芻議繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的現(xiàn)狀與趨勢

蔣良建 肖艷紅

（貴州都勻供電局，貴州 都勻 558000）

1 繼電保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是隨電力系統(tǒng)發(fā)展的。熔斷器是最早出現(xiàn)的簡單過電流保護(hù)。由于電力的發(fā)展,用電設(shè)備功率、發(fā)電機(jī)的容量不斷增大,發(fā)電廠、變電所和供電網(wǎng)的接線不斷變化,電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大,單純?nèi)蹟嗥鞅Ｗo(hù)無法滿足要求。而電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護(hù)在幾十年間飛速發(fā)展。我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:上世紀(jì)50年代開始晶體管型繼電保護(hù)研究;上世紀(jì)70年代中期開始集成電路型繼電保護(hù)研究,并于上世紀(jì)80年代形成完整系列,從而取代晶體管型繼電保護(hù);上世紀(jì)80年代初開始微機(jī)繼電保護(hù)研究,到上世紀(jì)90年代,隨著微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面日趨成熟,我國繼電保護(hù)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代,目前國內(nèi)220～500kV線路已全部使用了微機(jī)保護(hù)。

2 繼電保護(hù)的作用、組成及其干擾因素

2.1 繼電保護(hù)的作用與組成

當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)裝置應(yīng)能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,以保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行,并使故障件免于繼續(xù)遭受損害。當(dāng)電力系統(tǒng)的被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),繼電保護(hù)應(yīng)能及時(shí)反應(yīng),并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件,而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)動作迅速,而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí),以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。繼電保護(hù)一般由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。

2.2 繼電保護(hù)的干擾因素

a.雷擊。當(dāng)變電所的接地部件或避雷器遭受雷擊時(shí),變電所地網(wǎng)的高阻抗或從設(shè)備到地網(wǎng)的接地線的高阻抗,都將因雷擊產(chǎn)生的高頻電流在變電所的地網(wǎng)系統(tǒng)中引起暫態(tài)電位的升高,可能導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動作或損壞靈敏設(shè)備與控制回路。

b.隔離操作。如果電力系統(tǒng)在隔離開關(guān)的操作速度緩慢,操作時(shí)在隔離開關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)間就會產(chǎn)生電弧閃絡(luò),從而產(chǎn)生操作過電壓,出現(xiàn)高頻電流,高頻電流通過母線時(shí),將在母線周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的電場和磁場,從而對相關(guān)二次回路和二次設(shè)備產(chǎn)生干擾,高頻電流通過接地電容設(shè)備流人地網(wǎng),將引起地電位的升高。

c.輻射干擾。在新時(shí)期,電力系統(tǒng)周圍經(jīng)常會有步話機(jī)和移動通信等工具,那么它的周圍將產(chǎn)生強(qiáng)輻射電場和相應(yīng)的磁場,變化的磁場耦合到附近的弱電子設(shè)備的回路中,回路將感應(yīng)出高頻電壓,形成一個(gè)假信號源,從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的不正確動作。

3 繼電保護(hù)的基本措施

運(yùn)行中的繼電保護(hù),實(shí)際上是一個(gè)完整的系統(tǒng)。為防止保護(hù)或斷路器不正確動作,重要的措施是通過提高繼電保護(hù)裝置或斷路器的可靠性和采用適當(dāng)?shù)姆椒▉硐鹿蕯U(kuò)大。具體可從以下幾方面來考慮:

3.1 提高繼電保護(hù)裝置可靠性

首先,提高保護(hù)裝置和元件的質(zhì)量。采用微機(jī)保護(hù)可以提高保護(hù)裝置的性能和質(zhì)量,改善平均故障發(fā)生時(shí)間,同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對保護(hù)裝置的自動檢測和報(bào)警,縮短保護(hù)裝置的校驗(yàn)和檢修時(shí)間。其次,采用雙重化和若干回路的串并聯(lián)。防拒動的有效措施是雙重化,防止誤動的有效措施是多回路的串并聯(lián)。拒動的薄弱環(huán)節(jié)為串接在回路中的斷路器、主保護(hù)和后備保護(hù)公用的繼電器、控制操作開關(guān)等,誤動的薄弱環(huán)節(jié)有接入跳閘回路的保護(hù)裝置等。

3.2 優(yōu)化繼電保護(hù)配置

要提高繼電保護(hù)裝置的可靠性,主要應(yīng)從保護(hù)裝置本身的可靠性著手。但要提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,就要從繼電保護(hù)裝置可反映的系統(tǒng)故障的種類和程度、后備措施的性質(zhì)和內(nèi)容等方面來加以確定,即根據(jù)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)配置合理的保護(hù)裝置。

3.3 提高繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性

應(yīng)杜絕由于整定不當(dāng)、操作不當(dāng)、工作失誤等人為因素引起的繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中的誤動作。必須從設(shè)備和人力兩方面來努力改進(jìn),如,提高運(yùn)行人員的技術(shù)水平、運(yùn)行操作的規(guī)范化和保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化等。

4 繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢

繼電保護(hù)的未來趨勢是向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。

4.1 計(jì)算機(jī)化

隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展,電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高,除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通信能力,與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力,高級語言編程等。現(xiàn)在,繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求,如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性,如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,尚需進(jìn)行更加深入的研究。

4.2 網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱,使人類生產(chǎn)和社會生活的面貌發(fā)生了根本變化。顯然,實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)連接起來,亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。對于一般的非系統(tǒng)保護(hù),實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多,則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準(zhǔn)確。對自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過很長的時(shí)間,也取得了一定的成果,但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng),必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息,只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,才能做到這一點(diǎn)。

4.3 智能化

近年來,人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,在繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜非線性問題,應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。如,在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一個(gè)非線性問題,距離保護(hù)很難正確做出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動。如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其他如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。這些人工智能方法的適當(dāng)引用可使求解速度更快。可以預(yù)見,人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會得到應(yīng)用,以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

結(jié)語

繼電保護(hù)是非常復(fù)雜的一個(gè)整體,在其規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和改造中,應(yīng)有全局的觀念,綜合考慮繼電保護(hù)運(yùn)行與電網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)要求,保證快速、靈敏、可靠、有選擇性地切除故障,滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]覃華東.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展.廣西來賓市興賓供電公司.[期刊]科技傳播，2009-11-23.