試析繼電保護對電力系統的影響

劉 雁

青海省電力設計院新能源處，青海西寧 810008

隨著社會經濟不斷發展，人們的生產生活對電力需求量越來越大。電力系統比較復雜，主要包括四個環節，即電力產生環節、輸送環節、分配環節與用電環節。隨著信息技術和電子技術的發展，繼電保護技術在近年來愈加成熟，在電力系統中的地位也越來越突出。無論是企業供電還是電力系統的安全運行，均離不開繼電保護裝置。近年來，由于發電機容量、用電設備及家電類型越來越多，大大增加了電力系統的工作電流及短路電流。在這種情況下，要想確保電氣設備運行安全，及時發現短路故障，必須重視繼電保護裝置的應用。文章介紹了繼電保護裝置的工作原理、安全標準及使用條件，并針對繼電保護對電力系統的影響進行具體分析。

1 繼電保護裝置在電力系統中的應用概述

1.1 繼電保護裝置的工作原理

在電力系統中進行繼電保護裝置的設置，一方面是為了保護電力系統，確保其運行正常；另一方面則是為了及時發現電網運行時出現的故障，并采取有效措施進行解決。近年來，繼電保護自動化技術有了很大發展，一旦電力系統出現故障，能夠及時找出故障發生區域，并自動采取跳閘、報警等措施進行解決。在有必要的情況下，新型繼電保護裝置能夠隔斷故障部分與正常部分，防止損失擴大。此外，自動化繼電保護裝置還能直接解決簡單故障，減少人員工作量。線圈、觸點、引腳和銜鐵等是繼電保護裝置的主要組成，在電力系統運行過程中，該裝置可利用傳感器實現配電、發電等功能，實時監控電氣設備。不僅如此，自動化繼電保護裝置與網絡技術的結合，能夠對各類監控數據進行有效采集、整理，利用監控系統分析被保護對象的電氣信息、關聯節點運行信息等，在此基礎上作出科學決策，從而動態調整繼電保護裝置的保護定值，充分發揮該裝置針對不同情況的保護功能[2]。

1.2 繼電保護裝置的安全標準

考慮到安全性能，繼電保護裝置應當滿足下列標準：第一，在預定環境條件不變的情況下，能夠有效抵御外部非機械性影響，不會對設備安全、人員安全造成威脅；第二，在預定過載條件不變的情況下，不會對設備與人員安全造成威脅；第三，當過載條件在預期范圍內時，不會對設備與人員安全造成威脅；第四，針對因人體直接或者間接觸電導致的安全事故，該裝置具備相應的防護措施；第五，不會產生電弧、輻射以及高溫等，導致人身安全受到危害；第六，針對各類可預見狀況，該裝置的絕緣性能符合規范要求；第七，一旦出現其他影響設備及人身安全的危害性要素，該裝置能夠采取相應的保護部措施；第八，電氣設備在機械安全、電擊防護、防火性能、可燃性以及基本安全性能等方面滿足規范要求，以此確保繼電保護裝置運行正常，能夠充分發揮其保護功能，不會對電力系統的工作狀態造成影響[3]。

1.3 繼電保護裝置的使用條件

第一，繼電保護裝置必須具備可靠性。在繼電保護裝置運行過程中，不能出現拒動、誤動等異常狀況，回路接點以及繼電器接線應當簡潔明確，功能有效；第二，繼電保護裝置必須具備靈敏性。在電力系統上應用繼電保護裝置，一旦受保護設備出現各種故障問題或者運行不正常的情況，繼電保護裝置應做到反映靈敏，便于技術人員在第一時間找出故障發生的范圍，并采取針對性措施進行解決，防止故障擴大帶來更多危害；第三，繼電保護裝置必須具備快速性。一方面，繼電保護裝置應盡可能縮短故障排除時間，確保系統恢復正常運行。另一方面，繼電保護裝置應盡可能減少故障設備的損壞，保證正常設備盡快啟動、運轉，防止局部故障引發全面故障，影響人們的正常生活和企業生產；第四，繼電保護裝置必須具備選擇性。當故障發生時，對于距離故障點最近的斷路器或者開關，繼電保護裝置能夠有目標、有選擇的進行切斷，確保故障切除區間達到最小，以免對系統正常部分的運行造成影響。在選擇繼電保護裝置時，既要考慮其運行條件，又要做好日常維護、檢修工作，以免設備功能受到影響。

