繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

趙福娟

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司雞西供電公司，黑龍江 雞西 158100）

0 引 言

隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，電力系統(tǒng)的研發(fā)與運(yùn)用逐漸趨于智能化、一體化及模塊化。近年來，隨著繼電保護(hù)自動(dòng)化體系的深入研發(fā)，國(guó)內(nèi)外電氣企業(yè)研制出了一系列智能化的繼電保護(hù)產(chǎn)品。盡管繼電保護(hù)的性能不斷改善，但是仍存在一定的缺點(diǎn)，如人為操作失誤、軟件出現(xiàn)運(yùn)行故障等。繼電保護(hù)的單一裝置無法有效解決繼電保護(hù)問題，應(yīng)當(dāng)基于電力系統(tǒng)的視角綜合考慮電網(wǎng)的安全性，使繼電保護(hù)問題得以有效解決[1]。

隨著通信、智能及傳感等技術(shù)的不斷發(fā)展，高科技在電力領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)的發(fā)展必將趨于智能化。智能化電網(wǎng)與多類先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，如數(shù)字化、通信等，創(chuàng)建了集中化、共享性的電網(wǎng)模式。

電力體系中，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)揮的作用主要是促使電網(wǎng)內(nèi)各個(gè)終端線路的正常運(yùn)作，促使供電及用電過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)完成雙向傳輸。基于此，對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的有效性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合考慮。

1 繼電保護(hù)技術(shù)

1.1 繼電保護(hù)中存在的核心問題

盡管現(xiàn)有的繼電保護(hù)設(shè)備具有較強(qiáng)的可靠性及高效性，但是仍存在較多的不足。

（1）軟件問題。若相應(yīng)的軟件出現(xiàn)了運(yùn)行故障，則會(huì)造成相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)異常工作或者不工作。

（2）硬件問題。保護(hù)設(shè)備中的元件及二次回路等產(chǎn)生故障，都將對(duì)繼電保護(hù)功能造成嚴(yán)重的影響。

（3）人為操作失誤造成的繼電保護(hù)失效。例如，工作人員在接線過程中運(yùn)用了錯(cuò)誤方法，將會(huì)造成電力體系的電路故障。該操作失誤將會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果。

1.2 繼電保護(hù)裝置的檢驗(yàn)

根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定，繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)的對(duì)象主要是各個(gè)設(shè)備的元件、回路等，檢驗(yàn)的內(nèi)容主要是對(duì)新系統(tǒng)的檢驗(yàn)、對(duì)運(yùn)行程序的檢驗(yàn)及完善[2]。

2 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1 核心技術(shù)

日常工作過程中，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)記錄設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)在繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)中占據(jù)著最重要的部分。該數(shù)據(jù)庫中記錄的關(guān)鍵文字有Record-ID、Equip-ID等，并對(duì)各個(gè)設(shè)備的相關(guān)ID、指針的編號(hào)及狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等進(jìn)行記錄。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫中還應(yīng)當(dāng)記錄模擬量的變化結(jié)果、設(shè)備運(yùn)行的工作時(shí)長(zhǎng)及狀態(tài)代碼等。若電力設(shè)備出現(xiàn)了故障，電力體系可以基于運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。若電力設(shè)施產(chǎn)生的故障超出了可控范圍，相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備可以有效分辨出其中存在的故障類型，并將有效信息提供給工作人員。

2.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化改造對(duì)繼電保護(hù)提出的技術(shù)要求

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的水平也隨之提升。

（1）必須具備較高的安全性。繼電保護(hù)工作開展的目的在于增強(qiáng)電網(wǎng)的安全，因此其本身必須具有較強(qiáng)的安全性。

（2）在可控的范圍內(nèi)，繼電器應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)的靈敏性，一旦電力體系產(chǎn)生故障，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取有效的措施加以解決。

