電力系統及其自動化和繼電保護的關系研究

周 程

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著我國社會經濟的進一步發展，各個行業對于電力的需求日益上升，因此傳統的電力系統基本都開始出現供電不足的現象。在此背景下，整體系統的自動化發展成為了整個行業發展的基本趨勢。同時，系統自動化與繼電保護之間息息相關，只有實現系統自動化才能夠獲得更好的繼電保護，也只有繼電保護工作落實到位，才能夠給大眾的生產生活帶來最可靠的電力支持。本文對電力系統自動化和繼電保護之間的關系進行研究，并探討了提升自動化水平的措施。

1 自動化特點

1.1 功能多樣

在科學技術水平不斷提升的背景下，整個電力系統的結構日益完善，其相應的設備與技術運用水平都有了比較明顯的提升，特別是自動化技術與繼電保護裝置的創新與應用，給整個系統的發展打下了堅實的基礎。因此，整個系統的各項功能都開始向著多樣化的方向進展。例如，該系統不但可以運用相應的技術對整體運轉狀況實施全方位的管理監測，還可以有效調度整體系統的運轉，確保達到最佳的運轉狀態，提升運轉質量。

此外，相應的管理人員還能在自動化技術的幫助下，將繼電保護裝置中的數據信息全部精準記錄，以便為系統的完善提供數據信息支持，有效把握整體運轉狀況。

1.2 運行智能

現階段，大部分行業為了有效開展工作，在發展時都會運用到智能技術。對于該系統的基本運轉，只有合理使用智能技術，才能為電力的運輸、生產等方面提供更好的技術依據，也才能將人工干預給系統帶來的不良影響降到最低。分析當下該系統的運轉狀況可知，雖然基本都運用了智能技術，但是有關人員的實際操作能力還需要進一步完善和加強。在實現繼電保護裝置智能化的過程中，相應的團隊還應該有效操作整個計算機系統，確保在提升運轉效率的過程中，還能夠確保整體系統與裝置運轉的安全性。

1.3 結構簡易

在電力技術不斷發展和改革的過程中，該系統的自動化運轉給整個系統結構簡易化的實現奠定了良好基礎。經過最近十幾年的發展，該系統結構中的相應零部件與設備都變得愈發簡單，同時功能也愈漸強大。相關企業為了保證輸電的基本質量，不斷優化和完善其系統結構，使整體系統的運轉獲得了有效更新。在整個系統中，各大設備之間的簡易和高效連接推動了整個行業的進步。

1.4 操控一體

系統自動化的發展給操作一體化帶來了更多的可能性。實現操作一體化不但可以有效節省輸電效率，還能夠促使整個系統變得更加易于操控。該系統的運轉將自動化技術與計算機技術相互結合，把系統運轉中的所有環節都掌握在計算機中，使人力資源得到了解放，并實現了突發應急和預警。

2 關 系

2.1 繼電保護會給系統自動化改造帶來影響

在該系統中，相關的信息控制系統能夠將電能進行有效處理和控制，并在生產電能時實現對電能的控制與調節，進而滿足不同用戶基本需求的目的。在分層分布分級中，該系統還應該有效處理和調控原始的電能，并同時具備信息控制系統[1]。對于整個系統，繼電保護裝置有著極為關鍵的作用。該裝置能夠在信息調控系統的影響下，實現對整個電力系統的調控與通信操作。

2.2 系統對繼電保護的要求

首先，要具有一定的可靠性。系統自動化的基本作用就是要能夠與用戶的用電需求相互匹配。可靠性的實現對電能質量的提升有著關鍵性作用。

其次，要具有一定的選擇性。若出現故障，就要對故障線路實施全方位的保護，并有效切斷。但若故障線路出現了拒動的情況，還應該將相鄰的設備作為接下來需要切斷的電路，從而達到對電路的全面保護，以防出現大范圍的故障，給企業帶來重大損失。

