解析電力系統中繼電保護自動化技術的應用

陳榮旭

(國網福建尤溪縣供電有限公司,福建尤溪 365100)

解析電力系統中繼電保護自動化技術的應用

陳榮旭

(國網福建尤溪縣供電有限公司,福建尤溪 365100)

從繼電保護的特征和原理入手,分析了繼電保護自動化技術在電力系統中的功能和作用,并針對幾個重點應用領域進行了分析,總結其應用的方式和技術要點。

繼電保護 電力系統 自動化應用 要點分析

自動化的繼電保護裝置就是在電力網出現故障的時候對線路設備等進行保護,自動切斷線路從而避免故障擴大,其動作的反應時間通常可以達到0.1s,甚至更短。這樣的保護裝置在電力系統中對于其安全性意義重大,因此繼電保護裝置的自動化技術也在不斷的發展和進步。

1 繼電保護設備的特征分析

電力系統中運行故障時不能百分百避免的,在故障中如短路或者過載等,幾點保護設備就可以及時的發出跳閘的指令以及信號,并在可以有效控制范圍內保障安全。主要的目的就是將故障點以及波及的范圍控制在最低,或者直接切除故障線路。在正常的情況下電力系統出現故障的幾率較低,所以在解決故障問題上應用不多。一般情況下繼電保護都是拒動和誤動,拒動主要是在電力系統出現故障時繼電保護設備對其不能及時的修復或者報警等,也沒能切除故障,即不能達到保護電力系統的作用。誤動則是在系統正常的清下出現繼電保護裝置的報警和切斷等,這樣的故障應在電力系統中杜絕。新型的繼電保護裝置往往都具備一定的在線遠程監測功能,因此自動化技術已經逐步進入到繼電保護裝置的控制和監控中。

2 繼電保護裝置的自動化技術概述

2.1 基本原理

繼電保護的自動化就是指在供電系統故障的時候,裝置按照電壓和電流的異常情況進行自動化動作,根據與限值的對比快速得到動作指令,并進行自動的切斷操作,異常保護供電系統,這就是繼電保護自動化的基本原理。

2.2 技術應用優勢

繼電保護自動化發展到今天已經可以利用衛星和網絡等技術,對遠程的電力網絡運行情況進行分析,整個裝置更加簡單方便操作,可以自動對參數進分析和對比,可以有效的保護線路安全,尤其是與網絡技術的結合更可以幫助電力系統處理復雜問題,節約管理和維護的成本和人力等。

2.3 繼電保護的作用

繼電保護自動化技術主要有兩個方面的作用,一則是在電路正常的運行中對電路進行監視,并實施的采集數據反饋到控制中心,對電路穩定運行提供參考;一則是在電路出現故障的時候,發出報警信息,并對故障進行快速分析切斷相關線路,并記錄數據信息,保障大范圍的電路安全。

3 電力系統繼電保護自動化技術的應用

3.1 接地保護

電力系統線路的接地方式存在差異,因此電力系統有兩種形式,一個是小電流接地,一個是大電流接地。小電流接地保護負責發出信號,如果電力系統母線接地故障,系統應在一定時間內,保持持續的運行。大電流接地保護則是需要出現故障即可切斷電源,對電力系統起到良好的保護作用。下面就針對小電流的接地形式進行分析。(1)零序電壓下,電力系統正常運行中系統沒有零電壓,并與三相電壓形成對稱關系,三個不同的電壓可以獨立顯示線路電壓。如果電力系統接地出現故障,電力系統就會出現零序電壓,自動化的繼電保護就會發乎報警信息。此時可以利用電壓表的讀數來判斷故障情況,就是因為在電力系統故障時電壓會出現明顯的異常,電壓會出現下降。(2)零序電流,主要是電力系統接地系統出現故障的時候,零序電流就會出現異常升高,繼電保護會檢測這個改變,能夠切斷電源,對電力系統進行保護。(3)零序功率,如果電力系統接地出現故障,此時零序電流波動較小,但是零序功率的改變卻出現了異常,繼電保護也可通過這個異常判斷故障并進行保護。

3.2 變壓器繼電保護自動化技術

變壓器也是電力系統中的重要設備,對電力系統的穩定運行有著重要的作用,繼電保護自動化技術主要對以下幾個要素進行監控,(1)接地情況,對于直接接地的變壓器進行保護,采取的是零序電流的保護模式,在變壓器接地兩側實施零序保護,通過電流互感器產生的零序電流的情況對變壓器進行監測和保護,對不接地的變壓器則采用零序電壓保護;(2)氣體監控,變壓器在工作中油箱會產生氣體,如果出現故障油和絕緣材料都會因為電弧放電而分解,所以會出現有害氣體。瓦斯保護就是對這類氣體進行監控,如果油箱出現瓦斯異常則會啟動保護,切斷變壓器電源,并發出系統報警信號;(3)短路保護應用,變壓器的短路保護要求對過電流和阻抗進行保護,過電流的繼電保護主要是在變壓器的電源兩邊電流和時間元件中間,如果電流元件運行一段時間后,就會進行跳閘并切斷電源。阻抗繼電器則是利用變壓器的阻抗元件進行保護,阻抗元件運行一段時間就會觸發保護裝置進行跳閘并切斷電源,對變壓器進行保護。對變壓器的自動化保護是通過對變壓器的基本參數的測量完成的,因此可以設定相應的限值,以此保障系統的運行穩定。

3.3 電機的自動化保護

發電機也是電力系統中的重要設備,必須強調對發電機的保護,以此提高網絡供電的安全性。發電機的保護主要是重點保護和備用保護,其中重點保護就是對發電機的失磁故障進行保護,通過對發電機的 相位、電流、中性點等進行監控,形成縱聯差動的保護模式,完成對發電機的保護。但是發電機單相接地出現的電流超標,可以利用接地保護裝置進行繼電保護。如果發電機定子繞組發生短路,可能會導致發電機的溫度異常,此時絕緣層被燒則會對發電機產生威脅,可以定子繞組上安裝匝間保護裝置,對發電機出現的電子繞組匝間短路進行監控和保護。備用保護,則是發電機定子繞組出現超標的低負荷,自動保護裝置則立即跳閘切斷電源,并發出警告。通過過電流保護措施,對發電機的外部短路故障進行監控和保護,避免短路時過電流對發電機的沖擊,過電壓保護則是避免發電機出現低負荷的時候出現絕緣擊穿的故障。

3.4 網絡母線保護

母線的繼電保護主要是兩種,一則差動保護;一則相位保護,差動保護主要是將變化和特點都一致的電流互感器設置在母線上進行監測,二次繞組與母線側的端子連接后,再將繼電保護裝置設置在母線差動位置上,實現對母線的自動保護。相位保護則是通過對比相位的方式進行監測和保護,一體感母線保護的有效性。在小電流接地的過程中,網絡母線保護位置在相間短路中,通過兩相連接的模式進行保護。在大電流的接地中,網絡母線保護則通過三相連接的方式實現保護。

4 結語

自動化的繼電保護措施在實際的應用中,主要是利用其對運行參數的自動化檢測和比對功能,即利用對比限值來確定繼電保護的動作,并將數據進行匯總,方便故障處理,因此自動化的繼電保護技術在電力系統中的應用意義重大。

[1]李春霜.電力系統中繼電保護的自動化策略探析[J].科技傳播,2014(02):08-09.

[4]王良飛.電力系統中繼電保護的自動化策略[J].技術與市場,2013(12):15-16.