電力系統及其自動化與繼電保護的關系探究

張海軍 張珂

1.國網河南省電力公司遂平縣供電公司 河南駐馬店 463000 2.國網河南省電力公司確山縣供電公司 河南駐馬店 463000

隨著信息化時代的到來，一體化、模塊化、智能化逐漸成為電力系統應用開發的主流方向。在繼電保護自動化技術的開發過程中，近年來國內外電氣生產企業不斷推出新型的智能化繼電保護產品。雖然繼電保護裝置的性能越來越強，但是繼電保護裝置內部軟件運行異常、配套硬件質量問題、人為失誤等因素導致的繼電保護問題仍然較為普遍。單一的繼電保護裝置并不能完全解決繼電保護的問題，需要從電力系統的整體角度來考量電網安全問題才能更加合理地解決繼電保護的問題[1]。

1 電力系統中繼電保護自動化的重要性

電力系統中繼電保護自動化技術的具體作用和表現主要有以下三個方面：一是繼電保護能夠全方位的監控電力系統的運行情況，把系統中各個組成部門的實時情況準確的反映出，

然后發出判斷指令，對系統的運行情況加以判斷。二是如果系統某個設備的運行出現異常并且被電力系所判斷出，那么故障元件及其周邊的電流將會在第一時間被切斷，將其在整個系統中剝離，避免設備造成更大的損害，以減少對整個電力系統的影響。繼電保護裝置也會對無故障設備進行全力的保護，避免故障導致的大范圍影響。三是在電力系統中剝離故障點的同時，繼電保護系統會根據故障點的情況判斷發生的故障類型從而發出報警，維修人員根據提醒全方位了解故障，為進一步的維修做好準備[2]。

2 電力系統繼電保護裝置的基本要求

為了能夠及時對電力系統故障采取科學合理的處理措施，這就對繼電保護裝置提出了較高的要求，需要具備選擇性、速動性等。選擇性能夠確保繼電裝置只對故障元件采取相應的隔離措施，進而避免故障范圍的進一步擴大。速動性是指繼電裝置在故障發生后，要能盡快斷開故障元件或者線路，確保將故障的影響范圍控制在較小的范圍內。根據反應時間的不同，保護動作時間可以分為60-120ms的一般快速保護時間和10-40ms的最快保護時間。為了確保繼電裝置能夠在較短的時間內進行反應，就需要結合其工作的實際要求進行有針對性的優選。

3 繼電保護自動化在電力系統的應用

3.1 關鍵技術

在實際運行過程中，自動記錄繼電保護裝置運行狀態的數據庫是實現繼電保護自動化的關鍵技術環節之一。在此數據庫中記錄的主要字段包括Record-ID、Equip-id、State-chsngetime等，分別記錄繼電保護裝置的狀態記錄ID、繼電保護裝置指針編號、狀態變化時間。同時，數據庫中還需要記錄狀態代碼（state-code、模擬量變化結果（analog-result）、數據來源代碼（data-souce-code）以及設備持續工作時長（Continuous-Work-time）等[3]。

3.2 發電機繼電保護

（1）重點保護，發電機在工作過程中較為常見的故障為定子組匝間短路，進而會導致故障區域出現異常高溫，過高的溫度會加快電機絕緣層的老化速度，進而會影響到電機的正常運行。當出現發電機失磁后，保護匝間裝置能夠有效避免短路情況的出現，進而繼電保護裝置就能與發電機的中性點、相位以及電流進行協同作用，避免發電機受到不利影響。（2）備用保護，發電機在實際的工作過程中，其負荷不是固定不變的，會隨著工作情況的變化而變化，當其處于低負荷的工作狀態時，這就會導致發電機發生絕緣擊穿的概率大大增加。繼電保護裝置就能在絕緣擊穿發生前，及時將電源切斷，采取有效的電壓保護措施。

3.3 變壓器繼電保護

（1）接地保護。繼電保護裝置對直接接地的變壓器所采取的保護策略為：通過對其接地的左右兩側采取零序電流保護措施，對沒有直接接地的變壓器，則采取零序電壓保護措施。（2）瓦斯保護。當變壓器的油箱發生問題后，其中的絕緣材料在電弧的作用下會逐漸發生不同程度的分解，并與油結合生成大量的有害氣體，這就可能導致爆炸的發生。繼電保護裝置一旦探測到油箱出現破損，就能及時將電源進行有效的切斷，進而有效避免了爆炸的發生。同時，還能發出警告信號，技術人員就能及時采取應對措施，避免情況的進一步惡化。（3）短路保護。變壓器在實際的運行過程中會受到多種不利影響，其中短路故障是最為常見的，其對變壓器的影響非常大。當變壓器發生短路后，繼電保護裝置主要是通過采取電流和阻抗兩種保護措施，進而避免電壓器受到過大的影響，從而確保變壓器的安全平穩運行。

4 繼電保護自動化技術的未來發展的展望

新時期，生產力獲得極大地解放，科學技術在不斷提升，根據研究，筆者認為未來繼電保護自動化技術的新變化主要有以下三點：一是朝著更加智能化方向發展。當前人工智能成為時下各大科研院校院所的研究熱點，技術也逐漸成熟，在繼電保護自動化領域諸如神經網絡、邏輯及遺傳算法等將會不斷引入和使用，這會不斷放大繼電保護系統的功能，當前一些復雜的問題也會迎刃而解。二是網絡化是繼電保護的又一重要發展方向。具體而言，繼電保護可靠性的不斷提升可以借助網絡技術來實現，在繼電保護裝置中使用該技術能夠實現保護的網絡化，這是今后繼電保護自動化技術發展的重要方向。三是計算機化是繼電保護技術發展的必然要求。設備的性能及故障處理的速度一直以來都是繼電保護自動化技術所追求的，未來可以借助計算機技術而實現，以此提高電力系統運行的穩定性。

5 結語

電力系統在實際的運行過程中會受到各種不利因素的影響，通過有效運用繼電保護自動化技術，能夠在一定程度上提高電力系統的穩定性和安全性，進而確保電力系統的安全平穩運行。