基于高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性分析

王濤

（武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430023）

引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，人們對(duì)于電能的需求也在持續(xù)擴(kuò)大，如何能夠保持電力系統(tǒng)一種安全穩(wěn)定的狀態(tài)運(yùn)行已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前相關(guān)電力部門(mén)重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

一、高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的意義

在高電壓電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，如果繼電保護(hù)存在相關(guān)的問(wèn)題，不僅僅會(huì)直接影響輸送電的安全性和穩(wěn)定性，還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)動(dòng)作出現(xiàn)失靈以及延遲等情況。尤其是針對(duì)于電流過(guò)大的情況，如果相關(guān)的繼電保護(hù)裝置無(wú)法做出正確的判斷的話，無(wú)法及時(shí)將相關(guān)的故障信息傳遞給相關(guān)的值班人員和技術(shù)人員，會(huì)直接導(dǎo)致斷電情況的出現(xiàn)，甚至引起更加嚴(yán)重的事故，一方面會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡。因此，相關(guān)部門(mén)必須做好相關(guān)的高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性分析研究，從而保障相關(guān)的繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。

二、繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

（一）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響

電網(wǎng)系統(tǒng)一般都是由很多不同類型的元件構(gòu)成的，其中包括繼電保護(hù)裝置、線路、二次回路以及信息通信等，這些元件的穩(wěn)定程度將在一定程度上直接影響高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，并且還直接關(guān)乎到電力系統(tǒng)相關(guān)繼電線路的可靠性。

（二）電流互感器的飽和

近幾年來(lái)，在整體用電量不斷增加的背景下，電力系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，與之相對(duì)應(yīng)的低壓配電系統(tǒng)中的短路電流也在同步變大，這也就導(dǎo)致變電所與配電所之間的出口經(jīng)常發(fā)生各種短路情況，進(jìn)而導(dǎo)致電流互感器呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)。這在一定程度上能夠進(jìn)一步擴(kuò)大電流互感器中的變感誤差，在這種情況之下，很多靈敏度不高的繼電保護(hù)裝置很容易出現(xiàn)拒動(dòng)行為。

（三）繼電器中觸點(diǎn)的松動(dòng)

觸點(diǎn)在繼電器切換負(fù)荷工作中具有直觀中的作用，很多繼電器之所以出現(xiàn)故障都是因?yàn)橛|點(diǎn)的松動(dòng)或者觸點(diǎn)的開(kāi)裂所導(dǎo)致的，還有一部分是因?yàn)橛|點(diǎn)的尺寸型號(hào)不夠合理而形成誤差導(dǎo)致的，這些因素都會(huì)在一定程度上降低電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。而其中導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)松動(dòng)的主要原因還是在于接觸點(diǎn)與簧片之間沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)的配合所導(dǎo)致的；而觸點(diǎn)的開(kāi)裂則主要是因?yàn)橛|點(diǎn)的材料導(dǎo)致的。比如觸點(diǎn)材料的硬度過(guò)高等。

三、高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)策略

（一）建立高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)通信一體化系統(tǒng)

在20 世紀(jì)90 年代，美國(guó)建成了一種新型的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，又被稱之為GPS，該系統(tǒng)是由24 顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的，主要可以分成地面測(cè)控站以及GPS 接收機(jī)這大分支系統(tǒng)，通常情況下，該系統(tǒng)經(jīng)常用于測(cè)控全球性以及全天候的實(shí)時(shí)定位等行業(yè)領(lǐng)域，并且能夠無(wú)條件應(yīng)用于不同的專業(yè)，并向不同的行業(yè)領(lǐng)域無(wú)條件開(kāi)放。在這樣的背景下，GPS 很快成為了全球共享的一種高科技技術(shù)與高科技資源，并被廣泛應(yīng)用于軍事、航海以及民用等各個(gè)領(lǐng)域。尤其是在進(jìn)入到21 世紀(jì)之后，許多國(guó)家都對(duì)GPS 技術(shù)的性能進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展與延伸，并將其逐漸應(yīng)用于電力系統(tǒng)以及相關(guān)的電網(wǎng)繼電保護(hù)方面，并取得了十分顯著的應(yīng)用效果。因此，針對(duì)于高電壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)，相關(guān)技術(shù)部門(mén)也可以嘗試引入GPS 技術(shù)，通過(guò)建立更加現(xiàn)代化的技術(shù)平臺(tái)和技術(shù)體系在提升繼電保護(hù)可靠性的同時(shí)，也能夠有效提升高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的效率與質(zhì)量。