1.4 繼電保護系統的發展歷程

繼電保護系統對電力系統的影響主要體現在保護功能上，當受保護系統的電器元件、電路等出現故障問題時，該系統內部的額定保護裝置可以依靠設定程序，對故障部位采取相應的既定操作，包括短路、跳閘等，切斷故障元件或線路，并及時向管理人員發出通知，以免電器元件損壞過大，從而有效保障電力系統的整體運行安全，確保電網始終處于正常工作狀態，防止因部分電器元件或線路損壞而帶來大面積故障問題。近年來，繼電保護系統逐漸由單一的電流保護過渡至復雜的高頻保護、距離保護，其發展基礎是繼電保護裝置電器元件技術，發展歷程主要包括電磁型、晶體管型、集成電路型、微機型這四個階段，傳統的電磁型保護裝置存在很大缺陷，例如，靈敏度不高、反映不靈敏、抗震性能較差、易磨損等，晶體管型繼電保護裝置能夠有效解決以上問題，但是該裝置在抗干擾性能、質量穩定性、判斷等方面仍存在不足。相信隨著科學技術不斷發展，繼電保護系統也將越來越完善。

2 繼電保護對電力系統的影響分析

2.1 可靠性是繼電保護裝置發揮作用的基礎和前提

要想切實保障繼電保護裝置的可靠性，必須做到設備配置合理、質量合格、技術先進、性能優良、管理有效。繼電保護裝置具備以下任務：首先，將電力系統中的故障元件或線路快速、自動、有選擇性地切除，以免元件或線路損壞擴大，確保其他正常部分的運行不受影響；其次，將電氣元件的故障狀態及時反映出來，根據其運行與維護要求發展調整、減負荷等要求，通常在這種狀態下無需進行迅速保護動作，只要結合元件或線路損壞程度進行必要的延時即可，防止出現誤動作。

2.2 繼電保護促進電力管理智能化發展

智能化管理模式在現代電力系統管理中的應用越來越普遍。這不僅能有效改善管理資源浪費現象，而且有利于各種智能化技術在電力系統中的應用。基于這種技術背景，繼電保護系統也逐漸向著人工智能化方向發展，保護裝置設計的合理性、科學性均有較大提升。因此，繼電保護自動化技術已經成為繼電保護技術發展的主要趨勢。現階段，模擬人工神經網絡（ANN）被越來越多地應用于大型城市的供電公司中，以此保護電力系統，同時促進了繼電保護技術的自動化、智能化發展。調查研究顯示，在電力輸送過程中，短路故障類型多達幾十種，如果采用人工排除的方法，排除時間不會低于12h。在電力系統中應用模擬人工神經網絡繼電保護系統，能夠對數據樣本進行采集，在此基礎上準確檢測電力故障，故障排除時間可縮短至0.5h以內，維修時間也相應縮短。再加上計算機系統的輔助功能，電力輸送效率能夠得到有效提升，對于我國電力事業的發展具有重要意義。

2.3 繼電保護系統促進電力管理網絡化發展

計算機網絡技術是繼電保護系統發展的主要依托。繼電保護技術與計算機網絡技術的有機結合，實現了對電力故障的直觀性、可操作檢查，有效滿足了繼電保護技術的開放性要求。維護電力系統的運行安全是繼電保護裝置的基本功能，利用數據模擬生成系統能夠更好地實現這項功能，此外，計算機技術還可對數據進行采集、分析，對故障發展原因進行準確判斷。

2.4 繼電保護系統促進電力管理計算機化發展

近年來，計算機技術水平有了顯著提升，電力保護相關軟硬件不斷升級，推動了電力系統的完善與發展。繼電保護系統不僅具備基礎性保護功能，還具備故障信息存儲功能，數據處理速度及通訊能力均有較大提升。不僅如此，繼電保護系統還能與控制系統、保護系統及數據共享系統結合在一起，實現了電力管理的計算機化發展。

3 結語

綜上所述，社會經濟的發展帶動了電力事業發展。在電力系統內部，繼電保護裝置發揮著不可替代的作用，該裝置既能有效保護電網正常運行，又能及時發現并準確判定故障元件、線路等，在此基礎上采取相應措施進行解決，確保電力系統無故障運行，實現了供電可靠性的有效提升。隨著科學技術的進步，繼電保護技術也越來越完善，在電力系統管理中合理應用該項技術，不僅能有效縮短故障排除時間，還能減少人員工作量，大大提高供電效率，滿足人們日常生活及社會生產需求，推動社會經濟又好又快發展。