（3）具備一定的選擇性。當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，可以將必須清除的電路進(jìn)行明確的選擇，從而更好地維護(hù)電路安全。

3 繼電保護(hù)整定計(jì)算

3.1 整定計(jì)算的原則

（1）對(duì)于單一的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)針對(duì)其金屬性故障來計(jì)算定值。

（2）各個(gè)動(dòng)作原理所具有的保護(hù)定值需要配合時(shí)，可以運(yùn)用最簡(jiǎn)便的方法來配合最大的可靠系數(shù)，通過整體考慮來取得定值[3]。

（3）針對(duì)無需投入的保護(hù)，通常根據(jù)最小欠量、最大過量的原則來對(duì)定值加以整定。

（4）對(duì)于各種保護(hù)設(shè)備的多個(gè)型號(hào)，應(yīng)當(dāng)確保整定的結(jié)果具備較好的適用性，制定有效的整定標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 變電站10 kV出線柜保護(hù)

（1）過流速斷保護(hù)。若瞬時(shí)電流處于1 500～3 000 A，則為短路電流，應(yīng)當(dāng)即刻切斷。

（2）重合閘。相應(yīng)的公共線路在重合閘時(shí)，其時(shí)間應(yīng)當(dāng)為2 s，其形式設(shè)定為不檢。

（3）過流限時(shí)保護(hù)。在確保靈敏度較好的狀況下，盡可能避免開啟電流，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的額定值或者導(dǎo)線載流量來進(jìn)行加設(shè)，根據(jù)特殊負(fù)荷的實(shí)際狀況來確定時(shí)間。

（4）過負(fù)荷保護(hù)。取相應(yīng)倍數(shù)的導(dǎo)線載流量與出線柜電流互感器所產(chǎn)生的最小額定值，保持5 s，發(fā)出報(bào)警訊號(hào)。

3.3 集中式縱聯(lián)電流保護(hù)

該動(dòng)作的原理是根據(jù)每個(gè)用戶的分支開關(guān)及主干分段開關(guān)終端之間的電流數(shù)據(jù)，該設(shè)備可以對(duì)產(chǎn)生故障的點(diǎn)加以明確判斷。

4 智能電子設(shè)備的隔離措施

4.1 合并單元隔離措施

合并單元的作用是為保護(hù)設(shè)備提供有效的交流采樣數(shù)據(jù)，與常規(guī)微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采樣相似。當(dāng)一次設(shè)備的運(yùn)行帶電、間隔合并部分發(fā)生故障或者相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，隔離的安全范圍應(yīng)當(dāng)包含能夠接收交流采樣數(shù)據(jù)的全部保護(hù)監(jiān)控設(shè)備。對(duì)于線路的保護(hù)，本間隔合并單元產(chǎn)生的故障將會(huì)導(dǎo)致保護(hù)設(shè)備的采樣產(chǎn)生異常，保護(hù)功能出現(xiàn)閉鎖。為避免保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障，可以退運(yùn)相關(guān)的保護(hù)設(shè)備。對(duì)于母差保護(hù)，當(dāng)一次設(shè)備處于帶電運(yùn)行的狀況下，某個(gè)線路間隔的采樣工作將會(huì)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致母差保護(hù)的計(jì)算出現(xiàn)差流，極有可能導(dǎo)致母差保護(hù)產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作，因此應(yīng)當(dāng)將母差保護(hù)加以退運(yùn)。

4.2 線路保護(hù)裝置隔離措施

當(dāng)某段線路的保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)，首先，應(yīng)當(dāng)將相應(yīng)的保護(hù)回路加以斷開，其推出線路應(yīng)當(dāng)開啟相應(yīng)的軟壓板，即母差保護(hù)可以接收相應(yīng)的信號(hào)；其次，應(yīng)當(dāng)對(duì)側(cè)邊線路加以保護(hù)及隔離，兩側(cè)實(shí)施縱聯(lián)差動(dòng)來對(duì)跳閘進(jìn)行保護(hù)，并將相關(guān)通道加以斷開，以避免線路保護(hù)發(fā)生錯(cuò)誤遠(yuǎn)跳信息；再次，退出相應(yīng)的接收及發(fā)送軟壓板；最后，退出重合閘功能，防止產(chǎn)生保護(hù)誤動(dòng)。

