繼電保護(hù)與電力系統(tǒng)災(zāi)變防治

摘要：文章對(duì)電力系統(tǒng)災(zāi)變事故中繼電保護(hù)的作用進(jìn)行了分析，對(duì)繼電保護(hù)提出了具體的要求，以提高災(zāi)變防治的能力，并對(duì)災(zāi)變防治角度下的繼電保護(hù)研究目標(biāo)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電力系統(tǒng)；災(zāi)變防治

中圖分類號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）15-0128-02

目前，大的停電事故在世界各國(guó)都存在，這些事故的誘因是局部的、偶然的，由于當(dāng)前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也導(dǎo)致了事故涉及的范圍迅速擴(kuò)大，形成連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)癱瘓，造成電力系統(tǒng)災(zāi)變事故發(fā)生。其后果非常嚴(yán)重，表現(xiàn)為中斷經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，如列車停運(yùn)、工廠停產(chǎn)、供水中斷、通信中斷等，同時(shí)也會(huì)引發(fā)一些社會(huì)問題，如自動(dòng)取款機(jī)不能取款，病人得不到救治，發(fā)生盜搶事件等。不同災(zāi)變事故的發(fā)生原因與規(guī)模也不同，但是卻存在著共同的特點(diǎn)，都是由于電力供給短缺、輸變電能力不足、備用容量不足、設(shè)備老化陳舊、技術(shù)不成熟及繼電保護(hù)裝置錯(cuò)誤動(dòng)作等。在我國(guó)，電力形勢(shì)非常嚴(yán)峻，面臨著電力事業(yè)快速發(fā)展、電能需求快速增長(zhǎng)的局面，但仍舊是供不應(yīng)求，呈現(xiàn)出不同程度的電力緊張局面。稍有不慎，極有可能引發(fā)災(zāi)變事故，這也是每一個(gè)電力工作者及人們關(guān)注的問題。本文主要從電力系統(tǒng)繼電保護(hù)入手，對(duì)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)在災(zāi)變防治中的作用進(jìn)行分析，并對(duì)災(zāi)變防治中的繼電保護(hù)提出更高的要求。

1 電力系統(tǒng)災(zāi)變中的繼電保護(hù)

繼電保護(hù)既有積極的作用也有消極的作用。首先，積極作用。從國(guó)外多起災(zāi)變事故調(diào)查結(jié)果來看，設(shè)備主保護(hù)未出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作，后備保護(hù)均未拒動(dòng)。就電力系統(tǒng)設(shè)備自身安全來說，這個(gè)結(jié)果是令人滿意的。如果在發(fā)生嚴(yán)重過負(fù)荷或故障時(shí)，電力設(shè)備未被保護(hù)動(dòng)作切除，那么就會(huì)引發(fā)大面積停電，甚至設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的局面，因此，單就這一方面，繼電保護(hù)的作用非常大。其次，消極作用。國(guó)外某大停電事故中調(diào)查結(jié)果顯示，直接原因是由于繼電保護(hù)錯(cuò)誤動(dòng)作，是電抗器或變壓器故障的瓦斯繼電器錯(cuò)誤動(dòng)作報(bào)警，此時(shí)調(diào)度人員下達(dá)了切除變壓器的命令，調(diào)度人員的這一操作過程是符合規(guī)定的。但是，由于存在一臺(tái)過負(fù)荷繼電器因?yàn)殄e(cuò)誤接線與選線，將正常負(fù)荷誤認(rèn)為是故障，自動(dòng)將已經(jīng)轉(zhuǎn)移過來的重負(fù)荷線路切除，繼而引發(fā)了連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致大面積的停電事故發(fā)生。

2 繼電保護(hù)在災(zāi)變防治中的要求

2.1 對(duì)故障設(shè)備能夠快速、可靠、有選擇地切除

為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，繼電保護(hù)的動(dòng)作必須要可靠，無論是出現(xiàn)故障后的拒動(dòng)，還是未出現(xiàn)故障時(shí)的誤動(dòng)，其結(jié)果都有可能引發(fā)嚴(yán)重的災(zāi)變事故。因此，只有繼電保護(hù)，能夠?qū)收显O(shè)備快速、可靠、有選擇性地進(jìn)行切除，能夠有效地將電網(wǎng)局部故障控制在一定范圍內(nèi)，避免引起大面積的停電事故。

