電力系統(tǒng)繼電保護技術的探究

■張建英，羅 彥 ■河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450007

確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，干擾到正常運行，輕者可能會阻礙到正常供電及電氣設備自身，重則可能會直接危及到人們的生命安全［1］。因此，人們對供電可靠性的要求愈來愈高，隨之對繼電保護技術也提出了更嚴格要求。對電力系統(tǒng)繼電保護的作用、基本組成與其保護措施進行深入研究，把握繼電保護的發(fā)展趨勢具有重要的現(xiàn)實意義。

1 電力系統(tǒng)繼電保護作用

一旦電力系統(tǒng)中的被保護元件出現(xiàn)故障，繼電保護裝置便能夠快速、自動且有針對性的將故障元件剔除到電力系統(tǒng)之外，在短時間內(nèi)恢復故障環(huán)節(jié)的功能，促使其正常運行，避免故障元件持續(xù)受到損害侵襲，控制停電幾率的發(fā)生;如若被保護元件出現(xiàn)異常運行的問題，繼電保護可以立即做出相應反應，同時根據(jù)電力系統(tǒng)的運維要求，指示出信號、跳閘動作等指令;在這種情況下通常保護不會立即發(fā)生動作，而是對電力系統(tǒng)元件危害程度做出一定判斷之后采取相應動作，避免不必要的動作發(fā)生［2］。另外，繼電保護也是作為電力系統(tǒng)監(jiān)控裝置的存在，它可以實現(xiàn)對電流電壓的測量，將系統(tǒng)設備實時運行狀態(tài)及時反應出來。

2 繼電保護的基本組成

繼電保護一般由輸入、測量部分，邏輯判斷部分以及輸出執(zhí)行四個部分組成［3］。輸入部分通常需要予以前置處理，比如說低通濾波、電平轉換或者隔離等等，使其可以實現(xiàn)對各種現(xiàn)場物理量的檢查;依據(jù)在測量部分各個輸出量的大小、邏輯狀態(tài)以及輸出順序等方面內(nèi)容，將測量信號轉變成為邏輯信號，并依據(jù)既定的邏輯關系進行組合、運算，確定最終的執(zhí)行動作，最后由輸出執(zhí)行部分完成最后動作。

繼電保護需要嚴格依據(jù)選擇性、速動性、靈敏性以及可靠性的要求進行動作:(1)選擇性。一旦電力系統(tǒng)中存在了元件故障，由距離故障點最近的保護裝置動作，將故障部分排除到電力系統(tǒng)外，盡量控制故障波及范圍，保證其它部分的正常運行。(2)速動性。當電力系統(tǒng)中某元件出現(xiàn)故障時，保護裝置盡快完成相應動作，從電力系統(tǒng)中將故障元件排除掉，控制故障切除時間，緩解短路電流對電器設備帶來的損傷程度，為電動機的自起動提供充足支持，確保電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。(3)靈敏性。就繼電保護裝置其保護范圍內(nèi)出現(xiàn)故障、異常運行的反應能力，通過靈敏性進行衡量。(4)可靠性。在繼電保護裝置規(guī)定的保護范圍內(nèi)必須有所動作，而超出其保護范圍之內(nèi)或者正常運行的范圍則應拒絕動作。

3 繼電保護常見故障及解決方法

繼電保護的常見故障包括兩點:第一，電流互感飽和故障。它會對電力系統(tǒng)繼電保護帶來較嚴重影響，當線路短路時，由于電流互感器電流飽和，會致使過流保護裝置不能動作，使整個配電系統(tǒng)斷電;第二，不適當開關保護設備選擇故障。一般情況下，對開關站入口線路使用負荷開關為日常分合負載電流不設保護，對帶有配電變壓設備的出口線路則使用負荷開關組合電器。當配電所出口出現(xiàn)故障，造成開關站的越級跳閘［4］。

針對與此，需要做好以下幾點常見故障的處理方法:第一，替換法。將可能帶有故障的元件使用好的相同元件予以替換，以此來判斷是否屬于好、壞，縮小故障探查范圍;第二，參照法。對照正常與非正常設備的技術參數(shù)，找尋非正常設備故障點;第三，短接法。為判斷故障是存在于短線范圍之內(nèi)還是范圍之外，可以將回路某一部分或者是某一段采取短線進行短接，縮小檢查故障范圍;另外，其它常用的還有逐項排除法或者直觀法等等，在此就不一一細論。