最后，要具有一定的靈敏性。這一基本要求主要體現在繼電保護范圍中，不僅要確保其裝置的敏感系數，還應該在出現故障時，及時產生反應，對整體線路實施全方位保護，并將故障線路切斷。

2.3 繼電保護在系統中的重要性

電力行業和其他行業最大的不同之處在于工作過程中經常會產生操作電氣故障，并且這些故障還無法避免。如果產生了局部用電設施損壞，但是沒有及時采取有效的解決方式，就會波及更大的范圍，如大范圍的停電，直接給大眾的生產生活帶來影響。依照電力規程的相關規范，全部的電力設備都必須要在繼電保護狀態中運轉[2]。

2.4 繼電保護給系統及自動化帶來的影響

目前，整個電力系統中，繼電保護裝置的使用都十分普及，并且操作經驗極為豐富，產生的經濟效益也十分顯著，可在極大程度上有效強化整個系統管理和運轉的水平。此外，這一裝置也開始向著智能化與信息化的方向發展，并且還實現了控制與保護的一體化。

3 繼電保護應用分析

3.1 發電機

在整個電力系統中，繼電保護裝置的運用非常普及，如在發電機方面的運用。在發電機中運用該裝置的方式有很多種，但是基本目的都是為了確保發電機中定子繞組的穩定運轉，防止出現相關的電力故障。若在發電機運轉時產生了故障，繼電保護裝置就會馬上啟動緊急保護程序，將發電機中的電流額度控制在合理的范圍內。此外，該裝置可以通過對發電機中性點的調節實現保護作用。如果發電機存在低負荷運轉的情況，該裝置就會緊急關閉電源，以防發電機出現絕緣擊穿的問題。

3.2 變壓器

該裝置在保護變壓器時通常會運用到3種方式。第一，接地保護。該方式中的變壓器包含接地變壓器和不接地變壓器。對于接地變壓器，其保護設備應用的是零序電壓，不接地變壓器的保護設備使用零序電流。第二，瓦斯保護。通常，這一方式基本適用于變壓器運轉中油箱出現問題的狀況。如果油箱出現問題，油就會在電流中電弧的作用下分解，使其絕緣體失去基本性能，產生有毒氣體，給維修人員的身體健康帶來威脅。該裝置在對變壓器實施保護的過程中，會依照發生故障時由于電流刺激絕緣體而產生有毒氣體的基本含量來對維修工作者予以提示，防止維修者出現中毒的問題[3]。第三，短路保護。這一保護方式包含有過電流繼電保護與阻抗繼電保護兩種。其中，前者是在設備與電源中設置一個電流繼電保護裝置，發生故障時可以實現有效斷電；后者是使用阻抗元件刺激其故障位置，從而產生斷電保護作用。

3.3 線路接地保護

雖然在整體系統中，相關線路非常繁雜，但接地基本可以分為大電流接地與小電流繼電兩種類型。其中，大電流接地發生故障時應該馬上將電源切斷，以防因接地故障給整個電路帶來重大影響。如果在零序功率的狀況下產生接地故障，其方向就會產生變化，此時零序電流不會發生太大的波動，繼電保護裝置會馬上發出相應的警報信息，以提醒相關人員緊急趕往現場實施維修。

3.4 母線保護

母線保護基本包括差動保護與相位對比保護兩種。其中，差動保護就是把電流互感器裝置安裝到總線，然后在小電流接地的基礎上建立系統母線保護系統。如果總線側端其連接的繞組數是2，那么還應該將繼電保護裝置實施三相連接[4]。

4 結 論

實際上，整個電力系統非常復雜，相互之間對協作性的要求都非常高，并且其中的機械設備數量也比較多。使用自動化的繼電保護能夠有效降低對人力資源的消耗，并協調好各個設備之間的工作，確保系統運轉的穩定性。由于我國使用繼電保護比較晚，因此在其裝置的應用等方面還是存在一些問題。各個電力企業需要進一步加大對其繼電保護系統的研究和應用，以促進整個行業的發展。