電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制

楊興超

(山東省日照市東港區(qū)曲阜師范大學(xué)(日照校區(qū)),山東日照 276800)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制

楊興超

(山東省日照市東港區(qū)曲阜師范大學(xué)(日照校區(qū)),山東日照 276800)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和企業(yè)用電量的不斷增加,國內(nèi)電力供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性開始得到越來越多的關(guān)注,與此同時(shí)電力供應(yīng)主體為了應(yīng)對(duì)日益增加的用電需求和對(duì)電力供應(yīng)穩(wěn)定性的高要求,大量的應(yīng)用繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行輸電線路的保護(hù),本文將從電力系統(tǒng)安全保護(hù)的角度出發(fā),結(jié)合輸電線路運(yùn)行中的實(shí)際,對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制進(jìn)行研究和探討。

電力系統(tǒng) 繼電保護(hù) 安全自動(dòng)控制

繼電器是涉及到電力的生產(chǎn)生活工具中，應(yīng)用比較廣泛的一種電力控制設(shè)備，是一個(gè)歷經(jīng)滄桑但是依舊能有效的保護(hù)用電設(shè)備和操作人員安全的技術(shù)設(shè)備，而電力安全自動(dòng)化是電力系統(tǒng)一直以來的追求目標(biāo)，在電力系統(tǒng)生產(chǎn)、輸送、變電直至用戶主體的一系列環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)安全控制自動(dòng)化，是電力系統(tǒng)未來發(fā)展的要求。

1 電力系統(tǒng)安全自動(dòng)化

電力系統(tǒng)的安全自動(dòng)化，涉及到電力系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)的安全自動(dòng)化控制問題，其中包括電力系統(tǒng)中的發(fā)電站、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶系統(tǒng)等一系列的電力安全控制項(xiàng)目，在這些電力系統(tǒng)的安全問題上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，要利用整體和部分相結(jié)合的原理進(jìn)行分析，在電力系統(tǒng)的安全自動(dòng)化問題上電力系統(tǒng)是一個(gè)整體，面對(duì)這樣一個(gè)整體的安全問題，要從系統(tǒng)整體出發(fā)，確定電力系統(tǒng)安全自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)現(xiàn)形式，同時(shí)因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)本身的復(fù)雜性和組成內(nèi)容的多樣性，要求在電力系統(tǒng)的安全自動(dòng)化問題上，實(shí)行有針對(duì)性的安全措施，例如在發(fā)電站的安全自動(dòng)化控制中，為了保證發(fā)電站的安全運(yùn)行，避免自動(dòng)控制系統(tǒng)的虛警影響供電安全，就不能賦予自動(dòng)控制系統(tǒng)過多的控制權(quán)限，要由專業(yè)的電力工作人員來對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行真實(shí)性診斷，確認(rèn)無誤后才能進(jìn)入到安全問題處理的環(huán)節(jié)。而相反的在用戶系統(tǒng)的供電線路安全自動(dòng)化上，就要強(qiáng)調(diào)安全控制系統(tǒng)的自主判斷能力，因?yàn)橛脩舻碾娏Π踩R(shí)是比較缺乏的，無法在線路運(yùn)行中確認(rèn)線路是否安全，而在這一環(huán)節(jié)中的線路安全又涉及到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以要謹(jǐn)慎對(duì)待，賦予安全自動(dòng)控制系統(tǒng)更多的權(quán)限，保證用電主體的安全。

2 電網(wǎng)調(diào)度安全自動(dòng)化

隨著電力輸送科技的發(fā)展，大量的前沿科技應(yīng)用到電力輸送和電力調(diào)度環(huán)節(jié)中，當(dāng)前電網(wǎng)的電力調(diào)度基本上都是由計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)進(jìn)行控制，但是在這樣一個(gè)關(guān)系到人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的重要領(lǐng)域，安全系統(tǒng)也是必不可少的，電網(wǎng)調(diào)度安全自動(dòng)化，是在電網(wǎng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立的，基于電網(wǎng)整體的調(diào)度安全監(jiān)控系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中安全監(jiān)控節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的電力調(diào)度進(jìn)行實(shí)時(shí)的感知，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度行為進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和驗(yàn)算，一旦發(fā)現(xiàn)調(diào)度行為可能會(huì)對(duì)相應(yīng)的電網(wǎng)造成損壞，就會(huì)對(duì)調(diào)度人員提出警示，有些被賦予了較高權(quán)限的電網(wǎng)調(diào)度安全自動(dòng)化系統(tǒng)，甚至能夠?qū)﹄娋W(wǎng)調(diào)度人員的錯(cuò)誤命令進(jìn)行封還，可以說在電力調(diào)度這一無形能源的調(diào)度過程中，就電力安全而言安全自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)調(diào)度安全有超過人腦的理性認(rèn)識(shí)[1]。

