基于高電壓電網繼電保護可靠性研究

胡先勇

【摘 ?要】高壓電網的穩定運行是電力建設的重要關注目標，對社會經濟發展有重要意義。在電網建設過程中繼電保護系統的設置能夠保證高壓電網的運行安全，一旦高壓電網出現運行故障，繼電保護系統能夠提供及時有效的保護。由于電氣元件質量、人為因素、環境因素等都會對繼電保護的可靠性產生影響，因此從設計到運行維護都需要全面的考慮。本文從高壓繼電保護系統的原理、主要目標、影響因素和提高可靠性的措施等方面進行簡要介紹，希望能為高壓電網繼電保護系統的設計和可靠性的提高提供思路并積累經驗。

【關鍵詞】高壓電網;繼電保護;可靠性

引言

高壓電網是由輸配電電壓為110、220千伏的變電所和輸配電線路組成的整體，在現代社會的發展中起到不可估量的作用，尤其是中國電力高速發展的近幾年，新增發電機裝機容量不斷提高，高壓電網的建設步伐加快，成為中國電力建設的主要發展方向。隨著智能電網技術的興起和大規模的普及，高壓電網建設的發展前景變得非常廣闊。但隨著電網系統的不斷擴張，各種線路和電氣設備關系越來越密切，影響電網系統的不穩定因素進一步增加。眾所周知，若高壓電網一旦出現故障，則所帶來的損失是不可估量的。繼電保護系統作為高壓電網安全運行的重要保障，如何提高其運行的可靠性則是一個急需探索的技術方向。

一、高壓電網繼電保護的原理

高壓電網中的繼電保護系統一般由測量裝置、邏輯部分和執行元件構成，能夠根據采集到的系統中各電氣元件的電流、電壓等物理量進行分析，根據其具體特性的差別來判斷各電氣元件處在正常狀態還是故障狀態，同時區分其故障是內部故障還是外部故障，并根據采集到的物理量在系統中可形成電流保護、差動保護等動作，是保護高壓電網安全運行的有效方法[1]。

二、高壓電網繼電保護的作用

高壓電網繼電保護最主要的作用就是當整個電力系統在運行過程中受到各種因素影響而發生故障時，能夠及時準確的做出判斷，實時采取應急措施，降低故障影響范圍。判斷出故障元件后可自動將其隔離或者及時發出故障信號提醒對故障源進行檢修，進而起到保護電網系統及其電氣元件，減輕高壓電網故障造成的大面積損失的作用。

三、繼電保護系統可靠性影響因素

高壓電網繼電保護系統在整個高壓電網系統中是否能夠實現其設計的預定功能是判斷其可靠性的重要指標。高壓電網繼電保護系統運行環境惡劣，各系統之間配合密切，其可靠性會受到初始設計理念、硬件設備本身的質量、安裝調試過程中的人為疏忽，外部運行環境或者其它不可預估因素的影響。根據現階段的研究資料顯示，筆者認為，軟硬件的質量、人為因素和環境因素對繼電保護系統可靠性的影響較大。

（一）軟硬件的質量

高壓電網繼電保護系統的功能會由于二次回路中的線纜老化、電氣元件的損壞、接觸不良等原因受到影響，無法按照原設定進行正常動作。另外，繼電保護系統的控制和反饋信息均是通過控制系統的主機完成的，一旦控制系統的檢測、邏輯軟件、通信系統或主機硬件出現故障，也會導致繼電保護系統失效，使其可靠性收到影響[2]。

（二）人為因素

高壓電網繼電保護系統的安裝調試是一個需要電氣、自動化、信號等各專業配合協調的復雜過程。在此過程中，由于人為的疏忽或專業技能的缺失，有可能發生施工失誤的情況，例如接線錯誤、電氣元件安裝不到位或沒有及時發現某些元件的松動，都會成為潛在的安全隱患，降低繼電保護系統的安全性[3]。另外，在繼電保護系統設計階段，由于設計人員缺乏設計經驗，邏輯關系設置不合理等原因也會造成繼電保護系統的可靠性降低。

