變電站繼電保護自動化系統技術分析

摘 要：近年來，隨著我國經濟的飛速發展，推動了電力事業的發展速度，電網規模隨之日益擴大。變電站是電網中較為重要的組成部分之一，它的安全、可靠、穩定運行直接關系到電網的運行可靠性。目前，在計算機、通信和人工智能等技術不斷完善的同時，變電站繼電保護逐步朝著自動化的方向發展，其在變電站中的作用也隨之凸顯，利用繼電保護能夠有效地確保電力系統穩定運行。基于此點本文就變電站繼電保護自動化系統技術展開研究。

關鍵詞：變電站 繼電保護 自動化系統

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0124-01

1 變電站系統中繼電保護的基本任務和主要作用

1.1 基本任務

在變電站系統當中，繼電保護的基本任務包括以下幾個方面的內容。

（1）迅速、自動、有選擇地控制特定的斷路器跳閘，借此來對系統或是線路中發生故障的元器件進行保護，避免故障繼續擴大或持續對元器件造成破壞。

（2）能夠對變電站中各種電氣設備的異常運行情況進行反映，并按照預先設置好的運維條件，發出相應的報警信號，同時減輕負荷，并自動完成跳閘。在這一過程中，通常不要求繼電保護裝置快速動作，只需要保護裝置按照異常現象對電力系統及其各個元器件形成的危害程度進行相應地延時，以此來防止因干擾造成的誤動作。

1.2 主要作用

當電網出現故障時，會引起以下問題：其一，造成系統中的電壓急劇降低，這樣極易引起用戶負荷的正常工作被破壞；其二，在故障發生的位置處一般都會產生出較大的短路電流，由此引發的電弧會對電氣設備造成一定程度地破壞；其三，會影響發電機的運行可靠性，這樣便有可能導致系統振蕩，嚴重時甚至會造成整個電力系統崩潰；其四，由故障引起的電流再流經電氣設備時，會引起設備發熱，進而導致設備的使用壽命下降，若是電流過大還有可能造成設備損壞。變電站繼電保護能夠在故障發生時將故障位置迅速從線路當中切除，從而有效地減輕了故障的破壞程度，同時還使故障影響的范圍進一步縮小，確保了電力系統的安全、可靠、穩定運行。

1.3 變電站繼電保護分類

變電站的繼電保護按照被保護對象的性質大致可分為以下幾種類型：其一，發電機的繼電保護。此類保護包括發電機外部短路、定子繞組相間接地短路及過電壓、對稱過負荷、失磁故障、勵磁回路接地等等。其出口方式主要有解列、停機、信號傳輸以及縮小故障影響范圍等等；其二，線路的繼電保護。按照線路的實際電壓等級、中心點接地方式以及線路長度等又可分為相間短路、單相接地、過負荷等等；其三，變壓器的繼電保護。具體包括繞組短路、過負荷、中性點過電壓、油箱壓力過高、油面降低、變壓器溫度升高以及冷卻系統故障等等。

2 變電站繼電保護自動化系統的技術分析

2.1 相關技術

（1）繼電保護技術。目前，在我國電力系統快速發展的推動下，繼電保護技術獲得了長足進步，繼電保護裝置也從以往單一的元器件逐步發展成為大型的現代化設備。繼電保護可以持續對電力系統的運行狀況進行檢測，一旦檢測到系統當中出現故障時，相應的繼電保護裝置便會快速、準確地將故障位置從系統當中切除。繼電保護裝置的應用進一步降低了系統因故障造成的損失。繼電保護裝置正在朝著監測、通信、保護等功能一體化的方向發展，相信在不久的將來，其勢必會實現電力系統的自動化控制。而想要實現這一目標，繼電保護裝置應當具備足夠的靈敏性、速動性和選擇性。

（2）變電站自動化系統。其具體包括自動化監控系統、自動裝置以及繼電保護裝置等等，屬于集多功能于一身的系統。自動化系統借助數字通信技術、網絡技術可實現信息共享。由于系統取消了控制屏和表計等常用的傳統設備，從而使控制電纜的使用大幅度減少，這樣一來有效地縮小了控制室的總體面積，減輕了維護工作人員的勞動強度。

2.2 系統功能分析

繼電保護自動化系統主要是從電力調度中心當中獲取所需的信息，而調度中心能夠提供給系統所需要的全部信息，因此，該系統的實現有充足的信息資源作為保障。

（1）對復雜故障準確定位的功能。通常情況下，復雜故障定位的研究大多是基于裝置的測距原理。目前，較為常見的測距方法主要有以下兩種：①A型測距法。該方法又被稱之為單端電氣量法，具體是指測量故障行波脈沖在母線與故障點的反射時間來進行距離測量，該方法的優點是無需通信、成本低，缺點是容易受到其它線路末端發射的影響，致使測距結果誤差較大；②D型測距法。該方法又被稱之為兩端電氣量法，主要是通過測量故障行波脈沖傳送至母線兩端的時間差來進行測距的，其優點是測量原理簡單、結果準確可靠，缺點是必須在母線兩端分別設置測量儀器并進行通信。

（2）輔助決策功能。當系統出現故障時，常常都會伴隨出現保護誤動作的情況。以往傳統的故障分析一般都是依靠人來完成，這就使得分析結果經常會受到人的經驗和水平等因素的影響。而繼電保護自動化系統由于是收集了故障發生前后的系統運行狀態信息和相關的故障報告，所以能夠進行模糊分析，并根據繼電保護以及故障錄波的采樣數據來完成精確計算，這樣便可以快速、準確地對故障進行判斷，從而實現故障恢復的繼電保護輔助決策。

（3）繼電保護的狀態檢修。通過對相關統計數據的分析可知，導致繼電保護裝置誤動作的主要原因有裝置設計缺陷、生產質量問題以及二次回路維護不良等等。而微機型繼電保護裝置本身具有自檢功能，并且還具備存儲故障報告的能力，為此，能夠利用繼電保護自動化系統來實現狀態檢修。

3 結論與展望

總而言之，實現變電站繼電保護對系統運行的自適應，若是按照整定計算會非常復雜，并且還有可能出現以下問題：其一，保護范圍縮小、保護動作延時的時間延長；其二，系統有可能被迫退出一些受運行方式影響較大的保護；其三，還有可能發生失去配合的情況。憑借當前現有的技術力量和相關設備，并利用繼電保護自動化系統，能夠采集到每一次故障發生時周圍系統的數據，然后通過線路短的故障電壓和電流，可對線路的參數進行校核及修正，這樣便能夠實現線路參數的自動監測，但是卻不能實現準確、快速判斷出繼電保護裝置整定值的可靠性。為此，在未來一段時期內，應針對繼電保護自動化系統在這個方面上的問題進行研究，這有助于繼電保護自動化系統的實現。

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