繼電保護和緊急控制系統的研究

周麗芳，楊 麗，魏 蔚，范義民

（1.國網江蘇省電力有限公司技能培訓中心，江蘇 蘇州 215004；2.國網江蘇省電力有限公司南通供電分公司，江蘇 南通 226001）

0 引 言

我國西電東送的背景下，全國聯網的電網發展迅速，逐漸形成了廠網分離運行的新型電網運營模式。因此，繼電保護和緊急控制系統從原則到概念都應發生轉變，以更好地適應我國電網發展方向。繼電保護和緊急控制系統在我國大規模互聯電網運行中一直起著關鍵作用，特別是保障互聯電網運行的穩定性和安全性[1]。為保證我國供電體系的健康發展，應注重對繼電保護和緊急控制系統技術層面的深入研究，不斷提升實際應用效果。

1 繼電保護與安全防御系統主要問題分析

1.1 互聯電網連鎖跳閘問題分析

系統檢修過程中，大功率傳輸出現單一故障并切除后輸電斷面會發生突然阻斷情況，是繼電系統有效保護電網系統和緊急控制系統中必須解決的基本問題。如果大功率輸電斷面發生突然阻斷，將直接導致整個互聯電網系統產生災難性后果。由于系統中多條交直流線路需進行并列運行，很大程度上加大了故障連鎖反應，相應地提高了跳閘可能性。如果出現簡單故障問題，在基本元件的保護下，有可能會出現聯鎖跳閘，甚至導致互聯電網系統崩潰。為保證輸電斷面在某一階段聯絡的線路故障切除后不會發生連鎖跳閘問題，需加強對新型網絡繼電保護裝置與緊急控制系統的研究[2]。

1.2 互聯電網系統常見問題及有效措施分析

為更好地適應互聯電網的發展趨勢，需以互聯電網系統運行效率最大、系統安全系數最高、系統經濟效益最強等要求為基本原則，對實現全網繼電保護的緊急控制系統進行研究。

1.2.1 故障的控制

如果是系統局部區域的部分插件或元件發生故障，通過擾動識別進行故障切斷后，應在局部采取有效消除措施，盡量避免對此區域外整個系統造成干擾，即該將故障控制在一定范圍，避免故障擴散至系統其他區域[3]。

1.2.2 元件故障控制

如果是系統之間或者輸電斷面區域的元件發生故障，應切除故障，同時應盡量保護輸電斷面完整性，保證電網系統輸電能力。如果出現輸電能力不足的情況，應在輸送兩端采取有效阻斷措施，以免故障發生蔓延，影響電力系統的正常運行。

1.2.3 大范圍故障控制

對于影響互聯電網系統多個區域運行安全的故障擾動，需在所有相應區域內采取有效控制措施，并消除擾動，避免故障在系統中蔓延，導致整個互聯電網崩潰。

1.2.4 解列故障處理方式

如果出現因互聯性導致故障難以消除且可能對互聯電網整體產生威脅的狀況，必須采取能盡快恢復聯網的解列處理方式，在解列后的獨立系統中對故障問題進行分別處理，消除擾動對互聯電網造成的影響。

2 提高互聯電網安全防御能力的主要途徑

2.1 建設全面網絡保護系統

繼電保護中包含的設備部件相對較多，主要有變電器、各種電力元件及整體線路。因此，故障處理中，可能會出現功率轉移的狀況。如果發生設備運行功率超出額定功率，則可能引發整體電網出現問題。需對互聯電網進行全面網絡保護操作，利用信息技術手段實現有效保護控制，從而提高電網系統的運行穩定性和安全性[4]。

2.2 避免因勵磁涌流導致誤動

電網運行中，初期階段的勵磁涌流會出現最大峰值，小型變壓器在經過一定周期運行后，其勵磁涌流會相應減小。為提高電網防御水平，可相應延長電流速斷保護動作，從而有效避免勵磁涌流造成的誤動。這種操作在應用過程中無需對電網系統中的裝置進行任何改造[5]。

2.3 提高環網配套建設水平

環網結構通常需建設在電纜網絡基礎上，應從多個方面對繼電保護能力的提高進行考慮，以便更好地實現對故障的快速隔斷，最快速度恢復電力供應。環網建設中，應結合配電系統自動化建設情況，從而提高繼電保護系統的運行能力。具體實施中，還應對電網實際建設情況進行綜合評價，以保證環網建設的合理性。

2.4 有效防止電流互感器飽和問題發生

為進一步保障繼電保護系統的安全運行，應防止電流互感器出現飽和問題。有效防護措施可參照以下方式。首先，需嚴格遵循速斷保護基本原則。高壓電動機在啟動階段的瞬時電流能達到額定電流倍數以上，如果在啟動階段超過了設定限值，就可認定出現了故障，必須及時采取相應措施進行保護操作。其次，需合理控制電流互感器的電壓，充分考慮線路短路時電流互感器出現的飽和問題，結合問題制定措施。最后，需采用科學方式盡量減少電流互感器存在的負載阻抗問題，預防電流互感器出現飽和現象；應盡量減少電流互感器二次側使用的電纜長度，并適當增加電纜截面[6]。

2.5 對繼電保護相關設備進行定期檢修

為準確判斷繼電保護裝置中插件和元件是否出現故障問題，可替換為相同的無故障插件和元件，并進行測試。該處理方式能盡快縮小故障范圍，方便查找故障原因，是較常見的保護裝置內部故障排除法。如果繼電保護相應插件發生故障，可使用備件對內部回路較復雜的單元繼電器裝置進行替換，替換后如果故障解除，則說明此元件故障或損壞。操作過程中，應注意以下問題。首先，操作時應對運行中的插件和繼電器采取安全保護措施。例如，一些插件替換時需先行關閉電源，縱聯保護裝置應退出對側保護狀態等。其次，需先行確認替換插件的相應程序、跳線及平和定值芯片等是否一致，確定無誤后，才能進行替換操作。最后，如果使用的是同一廠家的繼電產品，需進行外部加電壓操作，確認極性一致后，才能進行替換操作。

2.6 智能解列系統設計的應用

當發生緊急控制系統或者繼電保護都無法及時處理的系統故障時，互聯電網就會出現失衡的工作狀態。解決此種故障的合理措施為通過設計智能解列系統，將互聯電網進行分解處理，對每一個解列系統進行功率平衡的合理調整，從而避免電網系統發生癱瘓或崩潰等重大事故。解列系統通過使用智能技術進行控制和操作，可避免因功率發生變化而導致電網運行出現問題。

3 結 論

電力系統中，繼電保護可較及時地反映電力設備當前的運行狀況，并能及時切除發生故障部分，將故障對電力系統造成的不利影響降至最低。繼電保護功能還可提升電網運行中的事故分析能力和事故處理能力。相關工作人員能通過觀察了解監測錄波裝置運行情況和危機保護情況。繼電保護和緊急控制系統，可迅速判斷故障，并做出繼電保護動作，以提高電力系統的調度水平、運行水平及管理水平。