2.2 能夠快速恢復(fù)由于誤動(dòng)或瞬時(shí)性故障引起的設(shè)備停轉(zhuǎn)

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中屬于開環(huán)系統(tǒng)，如果保護(hù)電氣量達(dá)到預(yù)設(shè)的保護(hù)動(dòng)作定值以后，會(huì)發(fā)出動(dòng)作，這個(gè)動(dòng)作不管對(duì)錯(cuò)，都是一次性的，當(dāng)然也包括動(dòng)作發(fā)生后，故障是否消失。而重合閘技術(shù)，是將故障設(shè)備切除以后的設(shè)備投入運(yùn)行的一種保護(hù)技術(shù)。繼電器與重合閘組成在一起，能夠?qū)⒂谰眯怨收显O(shè)備真正切除掉，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。所以，在繼電保護(hù)中，重合閘技術(shù)是必要的，尤其是在備用設(shè)備容量較小的場(chǎng)合，特別適用。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，重合閘成功率是非常高的。

2.3 保護(hù)范圍的擴(kuò)大

在電力系統(tǒng)中引入具體設(shè)備的保護(hù)思想，繼電保護(hù)本身作為保護(hù)電力系統(tǒng)的第一道防線，在目前看來應(yīng)該將這一防線擴(kuò)大，擴(kuò)展到第二，甚至是第三道防線；還可以將單個(gè)設(shè)備保護(hù)擴(kuò)展到整個(gè)區(qū)域或者是整個(gè)電網(wǎng)的保護(hù)中，將保護(hù)結(jié)果從切除單個(gè)不正常運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備或單個(gè)故障轉(zhuǎn)換成切負(fù)荷層面，甚至是切除整個(gè)系列的設(shè)備。現(xiàn)階段的繼電保護(hù)主要針對(duì)的是單個(gè)設(shè)備，這種保護(hù)理念在保護(hù)單個(gè)設(shè)備方面達(dá)到了效果，但是對(duì)于整個(gè)電力的保護(hù)，效果還難以達(dá)到。

3 針對(duì)電力系統(tǒng)災(zāi)變防治的繼電保護(hù)研究

3.1 提高繼電保護(hù)的正確動(dòng)作率

在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重不正常運(yùn)行狀態(tài)或者發(fā)生故障以后，繼電保護(hù)會(huì)自動(dòng)發(fā)出動(dòng)作，繼電保護(hù)在發(fā)出動(dòng)作以后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，不管是正確的動(dòng)作還是錯(cuò)誤的動(dòng)作，其影響都是非常大的。當(dāng)前，我國(guó)的線路保護(hù)中繼電保護(hù)正確動(dòng)作率比較高，但是對(duì)于主設(shè)備保護(hù)而言，正確動(dòng)作率相對(duì)較低，對(duì)于這一問題必須要盡快解決，因?yàn)橛捎诶^電保護(hù)誤動(dòng)引發(fā)的大面積停電事故，不止是在線路保護(hù)中，而設(shè)備保護(hù)中也會(huì)出現(xiàn)。

3.2 對(duì)快速繼電保護(hù)的研究

在故障發(fā)生以后，能夠快速切除故障區(qū)域，能夠使故障造成的不平衡能量降至最低，為系統(tǒng)在故障發(fā)生后的穩(wěn)定運(yùn)行提供了時(shí)間。近些年，行波保護(hù)與無通道保護(hù)研究是國(guó)內(nèi)外開展的快速繼電保護(hù)的典型案例。首先，行波保護(hù)。是對(duì)故障線路產(chǎn)生的暫態(tài)行波信息的反映，分為行波方向保護(hù)、行波距離保護(hù)及差動(dòng)保護(hù)等類別。CT飽和、過渡電阻及長(zhǎng)線分布電容對(duì)行波保護(hù)不產(chǎn)生影響，行波保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)震蕩也不會(huì)反映出來，因此與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樾胁ūＷo(hù)是利用故障產(chǎn)生的瞬間出現(xiàn)的暫態(tài)行波故障信息動(dòng)作進(jìn)行分析，因此不花費(fèi)大量時(shí)間等待故障數(shù)據(jù)，有效地提高了保護(hù)動(dòng)作的速度。目前，主要針對(duì)如何提高動(dòng)作的準(zhǔn)確性與可靠性進(jìn)行研究。其次，無通道保護(hù)。這是一種利用一端電氣量進(jìn)行判斷，構(gòu)成全線相繼速動(dòng)或全線速動(dòng)的繼電保護(hù)方式。按照電氣量使用的差異，可分為工頻無通道保護(hù)與暫態(tài)無通道保護(hù)，前者是利用線路健全向傳輸過來的另一端開關(guān)動(dòng)作信息而產(chǎn)生的動(dòng)作；后者則是對(duì)線路發(fā)生故障后，出現(xiàn)的高頻暫態(tài)信息而產(chǎn)生的動(dòng)作。

