電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性分析

張天雷

（國投宣城發電有限責任公司 安徽宣城 242000）

電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性分析

張天雷

（國投宣城發電有限責任公司 安徽宣城 242000）

本文分析了繼電保護裝置的工作原理和基本性能，對繼電保護裝置的應用進行了簡單介紹，并提出了電力系統自動化技術存在的弊端和提升電力系統自動化技術的有效方法，希望可以推動我國電力系統的健康、快速發展。

電力系統；繼電保護設備；自動化

引言

在電力系統中，繼電保護裝置是重要的安全衛士，當電壓或電流出現異常時，繼電保護裝置就會迅速進行斷電隔離，并使之無法影響別的設備，能夠有效控制故障范圍，并且向工作人員發出安全警告，它不僅可以保護發變機組，就連對直流、輔助甚至廠用電系統都能夠起到一定的保護作用[1]，因此對繼電保護裝置進行研究并分析其具體的保護過程，能更好地利用繼電保護裝置，保證發電廠的正常工作運行。電力系統的日常運轉離不開自動化技術，并且現代電力系統自動化技術不僅可以對自身進行維護，還能夠自主地控制并保護電力系統，大大減少了工作量和危險系數[2]。

1 繼電保護裝置的工作原理

繼電保護裝置的工作原理：在發電廠中經常會出現電氣設備、線路以及輔助系統故障，這些故障必然會導致系統電壓和電流發生變化，一旦超出系統所能承受的范圍，就會對電力系統造成安全威脅，此時智能控制系統會給出相應的報警信號，技術人員根據實際情況向斷路器發出斷開指令[3]，進行斷電隔離，將故障隔離開來，保障其他設備的正常運行，盡可能的減少故障所涉及的范圍。概括而言就是對系統中的參數，例如故障電壓或者故障電流，對其進行實時監控，根據其變化情況做出判斷，從而給出動作指令。除此之外，繼電保護裝置也可以根據實際情況，引入其他參數作為動作依據，例如瓦斯的變化或者油流速度的變化可以作為變壓器油箱故障的參考信號，無論是哪種參考信號，都包括測量裝置、邏輯裝置和執行裝置，其基本原理和結構都是類似的，具體繼電保護裝置見圖1所示。

圖1 繼電保護裝置

2 繼電保護裝置基本性能

2.1 可靠性

繼電保護裝置是在故障狀態下工作的保護性設備，其可靠性直接關系到使用效果，即在保障故障動作準確性的前提下，不會產生誤動作。可靠性是對繼電保護裝置最基本的要求，影響繼電保護裝置正常運行的因素較多，需要從多方面考慮，不僅技術性能要滿足使用要求，還要保證配置合理、裝置的質量要過關等，在電廠的電力系統中，參與生產運行的設備通常都有兩個獨立的回路，并且兩個回路中都必須安裝不同的繼電保護裝置，這樣在發生故障時，如果一套繼電保護裝置產生誤動或者拒動，另一套設備還可以切斷電路，起到保護作用，這樣兩套設備就可以相互補充、相互作用。

2.2 選擇性

電廠繼電保護裝置需要具有一定的智能性功能，即在發生故障的情況下，是先斷開故障的設備還是先斷開故障的線路，并且當設備和線路本身的保護裝置出現拒動的時候，就需要相關聯的保護裝置來切斷電路，起到保護作用，即裝置中的保護元件具有選擇性。

2.3 靈敏性

保護裝置應當具有靈敏系數，它是指能夠允許的電流和電阻的變化范圍，一旦超過所能承受的范圍，裝置就會進行啟動，實現隔離功能，我們可以通過繼電保護的整定來控制靈敏系數和選擇性。

3 繼電保護裝置的應用

3.1 對發電變壓器組的保護

繼電保護裝置在保護發電廠中的發電變壓器組時，應當充分考慮到機組的型號，電廠中的大型機組不僅維護過程需要較長時間，而且一般造價較高，如果直接停機檢修就會引起很大的經濟損失，因此在使用繼電保護裝置時，就對裝置提出了較高的配置要求，不僅要保證配置靈敏度好并且快速，還要確保配置可靠，所以在配置繼電保護裝置時，不僅需要綜合考慮電廠的實際情況，還需要考慮電氣控制系統的具體特點等，以此來達到保護與運行、控制相配合的要求。在資金允許的情況下盡可能購買具有成熟技術、功能全面的裝置，采用C30保護設備對勵磁變壓器和廠用變壓器進行保護；選擇G60以及T60等保護設備對發電機進行保護，這些保護裝置可以采用DSP進行數據處理，極大地提高了繼電保護裝置的工作效率。

