tǒng)運行時，其主要工作指標包括控制電力系統(tǒng)工作電壓、電流以及工作數(shù)據(jù)等[1]，而電力自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，主要問題包括電壓、電流、電壓電流夾角等相關問題。在電力自動化系統(tǒng)中應用繼電保護裝置時，可以有效地完成電力自動化系統(tǒng)的故障分析，針對電力系統(tǒng)運行中的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)以及其他相關電力數(shù)據(jù)進行必要的分析研究，并通過各項數(shù)據(jù)指標的有效分析，完成對電力自動化系統(tǒng)的故障檢測，從而實現(xiàn)故障排查，保證電力系統(tǒng)的正常運行。

3.3 電力自動化系統(tǒng)故障切除中應用繼電保護裝置

電力自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障勢必影響系統(tǒng)的正常運行，對于電力生產(chǎn)也有一定的影響。因此，在實際的電力自動化系統(tǒng)工作中，對于電力系統(tǒng)的保護功能實現(xiàn)，需要應用到繼電保護裝置進行故障切除。繼電保護裝置能夠在保證系統(tǒng)自動工作的同時，對電力自動化系統(tǒng)的故障進行切除，實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護以及系統(tǒng)工作的維護。繼電保護裝置能夠從根本上實現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障分析以及故障排除，從而保障電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量，最終保證電力系統(tǒng)的可靠高效運行。

3.4 電力自動化綜合系統(tǒng)中應用繼電保護裝置

當前，電力系統(tǒng)自動化綜合系統(tǒng)的建設主要包括站控層、間隔層等，并且在實際的運行中，間隔層和站控層用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)連接[2]。站控層是電力自動化綜合系統(tǒng)中的控制層級，在其內(nèi)部主要有核心控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)應用過程中的控制功能以及信息儲存功能。根據(jù)站控層工作層面的不同，可將站控層主要分為主機系統(tǒng)、操作員工作系統(tǒng)、工程師系統(tǒng)以及保護管理系統(tǒng)等，從而實現(xiàn)電力自動化系統(tǒng)的自動監(jiān)控、自動控制以及信息采集儲存等相關功能。在電力自動化綜合系統(tǒng)間隔層中，主要建設有系統(tǒng)的具體工作設備，包括自動控制設備、電力二次設備、繼電保護裝置、信號傳感裝置等。其中，自動控制設備主要負責系統(tǒng)控制功能，提高電力自動化系統(tǒng)的控制效率；繼電保護裝置主要負責電力系統(tǒng)的故障分析及保護，從而保證電力系統(tǒng)更加可靠、高效地運行；信號感應裝置是電力系統(tǒng)信息采集的關鍵裝置，也是自動化系統(tǒng)控制功能實現(xiàn)的核心裝置，其利用傳感技術采集電力系統(tǒng)設備運行中的相關狀態(tài)數(shù)據(jù)，并利用中間以太網(wǎng)層級將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸究貙又校瑥亩瓿呻娏ψ詣踊C合系統(tǒng)的智能控制，也在最大程度上提高了電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量[3]。

4 結束語

文章探討了繼電保護裝置在電力系統(tǒng)綜合自動化、電力自動化系統(tǒng)故障切除、繼電保護系統(tǒng)以及電力自動化系統(tǒng)故障切除中4個方面的應用，闡述了電力自動化建設中如何應用繼電保護系統(tǒng)保證電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行，希望能對行業(yè)發(fā)展提供一定參考。