3.3 對(duì)自動(dòng)重合閘技術(shù)的深入研究

重合閘技術(shù)在電力系統(tǒng)災(zāi)變防治中具有重要的作用。但是盲目地重合閘有可能會(huì)成功，但也有可能失敗。成功則系統(tǒng)安全運(yùn)行，一旦失敗，不但對(duì)故障的發(fā)展不能阻止，而且會(huì)導(dǎo)致故障快速地蔓延開，引發(fā)嚴(yán)重事故。最優(yōu)自動(dòng)重合閘指的是能夠?qū)τ谰霉收稀⑺矔r(shí)故障進(jìn)行識(shí)別，能夠完成自動(dòng)檢測(cè)，且能在最佳時(shí)間完成重合閘。對(duì)永久故障與瞬時(shí)故障識(shí)別的原理在20世紀(jì)八十年代中期就已經(jīng)提出，當(dāng)時(shí)主要針對(duì)的是單相重合閘，主要依據(jù)是，瞬時(shí)故障伴有故障電弧，切除故障線路后，電弧消失，而接地相由于互感作用與電容耦合產(chǎn)生高電壓；永久故障，在故障點(diǎn)沒有電弧，而且接地相的電壓也比較低。根據(jù)這一差別對(duì)永久性與瞬時(shí)性故障進(jìn)行判別。重合閘時(shí)間最佳主要是針對(duì)永久性故障而言的，在無法判斷故障是瞬時(shí)性還是永久性的時(shí)候，根據(jù)重合時(shí)間進(jìn)行重合，不會(huì)加劇系統(tǒng)的震蕩。最優(yōu)自動(dòng)重合閘技術(shù)的使用，瞬時(shí)性故障幾乎對(duì)系統(tǒng)沒有影響。

4 開展電網(wǎng)安全保護(hù)研究

繼電保護(hù)防范根據(jù)安全穩(wěn)定導(dǎo)則的劃分，屬于第一道防線，而實(shí)際情況是繼電保護(hù)在故障發(fā)展的整個(gè)過程中都起著作用，不但能夠防止新故障的出現(xiàn)，還能夠防止切負(fù)荷、切機(jī)的過程，而且對(duì)系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行中可能出現(xiàn)的低壓、過負(fù)荷等進(jìn)行防范。而電力系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)正是對(duì)于后幾種保護(hù)作用提出的一種新的保護(hù)方式，可以分為無功平衡保護(hù)系統(tǒng)與有功平衡保護(hù)系統(tǒng)。其思想是首先對(duì)系統(tǒng)的功率平衡進(jìn)行保證，然后根據(jù)單個(gè)設(shè)備的容量大小來選擇系統(tǒng)控制的具體方法，包含切負(fù)荷和切機(jī)。其保護(hù)范圍不是單個(gè)設(shè)備，而是整個(gè)電力系統(tǒng)，保護(hù)動(dòng)作也不是切除過載設(shè)備或故障，而是決定切除哪些負(fù)荷或發(fā)電機(jī)。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要快速、實(shí)時(shí)收集并處理信息，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)變得非常簡(jiǎn)單。

5 結(jié)語

從電力系統(tǒng)災(zāi)變防治角度對(duì)繼電保護(hù)的作用進(jìn)行分析，要求繼電保護(hù)在災(zāi)變事故中動(dòng)作必須正確，對(duì)繼電保護(hù)的潛力要進(jìn)一步挖掘，研發(fā)新型的繼電保護(hù)與自動(dòng)重合閘技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，建立電力系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)災(zāi)變防治奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：楊明（1982—），男，國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司工程師，研究方向：變電二次設(shè)備

檢修。