（三）環境因素

高壓電網繼電保護系統的運行長期處在室外環境下，受天氣、風力等自然現象的影響較大。空氣中的水分和雜質會加速電纜、繼電保護裝置的腐蝕和老化，若不及時更換，會影響到繼電保護系統的使用功能。另外，不可預測的雷電天氣也是十分危險的，一旦發生雷擊破壞，高壓電網的瞬時電流增加，繼電保護裝置有可能會遭到破壞。

四、高壓電網繼電保護可靠性保證措施

高壓電網的安全穩定運行要依靠繼電保護系統來保證。而在各種新技術密集興起的新時期下，我們應當結合以往的經驗，進一步研究如何提高繼電保護系統的可靠性。除了系統在初始設計時要對其運行狀態和可能發生的意外情況進行全面考慮之外，定值的精確計算、系統日常運行中的維護也是保證繼電保護系統正常運行必不可少的一環。

（一）合理計算定值，加強日常維護

繼電保護系統的設計原始數據需要計算每個系統內設備的定值，而精確的定值能夠提高其在運行時的可靠性[4]。定值的計算需要有較高素養的專業技術人員進行。在計算過程中，需要全面考慮系統運行中可能遇到的各種情況，采取對基礎數據進行大量采集分析，針對不同設備對用不同定值、考慮上下級定值的配合性并對其進行定期追溯等方法保證計算數據的準確性。而在高壓電網繼電保護設備在運行過程中，需要隨時監控其運行狀態，制定日常維護的管理制度，委派專業人員對其定期調試、檢修，做到一點發現故障，及時隔離，降低其影響范圍，隨后進一步的對引起故障的原因逐一排查，舉一反三，進一步保障系統的可靠性和使用壽命。

（二）提高主設備的保護等級

繼電保護裝置的主設備是整個系統的核心，一旦發生故障會導致整個系統失效。因此，在預算許可的情況下針對繼電保護系統中的主設備宜采用多充保護措施，提高其防護等級。或者采用備用設備的方式解決由于主設備故障引發的不良影響。

（三）引進先進技術，實現標準化設計

隨著各種新興技術的不斷涌現，將自動化技術、信息化技術和大數據技術引入繼電保護系統設計中是大勢所趨。自動化技術運用到繼電保護系統的設計中，降低勞動強度的同時可以使保護系統的故障檢測更加直觀。配置自動檢測及數據采集分析系統，使得遠程監控和故障診斷工作更加精確，甚至能夠防患與未然。另外，在整個高壓電網的繼電保護裝置設計和采購過程中，應當具有統籌考慮的意識，所有設備、元器件包括線纜的接口形式統一采用標準化、通用化設計，簡化維修程序，降低后期的運行維護成本。

五、結束語

隨著社會經濟發展，高壓電網建設的步伐加快，適用范圍在不斷的擴展。與此同時，其安全性的要求也隨之提高，而保障高壓電網安全運行的繼電保護裝置的可靠性有了更高的要求，需要進一步深入的研究。在科學技術的高速發展之下，高科技設備和信息化技術的引入也會為繼電系統的設計帶來新的方向，完善的基礎設計也需要更加完善的日常運行維護來支撐，多種措施齊頭并進才能夠使繼電保護系統的可靠性進一步提高，從而保證高壓電網系統的運行安全。

參考文獻：

[1]蒲文旭.基于高電壓電網繼電保護可靠性研究[J].電腦迷，2018，115（12）：251.

[2]張英，王軍，黃永烈，et al.基于電力系統的繼電保護可靠性技術研究[J].通信電源技術，2018，v.35;No.175（07）：74-75.

[3]劉旭.基于智能電網的變電站繼電保護可靠性研究[J].計算機產品與流通，2018（03）：73.

[4]朱俊宇.大型水電站及高壓電網繼電保護措施研究[J].科技創新與應用，2017（35）：86-86.