4 電力系統(tǒng)繼電保護技術的發(fā)展趨勢

經(jīng)過長時間的應用、實踐與發(fā)展，繼電保護技術已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了很高的成就，且積累了大量的實踐經(jīng)驗，在很大程度上促使電力系統(tǒng)的運行、管理水平得到提升。加之隨著我國計算機技術水平的提升，計算機技術在電力系統(tǒng)繼電保護中也得到普遍應用，這也預示著繼電保護正在向著更高層次的發(fā)展，逐步實現(xiàn)智能化、信息化以及一體化等發(fā)展［5］。

4．1 智能化

長時間以來，人工智能技術被應用到諸多領域中，繼電保護領域的人工智能技術也由此展開研究。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊控制理論等逐漸的實現(xiàn)在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用，為繼電保護技術的進一步發(fā)展注入了活力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡屬非線性映射方法，可以解決很多難以求解、難以列出方程式等復雜的非線性問題;其它的像遺傳算法、模糊邏輯等方法也具有解決復雜問題的能力，由此可以下定論的是，在未來電力系統(tǒng)繼電保護領域，許多難以解決的問題將會在智能化的實現(xiàn)下迎刃而解。

4．2 一體化

在實現(xiàn)電力系統(tǒng)幾點保護的信息化基礎上，保護裝置就相當于一臺計算機，具有高性能、多功能的特點，是整個電力系統(tǒng)中的一個智能終端。它可以從網(wǎng)絡上實現(xiàn)對電力系統(tǒng)正常運行、故障等諸多信息數(shù)據(jù)的獲取，并將所得信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡控制中心或其它終端。因此，任何一個微機裝置都可以實現(xiàn)繼電保護的功能，同時在保證正常運行的基礎上，完成控制、測量、數(shù)據(jù)通信等功能，也就是實現(xiàn)一體化。隨著科學技術的不斷成熟與發(fā)展，新型的繼電保護裝置也不斷涌現(xiàn)，一體化的實現(xiàn)也成為必然。

4．3 信息化

計算機網(wǎng)絡作為現(xiàn)代化的通信工具已經(jīng)成為當前信息時代的技術支柱，無論是對人們的生產(chǎn)還是生活都帶來極大影響，并帶給各個工業(yè)領域根本性的變化，同時為其提供了更強大的通信手段。基于此，繼電保護的作用也不僅僅只是局限在故障元件的排除或者是控制事故波及范圍等方面，更是要保證整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，這也就對每個保護單元提出了嚴格要求，使其能夠實現(xiàn)對整個系統(tǒng)故障與運行信息的完全共享，在對這些數(shù)據(jù)進行分析的基礎上加強動作協(xié)調(diào)。這樣一來，繼電保護裝置就能夠越來越多的得到故障信息，使其對故障距離、故障性質(zhì)以及故障地點的判斷更為精準，大幅度提高繼電保護的可靠性。由此判斷，實現(xiàn)繼電保護裝置的信息化同樣是電力系統(tǒng)發(fā)展的大勢所趨。

4．4 計算機化

隨著我國電力水平的不斷提升，電力系統(tǒng)對繼電保護也提出了更為嚴格的要求，不僅需要其具有基本功能，還要求其具有長時間儲存故障數(shù)據(jù)與信息的空間，提高數(shù)據(jù)處理功能，高級語言編程等等，也就是說，對繼電保護裝置的要求相當于實現(xiàn)一臺計算機的功能。因此，繼電保護裝置的計算機化成為必然的發(fā)展趨勢。但計算機化的繼電保護系統(tǒng)怎樣才能進一步滿足電力系統(tǒng)要求，怎樣更好的提高其動作可靠性，獲取最大的經(jīng)濟、社會效益，還需要我們做深入研究。

5 結束語

長時間以來，自電網(wǎng)建設初，繼電保護事業(yè)就一直在為人們提供服務，而隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展、計算機技術的不斷進步，繼電保護技術也在向著更完善、更可靠的方向發(fā)展，未來更將實現(xiàn)信息化、智能化以及一體化，這也要求我們必須要不斷探究、總結繼電保護技術，為我國電力系統(tǒng)的深入發(fā)展做出應有貢獻。

［1］王迎春．電力系統(tǒng)繼電保護技術若干問題探討［J］．科技創(chuàng)新導報，2014，(10):24．

［2］熊中行．基于面向對象技術的電力系統(tǒng)繼電保護仿真研究［D］．華北電力大學(保定)，2003，31(08):49-51．

［3］張健康．電力系統(tǒng)繼電保護技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］．裝備制造技術，2011，(02):109-110．

［4］胡海平，朱寧西．電力系統(tǒng)微機保護系統(tǒng)設計［J］．廣東電力，2011，24(10):53-57．

［5］楊文英，蓋志強，張華峰，張麗等．電力系統(tǒng)繼電保護可靠性問題研究［J］．中國電力教育:下，2013，(09):210．