3.2 對發電廠電力系統的保護

機電保護裝置在進行電廠電力系統保護時，需要充分考慮配合性，也就是盡量減少二次電纜，增加整個電力網絡的自動化水平，例如在電廠中，在兩臺低壓機組上配置了一套電廠用電監控系統，另外將系統與上層的DCS相連接，同時利用通信網絡與下層的廠用繼電保護裝置相連接，這樣就可以對電度量進行有效的采集和傳輸，最終實現對保護動作量的遙測和通信，保證了定值的查詢和修改，提高了電力系統的安全性和靈活性。

4 電力系統自動化技術存在的弊端

①電力系統的自動化技術水平較落后。隨著我國經濟的不斷快速發展，我國的電力系統自動化也得到的迅猛發展，出現了越來越多的電力系統優秀人才，電力系統技術水平得到了明顯提高，但是仍與國外存在著較大的差距，且技術自身存在的缺陷也表現得越來越明顯；②電力系統所用的自動化設備老化。我國一直在努力更新電力基礎設施，但是在一些企業仍舊會產生因為設備老化而不能滿足居民的用電需求的問題，嚴重影響著人們的生活。在電力設備運行期間，經常由于特殊原因導致工作電壓嚴重超過設備可以承受電壓的情況，出現這種現象一方面是因為一些電力設備年久失修，難以承受雷擊和過電壓等現象，另一方面設備的絕緣性較差，在雷雨天氣中很容易受到影響，嚴重影響電力系統的可靠性，這就要求相關技術部門要根據實際運行的狀況和出現的問題進行仔細的分析和研究。

5 提升電力系統自動化技術的有效方法

①提升電力系統員工技能，加強電力系統自動化管理。電力系統技術人員在保證自動化技術的安全管理和迅速發展中起著至關重要的作用，要不定期對其進行技術培訓，讓員工更快更好地掌握新技術，提高員工的專業素養和責任意識。除此之外還需要加強設備的生產運行管理，做好設備的運行和維護檢查，及時消除設備問題，加強對繼電保護的管理和變壓器的負荷監測工作，確保一旦超過所能承受的范圍，裝置就會啟動，實現隔離功能。②提高發電廠電力設備的質量。從可靠性觀點來看，設備可以分為兩種：①可以修復的設備；②不能修復的設備，針對可以修復的設備，在使用過程中一旦發生問題，就可以對其進行及時的更換和修復，針對不可修復的設備，一旦發生問題，在技術上根本無法修復，嚴重影響人們的生活質量，所以，在電力系統中，基本采用的是可以修復的設備。眾所周知，設備的好壞直接影響著系統的穩定性，在進行電力系統自動化建設時，應該在條件允許的情況下，采用高質量的設備，特殊情況下可以采用國外進口設備，通過提高使用設備的質量，降低設備故障率，保證電力系統的可靠性。③加強電力系統自動化的接地防雷維護工作，電力系統中絕大部分的事故都是由雷害造成的，這就需要重視在維護電力系統自動化過程中的防雷技術，并采取安全穩定、科學有效的方法。通常以接地防雷維護技術為主，目前常用的接地技術主要有兩種：多點接觸和浮地，接地技術是當有較強的雷擊擊中設備的時候，會產生極高的電壓，接地技術就可以通過接地將電壓合理有效的釋放出去，從而對設備起到保護作用。

6 結論

綜上所述，隨著我國經濟的不斷快速發展，我國對電能的需求不斷加大，電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性受到了人們的廣泛關注，但是其影響因素較多，一旦出現問題，不僅會給人們的生活帶來嚴重的影響，也會給企業造成一定的經濟損失，總而言之，在電力系統中，發電廠繼電保護裝置有著非常重要的地位，能夠感知故障并及時進行故障隔離，從而避免長時間、大面積停電現象，提高了電力系統的可靠性，并且由于電力系統的復雜性，我國現階段的自動化技術發展與國外還有一定的差距，要想實現其高效、快速的發展還需要結合我國的實際情況，借鑒國外發展經驗和吸取國外先進技術，從而發展和優化電力系統自動化水平。

[1]劉開來.關于電力系統繼電保護與自動化裝置的可靠性分析[J].華東科技：學術版，2015（12）：219.

[2]王洪松.電力系統中的繼電保護設備及其自動化可靠性研究[J].城市建設理論研究：電子版，2014（31）.

[3]朱中暉.電力系統繼電保護工作常見問題及其處理方法[J].科技致富向導，2013（24）：309.

TM774

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2016-4-20