分析現代繼電保護和廠用電自動化技術

北京揚德環境科技股份有限公司 王金生

當前電力系統不斷發展，這也對繼電保護以及企業廠用電自動化技術提出了更高的要求，同時計算機技術、電子技術以及通信技術的高速發展，也給其不斷注入活力。因此，需要科學有效的應用現代繼電保護自動化技術，充分發揮出其作用。電力系統能否正常運行，直接關系到配電、發電系統以及電壓變換系統等的運行情況，所以，如果出現短路問題，就會讓整個系統都陷入癱瘓，進而影響供電質量，甚至會出現安全事故，所以提升繼電自動化技術十分重要，通過對其進行應用，能夠高效的對線路故障進行自動切斷，進而讓電力系統正常運行。

1 現代繼電保護自動化技術的應用

1.1 在發電機中的應用

發電機是電力系統中不可或缺的一部分，所以，要想確保發電機的穩定運行，就需要有效的應用繼電保護自動化技術。

1.1.1 重點保護法

隨著發電機使用時間的增加，其在運行中就會容易出現故障，特別是容易出現失磁故障，如果發生這一故障，就需要檢修人員在檢修的過程中把重點放在發電機上，要采取接地保護技術，進而防止系統出現短路的問題，解決發電機接地電流問題，讓系統能夠安全平穩的運行。

1.1.2 備份保護法

對發電機采取繼電保護自動化技術之后，系統能夠按照發電機的具體運行情況進行有針對性的防護，在運行中出現故障的同時，系統就能夠及時的將電源切斷，防止對發電機造成更嚴重的損壞。這樣就可以防止出現一些發電機外部問題，及時對故障范圍進行控制。

1.2 在線路保護中的應用

在電力系統中應用繼電保護自動化技術，還能夠對線路進行保護，就電力系統的自身本質來說，其內部線路構造較為復雜，線路是電力系統運行中不可或缺的載體，不管是發電機還是變壓器等，要是沒有線路連接，那么就算是設備功能性再好，也不能進行有效的運行，因此，就需要注重對于線路進行保護。在線路保護中，主要就是要保護線路實際接地環節，當前線路在接地時要想提升接地保護的保護效果，就需要做到幾點：首先，要增加零序功率，如果產生接地故障，使得零序功率的方向發生改變，通常零序功率都有比較小的波動，所以，對接地故障的預測以及保護具有優勢；其次，增加零序電流，如果產生接地故障，就能夠讓零序電流的速度提升，在這一過程中的操作敏感性較強，這樣就能夠在第一時間切斷電源，進而對電力系統進行有效的保護；最后，增加零序電壓，一般電力系統較為穩定，只要是正常的操作不會出現零序電壓，但是如果產生接地故障，那么就會讓對應的零序電壓產生，其能夠對零序電壓進行有效的降低，進而及時的進行報警，在收到警報之后，維護人員就可以觀察電壓表數，進而做出合理的判斷，明確接地故障的實際情況。

1.3 變壓器繼電保護

變壓器在電力系統中具有重要作用，是其中的核心設備，其運行的情況會直接影響到電力系統整體的運行穩定情況，當前變壓器的繼電保護主要包括三種：

1.3.1 接地保護

直接接地保護變壓器應用的是零序電壓保護方案，是將零序保護裝置安裝到變壓器的接地線上，對于不接地保護的變壓器，就可以采取零序電壓的方式進行保護。

1.3.2 瓦斯保護

當變壓器油箱產生故障的情況下，在電弧的作用下，會讓絕緣材料以及絕緣油分解，進而導致出現危險氣體，其具有易燃易爆的特征，所以，在電壓器保護上，就要注重瓦斯保護，其在油箱產生閃絡電弧故障的時候，繼電保護裝置就可以在第一時間將變壓器的電源切除，進而發出告警信息[1]。

1.3.3 短路保護

其包括兩種，即過電流以及阻抗保護，前者就是把電路繼電保護裝置安裝到變壓器電源的兩側以及時間元件上，電流元件在達到動作值和時間后會把電源切掉；后者就是在對線路設備進行保護時，偵知保護安裝點至故障點間的阻抗值，達到動作值和時間后也會跳閘斷路。

2 廠用電自動化技術

廠用電電氣自動化包括兩部分，分別是廠用電起動策略控制以及廠用電配電系統微機保護測控技術。其設計就是要全面利用計算機的優勢，對各種運行信息進行實時的采集，且依據預定策略調整定值、對自起動負荷進行跟蹤調節，或者是依據繼電保護及控制的要求采取實時控制，利用通信技術能夠將各種信息以及上級調度令進行上傳或者是下發。下面分析常用系統自動化和接入分布式控制系統（DCS）方案。

