繼電保護裝置的自動化系統應用

馮波

摘要：電力系統的安全運行既有利于人民享受優質生活，又有利于其它行業的穩定發展。但目前電力系統運行仍然存在許多問題，影響到供電安全。可靠的繼電保護是電力系統安全運行的重要保證，出現故障時，能及時將故障部件有選擇性地與整個電力系統隔離，保證其它正常部件能安全工作，并發出警報通知電網。本文對繼電保護裝置的自動化系統應用進行了分析。

關鍵詞：繼電保護自動化;電力系統;應用

1.自動綜合化的優勢

當前，變電站基本上是手工操作，自動化程度較低。另外，由于識別因素常常導致記錄過程中的誤差，使得變電站系統非常依賴人工。這一強依賴性與監視過程中的多次錯誤密不可分。若此現象長期存在，勢必造成變電站安全事故。所幸的是，自動化系統可以大大降低誤檢率，減輕工人的勞動強度，減少工人人身傷害的可能性，降低相關管理費用，提高整個變電站的運行效率。但是自動化技術的應用，也會引起諸如電纜連接設備的大量增加，從而產生新的問題。

2.綜合自動化系統對繼電保護設計的要求

在對繼電保護進行設計時，要求若監測系統、事件記錄系統、通信系統發生故障，繼電保護的主要功能不受影響，比如繼電保護系統所承擔的跳、合斷路器的動作信號等都不受影響。具體在變電站綜合自動化系統中進行繼電保護設計時，應滿足以下要求：（1）繼電保護裝置的數據采集系統要獨立。向繼電保護裝置提供電流、電壓的電路要從設備內部引出。保護裝置進行邏輯判斷的各種開關量必須有自己獨立的系統，也要直接從裝置內部引線，以保證不會與其他設備一起使用。（2）在繼電保護裝置上，跳合閘回路和相應的保護出口壓板必須要有自己獨立的系統，保護裝置面板上必須顯示必要的動作信號和報警信號，并滿足繼電保護的獨立要求。（3）當連接到其他系統和保護設備時，要求被連接的系統通過繼電裝置控制點，或光電耦合器，或計算機通訊接口。聯接電纜最好為光纖或屏蔽電纜，以防止其它干擾信號影響繼電器保護，提高繼電保護的抗干擾能力，確保繼電保護系統穩定可靠地運行。（4）變電站綜合自動化保護裝置的設計應按模塊化設計，既能提高保護器的質量，又便于大批量生產與維護。一般情況下，繼電保護可分為進線保護、饋線保護、干線保護、電容器保護、電動機保護、所用變保護以及備用電源自投裝置等。進線保護包括距離保護、電流保護、重合閘等，饋線保護包括電流保護、重合閘等。

3.綜合自動化系統的繼電保護裝置

電力系統繼電保護裝置的自動化技術的具體功能和應用主要包括以下幾個方面：（1）繼電是保證整個監測設施系統正常工作的關鍵因素，能夠反映各個系統組成部分的真實情況，幫助工作人員及時處理所有的系統問題，同時找出問題的根源，以便及時維修。（2）當電力系統的某一部分出現嚴重問題時，尤其是對人的生命安全構成威脅時，繼電保護裝置可及時阻斷電流流通，從而阻斷故障元件和周圍電路，分離整個系統，最大限度地減少危害。無障礙繼電器也可以得到及時保護，防止整個繼電系統由于事故而報廢。（3）繼電保護裝置能夠及時發現電力系統重大故障類型，及時發現故障類型，并發出警報聲，以便技術人員在維修期間能夠對故障根源進行全面分析，為進一步的維修工作做好充分準備。

4.電網繼電保護綜合自動化系統的功能分析

4.1實現各種復雜故障的精確定位

電網繼電保護綜合自動化系統可以實現各種復雜故障的精確定位。我國電力工業故障錄波器的測距方法主要有故障分析法和行波法對于行波法較故障分析法來說，兩者皆有各自的優缺點，行波法主要是針對行波信號的提取和故障行波的不確定性，不能有效地應用。但是在進行故障分析時，要想實現故障的準確定位，就必須獲得故障鄰線的部分信息。然而，由于這些信息收集困難，故障定位不能得到有效的解決。另外，對于較復雜的故障，單端分析法不再適用于現有系統。所以，電網繼電保護綜合自動化系統對電網的發展起到了巨大的推動作用。

4.2線縱聯保護退出引起的系統穩定問題分析及解決

目前，電網發展如火如荼，但系統穩定性問題逐漸顯現出來。對系統進行保護時，首先要考慮的是能否迅速清除故障或故障能不能解決，這就加大了對線路縱聯保護的要求。但是，由于各種因素，在線路縱聯保護退出時，只能采用斷開方式，以保證系統的穩定和安全。

4.3數據收集和共享問題

在保證電力系統安全穩定運行中，繼電保護裝置起著獨特的作用，所以不能與其它設備系統共享數據采集單元。若將某些設備合并使用，一旦其它設備數據采集失敗，就會嚴重威脅到電力系統的安全可靠運行。其原因有以下幾點：首先，在管理問題上，如果數據集中采集和共享，如果其中一個設備發生故障，整個供電系統就會受到影響，不利于日常的維護和管理;其次，各個系統設備的數據采集率往往不同，很難建立一個通用的數據采集系統;最后，各系統對系統可靠性的要求并不統一，繼電保護的可靠性設計要優于其他系統，所以很難在一起協調工作。

4.4干擾信號對保護設備的入侵

部分人認為低壓變電網絡的復雜程度似乎低于高壓變電網絡，但在實際應用中，低壓變電網絡的復雜性遠遠高于高壓變電所網絡。這一復雜性反映在開關的位置上。由于低壓電路網絡中電壓頻繁變化，低壓電場振蕩更為劇烈。強烈的振蕩使電路經常處于磁場變化的環境中。這樣，即使在室內安裝了開關，整個用電設備也被釋放，仍然會因為設備受到受到室內較高溫度的影響（尤其是夏季）影響，而且設備本身并沒有散熱系統而使得其工作壽命被大幅度削減。最終，在低壓的配電網絡中，由于直流電壓幅值變化很大，短路電流的存在和威脅也會增加，直流電壓甚至可能超過用電設備的工作電壓。在極端情況下甚至會超出電氣設備自身在運行方面的要求參數，從而對整個設備的運行造成很大的影響。所以，在設計保護電路時，必須考慮到電子元件的可靠性、耐用性、安全性、環境適應性等重要性能。

參考文獻

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