淺析繼電保護在自動化系統中的應用

梁朝圣

摘要：由于電氣機械設備的運行環境比較復雜，設備故障率比較高，為了保證電網供電系統運行的穩定性，需要提高電力系統的繼電保護設備和自動化設備的可靠性。在電力系統中，繼電保護所發揮的作用是不容忽視的，采用自動化策略提升繼電保護的功能，適應了社會發展的需要

關鍵詞：配電網；自動化；繼電保護技術

1、配電網自動化系統概述

1.1 配電網自動化系統

配電網自動化系統是對配電網運行中相關設備進行遠方監控、調配以及控制的集成系統，是在計算機技術、網絡通信技術、監控技術等的基礎上發展起來的，是目前電力系統中廣泛應用的自動化系統之一，也為促進電力自動化發展做出了巨大的貢獻。

目前我國配電網自動化分為兩種，包括集中智能以及分散智能。其中集中智能主要用于電網故障發生后的網絡結構重組、隔離以及恢復供電，在這個集中智能模式下，電網隔離與恢復主要是通過電網調度實現，在實現這一操作的過程中，對配電網系統的通信具有較高的要求。采用這種配電網自動化模式，系統終端設備就地執行功能弱，一般只負責信號的采集。分散智能配電網自動化，通過分段器以及重合器的相互配合，控制重合器重合的系數，并根據重合的時間對饋線實施自動的隔離，并自動恢復沒有發生故障區域中的供電。

1.2 配電網自動化系統構成

作為一個新型的集成系統，電力配電網自動化系統的構成包括故障自動定位系統、一次設備系統、通信系統、主控站系統等。

一次設備包括重合分斷器、重合器、環網柜等，這些設備共同構成配電網一次設備系統，也是整個一次設備實施調令的基礎，并具備一定的智能性，利用通信系統實現各個設備之間的通信，從而實現遠方調控。配電網自動化通信系統具有通信距離短、通信點分散、通信速率要求低、產生的信息量小等特點，為了滿足配電自動化系統的需求，其通信系統需要具有較強的抗干擾能力以及可靠性，這樣才能適應惡劣的工作運行環境。故障自動定位系統是配電網自動化系統中重要的組成部分，用于系統中設備、線路發生故障的準確位置，并將這些故障信息傳遞給控制中心。將GIS與故障信號信息相結合，對了解故障發生的時間、位置具有很重要的意義。

配電網自動化系統的主站系統主要是由主站軟件以及操作平臺組成，通過對主站系統的運用，能夠對配電系統實施管理與維護，并實現配電網系統中相關資源的傳輸、共享以及交互。

2 繼電保護技術在配電網自動化中的應用

2.1 繼電保護技術在配電網運行中運用的重要性

在電網運行中，被繼電保護裝置保護的電力系統元件發生故障，繼電保護裝置會對發生故障元件相鄰的元件斷路器發出跳閘的指令，及時把故障元件和系統隔開，這樣既能在最大程度上讓故障元件免受再次損害，更能減少電力系統元件的本身傷害，降低因故障產生事故的影響。當電網運行異常時，繼電保護裝置會及時發出警報，并且能夠根據不同異常情況發出不同的信號，以便值班人員進行處理，繼電保護裝置對于有些異常情況還能自行的調整。在發生故障時，繼電保護裝置能及時把發生故障的部分與系統隔離，保證沒有發生故障部分正常運行，這樣就能縮小事故的范圍，降低給電力系統帶來的損失。繼電保護裝置還可以在電網運行中起到監控作用，它能及時反映系統各個設備的電流電壓情況，以此可清晰地判斷出設備的運行狀態。可以說，繼電保護自動化裝置是整個電力系統中重要的結構組成。根據有關資料顯示，近幾年，我國電力系統中出現的故障有一部分就是來自于繼電保護裝置引起的，這些故障影響了整個電力系統的正常運行，也使電力企業蒙受巨大的損失。所以，對于繼電保護自動化裝置的檢修顯得尤為必要。