圖1

從圖1所示中能夠看到系統方案，每個電子自動化裝置就是安裝在相應的配電裝置的開關柜上的，利用通信技術可以有效的組織所有的自動化裝置，進而形成一個健全的DCS系統，就可以實現測量、保護以及控制的功能；保護測控裝置能夠對電氣會理中的各方面進行實時的監測，且能夠聯系直流監控和其它智能電器，在電廠的總體控制系統中，其和分布式控制系統的遠程I/O的地位是相同的，分布式控制系統能夠對電氣回路中的相關數據進行實時的監測，進而實現遠方相關功能，如，遠方保護定值、信息復歸、負荷的遠方控制等[2]。在低壓重要回路上，要是低壓采取智能型開關，那么就可以利用通信方式對電氣量進行采集，做到遠方控制，如果采用的開關不是智能型的，就需要對控制裝置進行測量，采集電氣量且還需要向開關送出跳合閘節點。就單元機組來說，發電機、鍋爐、廠用電系統以及汽機是一個整體，因此不會獨立安排電氣操作員站，要想對設備的運行情況進行了解和掌握，只需要在必要的情況下在繼電保護環節安裝一臺只監視不控制的終端就可以。以后對發電機勵磁系統、發電機出口高壓開關、自動準同期系統等也能夠利用通信管理單元進行DCS的接入，這樣做就能夠對分布式控制系統進行簡化，只需要做到高層次的邏輯控制功能以及管理數據，剩下的操作邏輯就可以交給電氣自動化裝置來完成。

DCS系統應用的是標準通用的軟件和硬件環境，結構為開放式，網絡使用Ethernet或者是Profibus。Ethernet的網絡拓撲結構能夠結合具體情況選擇網絡，包括總線型網絡和星形網絡等，其在某處節點發生故障的情況下，只需要點擊退出網絡，就可以讓剩下的結點不受到損壞。要想確保控制系統的實時性，可以采取兩種措施來達成：一種是對節點的數目進行限制，進而減輕系統的負載情況，讓其更好的運行，另一種就是應用交換以太網技術，可以在沖突域中將那些實時要求的域分離開，這樣的方式是對外來通信量進行消除，進而可以有效提升信息傳輸的速度及質量；系統通信協議使用的是IEC61850，其和IECTC57電力系統的通信協議體系要求是相適應的，前者是IEC870-5的超集，能夠把Profibus進行映射和包容，其優勢就是在開放性以及適應性較好。方案示意圖中的SNET級中的OPS和ENS，如果分布式控制系統和ECS系統的生產廠家不一樣時，就需要進行設置，而如果二者的生產廠家相同時則沒有必要，這樣做就是要對上層系統結構進行簡化，進而為調試電氣系統提供便利[3]。

和當前的電氣進分布式控制系統方式對比，利用微機測控保護裝置接入分布式控制系統具備其優勢，這主要體現在：第一，電氣自動化設備是在各個電氣間隔分布的，實現了分布上的分層化，進而極大提升系統的可靠性；第二，各個自動化設備可以在底層就完成保護和測控，其電力系統是獨立運行的，因此，就算是通信終端也不會對其造成影響，且其實時響應的速度也比較高，減少了分布式控制系統的硬件設備數量，進而讓該系統的負荷減輕，提升運行效率；第三，數據交換變成計算機通信方式，這讓其抗干擾的水平提升，損耗的電纜也少，可以節約很多的電纜，這就可以減少敷設電纜的工作量，相應的能節省很多的安裝費用，結合變電站自動化經驗以及費用因素，該系統在性價比方面存在較大的優勢；第四，對二次設備進行簡化，系統更加明確，在運行及檢修系統方面較為便利；第五，過去只有重要的電氣量才可以進入到分布式控制系統產情況，但是采取微機測控保護裝置進分布式控制系統后就可以做到電氣自動化，這極大的提升了運行及管理的效果，為減少員工增加效益奠定了基礎；第六，讓電氣和分布式控制系統的控制能力一樣，能夠滿足技術發展的要求，電氣保護控制是一步到位的，這就防止再次改造，可以節省投資；最后，因為應用了微機保護，所以在保護定值修改方面可以實現智能動態化修改，遠方就可以進行修改，這促進了運行的發展，讓自起動的成功率得到提升。

3 結束語

綜上所述，電力能源是我們生活和生產中不能缺少的重要能源，因此，讓其能夠持續穩定供應十分重要。在電力系統繼電保護工作中避免出現操作失誤的問題，這就需要應用繼電保護自動化技術，讓電力系統能夠平穩的運行。