繼電保護在電網調度中的運行分析

魏 軍

（國網寧夏電力有限公司固原供電公司，寧夏 固原 756000）

0 引 言

電力系統的通信功能不僅能為電網的運行、建設與管理提供相應的支撐，也能為社會中的諸多生產活動與業務提供全方位保障。然而，影響電力系統運行的因素較多，難以保證電力系統的安全平穩運行。下文分析繼電保護在電網調度中的運行，以期進一步優化電力系統。

1 電力系統運行故障分析

電力系統一旦出現運行故障，將會對社會造成巨大影響。因此，一定要重視電力系統故障問題。影響電力系統運行質量的因素很多，鑒于電力系統建設過程中對天氣等客觀影響因素的抵抗能力較弱，考慮到建設技術等主觀因素的存在，需要從多方面分析造成電力系統運行故障的原因。具體地，客觀影響因素如雷電、大風、高溫或者嚴寒等，都會影響電力系統的運行；主觀影響因素如設備性能欠佳、電線老化、設備的損壞等也會影響電力系統的運行。當電力系統的運行出現故障時，電網會出現一些異常現象，主要表現為超負荷運行、超電壓運行、出現振蕩、次同步諧振等。如果出現上述現象，可斷定電力系統已經出現運行故障，需及時處理。

2 繼電保護在電網調度中的運行分析

繼電保護能夠對電網中不正常的狀況進行自動切除，因此繼電保護在電力系統或者電網調度中的作用主要是當電力系統出現運行故障時全面分析運行故障，從而及時發出預警信號，引起工作人員的注意；或者對線路中發生的故障進行快速切除處理，從而將故障的負面影響降到最小，達到保護電網安全運行的目標[1]。下文將從保護原理、運行要點等方面對繼電保護進行分析。

2.1 繼電保護工作原理

繼電保護在電網調度中的正常應用，需要專門的繼電保護裝置和合理的繼電保護工作回路。合理的繼電保護工作回路能夠將故障信號快速傳輸到控制中心，根據具體情況做出自動切斷行為或發出故障預警。例如，跳開故障元件的斷路器，或者通過對故障元件不正常的運作狀態自動發出警報等。但是，無論是自動切斷或是發出預警，繼電保護均需要依靠合理的繼電保護工作回路完成操作。一般情況下，繼電保護的工作回路主要包含以下內容。第一，轉化電壓、電流。當電流、電壓完成第一次通過電氣設備裝置的處理后，會在短時間內將其轉化為適合于第二次繼電保護設備工作的電流與電壓。第二，完成設備間的隔離處理，即一次設備與二次設備之間要進行隔離，避免部分電氣設備出現故障而對其他設備的運行造成影響。在這個環節中，需要保證隔離的電回路處理中連接兩者保護裝置的電纜不受影響。一般情況下，需要在保護裝置的出口處與斷路器跳閘之間連接保護電纜。第三，做好自動化保護設備的指示和跳閘裝置的處理，在信號回路設備與跳閘保護裝置之間接通電源，確保指示燈正常顯示[2]。

2.2 繼電保護的運行要點

繼電保護在電網調度中的運行要點主要分為以下幾部分內容。

第一，當電力系統出現運行故障時，繼電保護裝置可以與電力系統中的其他電力裝置進行配合，提升其保護效率，縮短故障時間，使電力系統盡快恢復正常。但是，因為繼電保護裝置屬于自動化裝置，因此與其配合的電力裝置必須是自動化電氣裝置。在自動化電氣裝置的基礎上，通過提前設置電氣系統中的預定處理措施，以期將電力故障影響降到最低。

第二，當電力系統出現運行故障時，繼電保護能夠在自動化設備與電力回路的配合下，迅速對發生故障的元件或是電線路段做出反應，并且精準到具體部位，實現選擇性切除，以不對整個電路的運行造成過大影響，同時保證故障元件的完整性。通過以上處理，可以使電力系統中的其他部分在短時間內恢復到正常運行狀態。

第三，通過繼電保護自動化裝置，自動化感應電力系統中發生的運行故障，自動判斷電氣元件運行狀態，一旦出現運行故障，迅速發出警報，并且根據電氣系統的場地條件，對實際的運行維護狀態加以分析。如果在發出警報信號后的一定時間內沒有得到及時的人為干涉操作，繼電保護裝置會自動實施切斷操作，將已經出現故障的電氣元件或者潛在故障元件進行自動切除[3]。這個環節中需要注意，繼電保護裝置和回路在對故障元件進行切除的操作中，不會對故障源元件采取相應的保護措施，反而會延遲保護時間，這主要是出于對電力系統運行的穩定性和信號質量的考慮。如果在短時間內對故障元件或是電力系統中的其他電氣元件進行保護，將會引起整個電力系統的信號波動，干擾后期電力系統的正常運行，如圖1所示。

圖1 繼電保護運行圖

2.3 繼電保護運行選擇

電網分上下級，因此繼電保護在電網調度中的運行應該根據上下級電網的運行原則進行合理整定，以實現繼電保護在電力調度運行方面的選擇性。一般情況下，繼電保護裝置都會根據電力系統和元件的運行情況進行自動切斷，但仍舊要對繼電保護裝置選擇性切除的操作加以重視。首先，對中斷線路接入的選擇性來說，要考慮到供電變壓器的線路問題。鑒于目前我國電力系統在供電線路的選擇方面并不復雜，即不論是一臺供電器單獨運行還是多臺供電器并列運行，接入的終端線路都可以滿足繼電保護對線路故障進行整定的要求，一定條件下還會對其提供相應的保護措施。其次，串聯線路主要涉及保護時間的選擇問題，如果通過上下級分配的方式設置串聯線路，就會因為保護時間過長而影響保護的時效性。因此，可以充分利用容量較小的中間變電站，使用T字型方式進行串聯電路的布置，以通過減少級數的方式有效縮短保護動作的時間。

3 電力系統振蕩對繼電保護裝置的影響

電力系統在振蕩時對繼電保護裝置中的電流繼電保護器和阻抗繼電保護器都會產生一定影響[4]。第一，對電流繼電器的影響。當電力系統中的振蕩電流達到繼電保護器的動作電流時，繼電保護器就會開始動作。當電力系統中的振蕩電流降低到繼電器的返回電流時，繼電器就會返回。當電力系統中快速產生速斷電流時，繼電器必然會產生誤動作。當保護裝置作用的時限超過1.5 s時，繼電保護裝置可能會因為避開電力系統的振蕩而產生誤動作。第二，對阻抗繼電器的影響。當發生周期性振蕩時，電網中任一一點的電壓以及流經此線路的電流都會隨著兩側電源的電動勢發生角變化而產生相應變化。如果振蕩導致產生的電流過大，電壓就會下降，進而導致阻抗繼電器返回。

4 結 論

綜上所述，繼電保護在電力調度中的應用可以有效提升電力系統運行的安全性、穩定性以及可靠性。當電力系統出現運行故障時，繼電保護裝置能夠在短時間內對故障設備進行自動化切除，確保電力系統能夠快速恢復正常運行，從而將運行故障的不良影響降到最小，優化電力系統的運行。