繼電保護自動化技術在電力系統中的應用

吳光強

（福建水利電力職業技術學院，福建 三明 366000）

0 引 言

隨著電力工業和電機工程制造業的快速發展，電力系統繼電保護自動化技術也發生了翻天覆地的變化。電力技術、計算機技術及電子技術的飛速進步，為電力自動化技術和繼電保護技術的更新注入了全新活力，大大提升了設備質量，并保障了技術的穩定性、可靠性及靈活性。

1 繼電保護自動化技術的原理

電力系統的穩定性和安全性直接影響供電質量。為有效避免電力故障的發生，提升電力系統的運行質量，需從技術方面和管理方面采取對應措施。繼電保護自動化技術是基于原始繼電保護通過跳閘或者警告的方式對電力故障進行隔離或者切除，以保護整個電力系統。該項技術隨著電力行業的發展已愈加成熟。電力系統中的監控模塊收集所有與目標運行保護有關的信息，以全面了解整個電力系統的運行情況，為后期決策的制定提供客觀、全面的借鑒，并為調整或者修正繼電裝置的功能參數提供參考，讓繼電裝置更順暢地處理各種電路故障。

2 電力系統中繼電保護的配置

2.1 繼電保護裝置任務

繼電保護的主要任務是在電力系統出現故障時作出繼電保護動作。繼電保護裝置的信息來源是電力系統中的原件在短路或者異常情況下產生的電流、電壓及功率等電氣量。供電系統正常運行時，繼電保護裝置通過監視所有設備運行情況的安全性為值班人員提供操作運行數據；供電系統發生故障時，繼電保護裝置有選擇性地自動切除故障部分，留下非故障部分繼續正常運行；供電系統出現運行異常時，繼電保護裝置及時準確地發出警報信號，便于有關工作人員快速處理。

2.2 繼電保護裝置的基本要求

第一，靈敏性。靈敏系數是衡量保護裝置靈敏度的主要指標。不管短路點出現在什么位置、短路性質屬于哪種，只要在繼電保護裝置的保護范圍內，拒絕動作都不可能出現在保護裝置上，不會出現錯誤動作反應。第二，速動性。速動性指的是保護裝置切斷短路故障的及時性。切除故障所用的時間越短，對電氣設備造成的損壞就越小，提升了系統電壓的恢復速度，有利于電氣設備的自啟動，且有效保證了發動機并列運行的穩定性[1]。第三，可靠性。如果保護裝置的可靠性不高，就有可能造成電力故障或者重大事故。為確保保護裝置的可靠性，不僅要保證設計原理、安裝調試及整定計算等方面的正確性，還要保證保護裝置的組成元件質量、后期的運行維護水平及系統的簡化度。

2.3 繼電保護裝置的主要作用

當電網出現故障時，繼電保護裝置能及時根據故障信息反饋作出切除或者隔離動作。通常，電網故障可能引發的問題有以下3種。（1）使系統中的電壓出現急劇下降，容易破壞用戶的正常負荷值。（2）短路電流，即產生在故障發生位置的電流。該短路電流引發的電弧會不同程度地破壞電氣設備。（3）影響發電機運行的穩定性，可能造成系統動蕩，甚至是整個電力系統的崩潰。

3 繼電保護自動化技術在電力系統中的應用

3.1 電網運行維護中的應用

作為現代電力系統的重要組成部分，輸變電電網的安全性直接影響整個電力系統的穩定性。繼電保護自動化技術在電網運行維護中的應用，能有效避免電氣故障的出現，保障電網的穩定安全運行。首先，具體應用中，要明確電網對安裝繼電保護裝置的基本要求，從靈敏度、速動性及可靠性等方面做好保護裝置的選擇。其次，繼電保護自動化技術在具體應用中還要全面綜合考慮多種因素，如電網所在地的地理位置、電磁干擾及氣候條件等，以保證繼電保護自動化技術的作用被充分發揮。最后，針對設備自身分析激勵線圈參數和機械作用，以實現繼電保護裝置的良好性能。