2.2 配電網自動化繼電保護技術存在的問題

我國配電網自動化系統建立的時間尚短，雖然已經取得了一定的成績，但在一些地方還有待提高，具體不足表現在以下三個方面：（1）配電網自動化系統中一些繼電保護設備相對陳舊，一些地區配電網系統中的繼電器還采用老式的繼電器，在配電網運行過程中沒有足夠的可靠性，當系統發生故障后，不能確保保護動作及時完成，更是容易發生拒動或誤動，這樣就會導致故障范圍擴大；（2）在配電環網系統中，目前繼電保護嚴重缺乏，主要以負荷開關為主，當環網發生故障，就會導致配電網癱瘓，還需要人工現場修復才能恢復，這也與配電網自動化系統目標相違背。（3）配電網自動化系統中繼電保護裝置的校驗系統存在漏洞，系統中的保護裝置在操作方面由于某些因素的影響會導致誤動，這里所說的因素主要是裝置本身的原因。所以只有對繼電保護裝置的校驗加以重視，提高校驗的質量，保證相關的參數以及質量的可靠性。

2.3 繼電保護技術在配電網自動化中的應用手段

配電網自動化系統中繼電保護的方法主要包括重合器與分斷器配合、重合器與熔斷器配合、FTU繼電保護三種方式。

重合器與分斷器配合方式：在配電網出現故障后，重合器就會重合，分斷器記錄重合器重合的次數，并且能夠在重合器達到預定的重合次數后自動分閘，同時閉鎖在分閘狀態，實現對故障發生區域段的有效隔離。

重合器與熔斷器配合方式：重合器在配電網發生故障時就會重合，并且重合器的開斷具有雙時性特征，在這個過程中就會產生大量的電流。當大電流通過熔斷器時，如果超過熔斷器允許的承受范圍，熔斷器中的熔絲就會被熔斷，這樣就能將故障區域隔離。一般來說，熔斷器需要設置在線路的末端或者是變壓器的高壓側。

基于FTU繼電保護：FTU是裝設在各分斷開關上的饋線終端單元，一般是通過FTU采集故障前的電流、電壓等重要信息，并通過通信通道將這些信息上傳到主站，主站對數據進行綜合分析，確定故障區并制定恢復供電策略，最后通過遙控各開關隔離故障區并恢復對非故障區的供電。

繼電保護技術提供直觀的操作檢查范圍，又能為繼電保護的更新提供有力的支持。發展繼電保護網絡化有兩大優勢：第一，可以通過計算機網絡模擬，分析出電力系統運行中可能出現的故障，提前預防；第二，一旦事故發生，網絡化繼電保護裝置不但可以反映出故障，也可以反映出故障的起因，具體時間地點，這樣更有利于故障的處理。現在人們早已進入了信息化時代，在電力系統的各個組成單位之間可以通過網路實現信息資源共享。運用網絡化繼電保護技術，還可以簡化繁雜的繼電保護線路，更便于施工。

繼電保護技術的智能化發展是現在電力系統發展的必然趨勢，我國在20世紀90年代初，就開始了電力系統保護的智能化研究。如今，電力系統越來越體現智能化的管理模式，在這種管理模式下，既能減少對電力資源的浪費，也能給其他的技術提供無限的空間。近幾年來，神經網絡、進化規劃以及遺傳算法等人工智能技術也在繼電保護技術中開始研究。特別是在一些大型城市中，神經網絡也逐漸在繼電保護中模擬進行，這也加大了繼電保護技術智能化發展步伐。

我國目前為了測量電網電流電壓、保護線路和控制運行，不得不將室外的所有變電站設備的控制電纜都引到電力系統的主控室。由于電纜過多，不僅增加了投資資金，而且也讓二次回路變得非常復雜。因此，一體化的發展已成必然趨勢。一體化裝置可以將各方面的數據匯總整理，簡化以往繼電保護復雜的工作。

參考文獻

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