繼電保護中電氣工程智能系統的應用和改進

雷 振

（國網陜西省電力公司延安供電公司，陜西 延安 716000）

1 繼電保護發展狀況

隨著電力系統的不斷發展，繼電保護的影響因素越來越多，因此對其提出了更高的要求。同時，科學技術的發展，進一步提高了繼電保護的技術水平，如通信技術、電子技術以及計算機技術等。自我國成立至今，繼電保護主要經歷了如下幾個階段。第一，建國初期，我國繼電保護系統的實際功能已經較為完善，系統包括很多方面的內容，如設計、研究、制造等，進一步促進了我國繼電保護技術的發展。第二，20世紀80年代，繼電保護迅速在晶體管理方面取得了巨大成就，尤其是由南京自動化設備廠和天津大學共同研發的500 kV晶體管的方向高頻保護，直接應用在500 kV線路上，進一步促進了繼電保護技術的發展。第三，20世紀90年代初，我國繼電保護技術的發展非常迅猛，尤其是在1991年由南京電力自動化研究院開發研制的微機線路保護裝置，還有1993年由南京電力自動化設備廠和天津大學共同研發的微機相電壓補償方向高頻繼電保護裝置。上述兩種裝置區別較大，主要體現在原理、微機線路、機型等方面。雖然優勢不同，但是兩者發揮的作用都是優化質量和保護基本性能。

2 智能系統的結構和內涵

繼電保護技術不但可以保證電力網絡的質量，還可以保證相關設備的監測質量。隨著時代的不斷發展，各個領域開始高度融合，繼電保護正在快速進軍各個領域，如通信一體化、智能化、控制測量等。電力系統中繼電保護管理系統的主要用途是對繼電保護專業管理設計的數據資料和圖檔文件等進行歸類、查詢、錄入等操作。繼電保護裝置既需要保護對象的實際運行信息，又需要關聯設備的運行信息，同時為了可以迅速隔離故障，防止發生大面積停電故障，需要確保能夠準確判斷發生故障問題的原因，還應該確保在極少數人工干預下順利進行實施[1]。通過不斷優化，電網的結構演變為智能電網。為了達到人們日常生產生活的實際需求，交互式供電和分布式發電對繼電保護提出了更嚴格要求。為了能夠長期立足于信息技術和通信技術的可持續發展，既要不斷探索新的保護原理，又要全面普及數字化技術。另外，要實時監控有關設備運行的實際狀況，比如采用傳感器發電、配電、供電等關鍵步驟，同時進行全面分析。上述信息有監控保護功能且能夠改進保護定值，還可以通過分析得出所有設備的實際運行情況。

3 繼電保護中電氣工程智能系統的應用分析

如今，電子技術和信息技術可以保證繼電器保護裝置的操作性能和安全性能，實現了簡單操控人性化設計。特別是隨著智能電網的快速發展，我國電能傳輸規律發生了重大改變。智能電網和傳統電力系統，因為信息化和數字化本身的實際特點產生了較大差異，但只要不斷加強相關研究，就能順應時代快速發展的需求。一般而言，繼電保護通過數字化技術保證保護性能的提高，同時提高安全自動裝置性能。第一，采用數字化能夠有效提高保護性能，具體體現在不斷提高傳感器輸送系統功能和降低電力系統發生事故的幾率。第二，加強研究提高安全自動裝置的性能，能夠有效控制和操作對象，然而第二次保護會降低其控制時間，而全自動安全控制設備信息的主要來源可以通過網絡聯系提高其性能。為了防止發生大面積停電故障，需要通過先進的相關測量技術，準確做出安全預警。在電力系統中，繼電保護技術得到了廣泛應用，可以有效降低電力事故發生幾率，保證電力系統運行環境的安全性和合理性。在電力保護系統發生比較嚴重的故障前，可以迅速傳遞報警信息。同時，繼電保護裝置可以有效隔離故障區域，并有效修復受損電力設施。基于這種情況，該系統充分顯示了智能電網的實際發展情況。實際工作中，為了能夠有效解決輸電線路的超負荷問題，可以采用連接超負荷跳閘系統的方式[2]。

4 提高智能變電站繼電保護系統可靠性的具體對策

4.1 做好過程層中的繼電保護

盡快實現迅速跳閘功能，可以全面保護電器設備，如變壓器、輸電線路等，同時可以大大降低電力系統處于運行狀態時的風險，保護電力調度系統。一般情況下，如果主保護定值出現較小波動，電力系統正處于運行狀態時會發生相應變化，而繼電保護不會發生任何改變。在智能變電站中依然存在很多一次設備，因此需要明確區分開關設計上的硬件，并給予獨立保護，使其既可以保護變電站的母線，又可以保護輸電線路。輸電線路應進行獨立采樣并通過不同的開關電流實現，調整時可以利用主保護的通信口實現，從而全面掌握系統電流。另外，繼電保護過程中，為了能夠準確定義智能變電站中的變壓器和母線保護，可以采用多端線路保護來同步采樣站內的保護裝置。采樣過程中，一定要在變電站主站采樣基礎上進行調整，以保證采樣數據的可靠性和適用性。

4.2 做好間隔層中的繼電保護

只有保證繼電保護系統的可靠性，才可以做好間隔層中的繼電保護。同時，應該在變電站繼電保護系統中應用雙重化裝置，以集中配置后備保護。后備保護系統不僅可以保護開關，還可以保護變電站后備設備，同時可以保護對端母線和相鄰范圍內的相連線路，在后備電流的基礎上，準確判斷電網在運行過程中的故障，并可以制定出有效解決跳閘問題的措施。另外，后備保護系統不僅可以集中配置全部電壓等級，還可以通過調整技術適應電網運行的實際情況。此外，可以根據實際的電網運行情況制定相關的運行方案，同時全面分析站內的電網系統，從而選擇最合理的運行方案，以保證智能變電站的繼電保護功能[3]。

4.3 增加系統的冗余性

加強優化系統的冗余性需要從以下幾個方面著手。第一，通過借助以太網交換機中的數據鏈路層技術實施監控變電站自動化，同時可以通過多種模式實現不同的目標。第二，按照網絡構架的實際需求，通常由三個基礎網絡構成，從而可以有效提高變電站繼電保護系統的可靠性。總線結構可以采用交換機達到數據信息傳輸的目的，從而大大降低接線，但冗余度較差，要想提高敏感度需要延長時間。第三，由于總線結構和環形結構相似，在其環路上任何一點都可以提供不同程度的冗余。如果將它和以太網交換機有效結合，可以出現管理交換機。在繼電系統運行中，該結構不但可以提供物理中斷的冗余度，還可以將網絡重構控制在合理范圍。不過，環形結構也存在一定弊端，如收斂時間等。如果收斂時間較長，將無法迅速完成任務，從而嚴重影響系統重構。第四，星型結構是一種等待時間較短的結構，得到了廣泛應用且沒有冗余度。在運行過程中如果主交換機發生故障，會嚴重影響信息的傳送，且可靠性較低，不利于推廣。所以，在選擇繼電保護系統網絡構架的過程中，應結合實際情況，衡量各架構的優缺點，然后選擇最佳的網絡構架，從而大大提高繼電保護系統的可靠性。

5 結 論

我國電力系統中的繼電保護技術經歷了不同階段，隨著電力系統的飛速發展和通信技術、計算機技術的不斷完善，促進了繼電保護技術的發展。如今，我國繼電保護技術已經實現了人工智能和數據通信一體化，擴大了應用范圍。