3.2 發電機保護中的應用

發電機在電力系統操作過程中占據最主要的位置，其重要性不言而喻。一旦發電機出現使用故障，便無法保障電力系統的穩定性和安全性。因此，應將發電機作為繼電保護工作的重要內容，耐心分析定子繞組短路的故障細節。通常故障位置會出現溫度升高的現象，嚴重時會損壞到周圍絕緣層，一旦絕緣體受損就會影響發電機的運行安全性[2]。有關技術人員應從實踐層面入手，將保護裝置安裝在定子繞組中，以防再次出現各種短路情況。如果發生故障時發電機處于單向接地狀態，在電流較大甚至超過額定數值時，很可能引發大面積短路，因此繼電保護工作的開展離不開接地保護裝置的安裝。

3.3 變壓器運行中的應用

電力系統的重要組成部分是變壓器。將繼電保護自動化技術應用于變壓器，能有效減少故障帶來的損壞，提高電力系統供電穩定性。繼電保護自動化技術在變壓器運行中的應用主要是以變壓器容量和電壓等級為設備安全依據，基于大量充分的分析、論證及篩選，讓保護裝置的選擇與變壓器的保護需求匹配度更高[3]。為使繼電保護自動化技術在變壓器中有效運用，需合理選擇設備型號。一切以繼電保護裝置型號為標準，合理計算差動保護，以便在后期綜合分析和反復論證中確保所選設備型號所具備的功能可滿足變壓器運行的實際需求。

3.4 線路接地保護中的應用

電力系統中的線路復雜性極高，且不同設備的技術方式和使用條件存在一定差異性，所以接地方式十分復雜。詳細勘察并分析線路實際情況后，如果出現電流地接的現象，為避免延伸性的發生接地故障，要及時切斷電源。這類問題經常出現在電力系統的實際運行中，因此開展繼電保護工作可準確地預測故障。如果線路的接地在零序電流的情況下發生問題，可能導致零序電流快度持續上升，各項繼電保護動作明顯。如果零序電壓情況存在于電流切斷的過程中，則表明系統還具備持續穩定運行的能力[4]。為防止產生零序電壓，有關技術人員在繼電保護裝置運行過程中可借助信號報警的方式處理故障，同時第一時間通知維修人員趕到故障現場，認真分析電壓數值，并根據電壓數值的高低來判斷是否存在接地故障。

3.5 在母線中的應用

繼電保護自動化技術在母線中的應用主要分為兩種，分別是差動保護和相對為對比保護。其中，相對為對比保護是以對比的方式為主，讓電力系統母線的保護性有所提升；差動保護擁有完全一致的特點和變化，電流互感器統一設置在系統母線元件上，在二次繞組與系統母線側邊端口成功連接后，再在系統母線差動位置上進行繼電保護裝置安裝。對于電流接地故障，系統母線的繼電保護功能可通過三相連接的方式來實現。電流較小的接地故障中，系統母線繼電保護設置于相間短路中，繼電保護動作的實現可通過兩相連接完成。

4 應用繼電保護自動化技術的意義

首先，推動了自適應技術的發展。自適應技術能高效準確地處理電網故障，在當前信息化大背景下發展快速。繼電自動化技術在電力行業中的應用，優化了電力行業的工作環節，提升了電力企業的經濟效益，促進了自適應技術的創新。

其次，擴大了網絡化發展空間。繼電自動化的發展基礎是信息技術，所以快速發展的網絡為繼電保護和電網的遠程控制提供了更廣闊的發展空間。網絡化發展方向使電力控制系統擁有更多可能性。

最后，有效促進了智能化發展。智能化和自動化是電力行業未來的主要發展方向。合理應用繼電自動化技術不僅能促進電力系統的智能化發展，還能提高電網的自動化水平。利用該技術可系統分析電網中的所有數據和資料，快速準確地找出電力系統中的風險因素，從而保障電力系統的安全順利運行。

5 結 論

電力系統的穩定性和安全性直接影響人們的日常生活和工作。為不斷提高電力系統的運行質量，有必要加強繼電保護自動化技術的應用。繼電保護自動化技術的技術水平不僅與現代信息技術發展有關，還與電力工作人員的綜合能力有關，所以應緊跟時代步伐，積極引進高新技術，不斷提高電力工作人員的業務水平，助力電力行業的健康發展。