4.3 智能終端隔離措施

智能終端屬于測(cè)控保護(hù)裝置，可以對(duì)控制一次設(shè)備及手機(jī)狀態(tài)量的接口進(jìn)行保護(hù)。某個(gè)線路的智能終端產(chǎn)生故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)受到影響的保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行加以調(diào)整，退出相應(yīng)的硬壓板及重合閘的功能。此外，因雙套冗余配置的過程層網(wǎng)之間不存在聯(lián)系，所以在一次設(shè)備運(yùn)行及相應(yīng)智能終端退出運(yùn)行的狀況下，應(yīng)當(dāng)將閉鎖回路及重合閘功能加以斷開。

5 安全措施的執(zhí)行

5.1 總原則

智能變電站實(shí)施安全措施的目的在于對(duì)運(yùn)行設(shè)備及檢修設(shè)備加以有效地隔離，同時(shí)確保一次設(shè)備的運(yùn)行具有保護(hù)性，否則應(yīng)當(dāng)將一次設(shè)備的運(yùn)行加以停止，再進(jìn)行處理。單套配置不具備有效校驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將一次設(shè)備的運(yùn)行停止。通常，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)不會(huì)單獨(dú)投退，必要時(shí)可以基于相應(yīng)的范圍來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能。

5.2 物理斷開的安全措施

通過將智能終端出口的硬壓板進(jìn)行開啟，將相應(yīng)的光纖接口進(jìn)行斷開，可以促使相應(yīng)的安全措施得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)施時(shí)，應(yīng)當(dāng)標(biāo)記好已斷開的光纖，并設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)罩。

5.3 交流回路安全措施

通常，合并單元并不會(huì)開展單獨(dú)的檢修，在發(fā)生故障或者檢修的過程中，首先應(yīng)當(dāng)將相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備進(jìn)行退出。SV接收軟壓板在退出前，應(yīng)當(dāng)明確相應(yīng)保護(hù)已退出或者相應(yīng)的一次設(shè)備已停止運(yùn)行。

5.4 檢修壓板投退順序

在運(yùn)用繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)壓板進(jìn)行檢修前，應(yīng)當(dāng)明確該保護(hù)設(shè)備處于退出狀態(tài)或者跳閘改信號(hào)，并且已退出相關(guān)的接收軟壓板。應(yīng)注意，在對(duì)合并部分的壓板進(jìn)行檢查維修前，應(yīng)當(dāng)明確相關(guān)保護(hù)及SV接收軟壓板已經(jīng)退出[4]。

5.5 安全措施執(zhí)行順序及確認(rèn)

牽涉到多個(gè)間隔的保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，退出保護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)有效的次序來進(jìn)行操作；投入保護(hù)時(shí)，其工作次序與之相反。實(shí)施各項(xiàng)安全措施后，應(yīng)當(dāng)在運(yùn)行保護(hù)設(shè)備、一體化監(jiān)控體系等審查相關(guān)信息，明確安全措施是否得到有效執(zhí)行，其告警信息不存在異常。

6 結(jié) 論

為了提升電網(wǎng)的安全性，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)將逐漸成為研究的重點(diǎn)內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，電網(wǎng)的應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大。隨著城鄉(xiāng)建筑及一些大型公共設(shè)施的建設(shè)，電網(wǎng)中部分分項(xiàng)系統(tǒng)的規(guī)模也逐漸擴(kuò)大。這對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)性、有效性及可靠性提供了更高層次的要求。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極創(chuàng)建高效、智能的繼電保護(hù)運(yùn)行體制。