3 電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置

電力系統(tǒng)中的反事故自動(dòng)裝置，是電力系統(tǒng)內(nèi)部的止損系統(tǒng)，它能在電力事故發(fā)生的瞬間，切斷事故線路的供電，同時(shí)將故障線路與其他線路和電氣設(shè)備的連接切斷，將故障隔離，保證故障線路發(fā)生的事故不會(huì)進(jìn)一步波及到整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的反事故自動(dòng)裝置有兩種基本類型[2]。

3.1 繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)系統(tǒng)是在電力系統(tǒng)中的一種具體故障的隔離保護(hù)措施，主要是在電力輸變線路中安裝以保護(hù)輸電線路、發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備，按照產(chǎn)生保護(hù)的機(jī)制，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以分為過電流保護(hù)、方向保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)和距離保護(hù)等。

3.2 系統(tǒng)安全保護(hù)裝置

系統(tǒng)安全保護(hù)裝置是從系統(tǒng)的整體出發(fā)，保護(hù)系統(tǒng)不會(huì)受到因?yàn)殡娏φ{(diào)度結(jié)構(gòu)和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)而造成的整體性故障困擾的安全保護(hù)系統(tǒng)[3]。

系統(tǒng)安全保護(hù)裝置在實(shí)際應(yīng)用中主要是針對(duì)系統(tǒng)震蕩、失步解列、全網(wǎng)性頻率崩潰和電壓崩潰等災(zāi)害性的事故。具體的安全保護(hù)措施按照功能分為四種形式:一是以備用設(shè)備的主動(dòng)投入為主的，主備用裝置切換系統(tǒng)；二是電壓和電流頻率的短路保護(hù)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)在電路中出現(xiàn)不可解決的電壓和電流頻率問題時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況關(guān)閉部分通電線路，保證整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)的安全；三是對(duì)輸電線路中的功率過剩問題的控制系統(tǒng)，輸電線路中一旦出現(xiàn)功率過剩問題就會(huì)導(dǎo)致線路電壓的增高，進(jìn)而對(duì)線路連接的電氣設(shè)備產(chǎn)生破壞，這時(shí)該系統(tǒng)可以通過自動(dòng)切機(jī)裝置、快關(guān)汽門裝置等進(jìn)行過剩功率的緊急處理；四是利用自動(dòng)解列裝置和自動(dòng)并列裝置，對(duì)電力系統(tǒng)的震蕩失步進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

4 供電系統(tǒng)安全自動(dòng)化

供電系統(tǒng)安全自動(dòng)化，是針對(duì)電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的一種安全強(qiáng)化措施，因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，又因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)本身的復(fù)雜性，導(dǎo)致了供電系統(tǒng)安全維護(hù)的特殊性，所以要單獨(dú)劃出一個(gè)安全自動(dòng)化領(lǐng)域，確保供電系統(tǒng)的安全。這一系統(tǒng)中包括地區(qū)調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控、變電站安全自動(dòng)化和負(fù)荷控制等三個(gè)方面[4]。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)是關(guān)系到國際民生的重要系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)的運(yùn)行中系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性顯得至關(guān)重要，因?yàn)橹挥须娏ο到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，才能保證國民經(jīng)濟(jì)的正常發(fā)展和人民社會(huì)生活的正常秩序，在電力系統(tǒng)中大量、大范圍的應(yīng)用繼電保護(hù)與安全自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，實(shí)時(shí)保護(hù)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)安全和運(yùn)行安全，保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展，提高人民群眾的生活質(zhì)量。

[1]叢偉.廣域保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及故障判別算法研究[D].山東大學(xué),2005.

[2]張瑋.防止大電網(wǎng)連鎖跳閘事故的廣域后備保護(hù)策略研究[D].山東大學(xué),2008.

[3]康偉.中粵2×600MW燃煤式火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)分析和應(yīng)用[D].華南理工大學(xué),2013.

[4]龐建業(yè).分散電源并網(wǎng)對(duì)配電系統(tǒng)的影響分析研究[D].山東大學(xué),2006.

楊興超(1992—),漢族,男,2011年就讀于曲阜師范大學(xué),電氣專業(yè),現(xiàn)本科在讀,研究方向:繼電保護(hù)與自動(dòng)控制。