比如，在實(shí)際的高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的開(kāi)展過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)部門(mén)可以通過(guò)建立針對(duì)于高電壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)“通信一體化系統(tǒng)”來(lái)提升整個(gè)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在整個(gè)過(guò)程中，相關(guān)“繼電保護(hù)通信一體化系統(tǒng)”建設(shè)的主要技術(shù)支持就是來(lái)自于GPS 技術(shù)。通過(guò)合理利用GPS 技術(shù)，相關(guān)繼電保護(hù)的技術(shù)人員能夠從相關(guān)的GPS 接收機(jī)上獲取更加精準(zhǔn)的時(shí)間以及與之相同步的脈沖信號(hào)。在這些技術(shù)平臺(tái)的幫助下，技術(shù)人員能夠?qū)θ珖?guó)的高電壓電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一時(shí)鐘以及相關(guān)數(shù)據(jù)的同步采集，從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)高電壓電網(wǎng)電力系統(tǒng)時(shí)間的真正統(tǒng)一。與此同時(shí)，針對(duì)于高電壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，相關(guān)技術(shù)人員可以結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)的具體情況選擇采用不同的系統(tǒng)保護(hù)模式。一般情況下，GPS 接收機(jī)能夠提供兩種不同的時(shí)間信號(hào)，并且這兩個(gè)時(shí)間信號(hào)與同步采集之間的誤差最大不會(huì)超過(guò)2 微秒，通過(guò)這樣的形式一方面能夠真正實(shí)現(xiàn)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的通信一體化建設(shè)；另一方面也能夠有效縮短高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)過(guò)程中的通信時(shí)間，有效提高繼電保護(hù)工作的完成效率。

（二）加大經(jīng)濟(jì)投入，提高設(shè)備更新速度

對(duì)于大部分供電保護(hù)部門(mén)來(lái)說(shuō)都應(yīng)該在不影響相關(guān)技術(shù)設(shè)備安全生產(chǎn)的前提下，對(duì)相關(guān)的高電壓電網(wǎng)進(jìn)行必要的保護(hù)檢驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，參與繼電保護(hù)檢驗(yàn)的設(shè)備需要及時(shí)進(jìn)行更新，與此同時(shí)還需要不斷完善整個(gè)高電壓電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保每一個(gè)電網(wǎng)回路都能夠有足夠的繼電保護(hù)時(shí)間和繼電整定時(shí)間。此外，在進(jìn)行檢驗(yàn)保護(hù)裝置工作的過(guò)程中還需要做到不遺漏、不簡(jiǎn)化，切實(shí)做到應(yīng)檢必檢。而無(wú)論是裝置的完善還是技術(shù)設(shè)備的更新都需要較大的經(jīng)濟(jì)投入，這就需要相關(guān)技術(shù)部門(mén)能夠重視對(duì)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的關(guān)注與重視，在工作開(kāi)展過(guò)程中能夠加大相關(guān)的資金投入，確保相關(guān)技術(shù)設(shè)備能夠得到及時(shí)更新與完善，從而切實(shí)保障相關(guān)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

比如，在對(duì)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行資金投入的過(guò)程中，可以分別從線路繼電保護(hù)的配置以及變壓器繼電保護(hù)的配置這兩個(gè)方面入手進(jìn)行及時(shí)的設(shè)備更新與完善，從而切實(shí)保障繼電保護(hù)工作的可靠性。在整個(gè)過(guò)程中，針對(duì)于高電壓電網(wǎng)線路繼電保護(hù)的相關(guān)配置與設(shè)備方面，技術(shù)人員應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際高電壓電網(wǎng)的具體情況采取不同的措施。通常情況下500kv的線路相對(duì)來(lái)說(shuō)其實(shí)就是由中性點(diǎn)直接接地所構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)線路，這種線路在具體的配置的時(shí)候首先應(yīng)該從電源線路的單雙側(cè)型號(hào)判斷入手。針對(duì)于單側(cè)電源了線路這種情況來(lái)說(shuō)，應(yīng)該在相間的繼電保護(hù)配置或者接地的繼電保護(hù)配置上采取一種階段性的電流保護(hù)形式；而如果是雙側(cè)電源線路，技術(shù)人員才應(yīng)該對(duì)相關(guān)的繼電保護(hù)配置選擇一種零序電流保護(hù)措施，其中可以間接采用接地距離保護(hù)措施。在變壓器繼電保護(hù)的配置更新與完善方面，技術(shù)人員應(yīng)該將工作重點(diǎn)放在減少變壓器故障發(fā)生頻率上面，不僅僅能夠有效提高高壓電繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作效率，也能夠有效降低相關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失。一般情況下，技術(shù)人員可以通過(guò)安裝零序電流保戶以及對(duì)電流進(jìn)行速斷保護(hù)等措施保障變壓器繼電保護(hù)配置的正常運(yùn)行。

（三）及時(shí)采用安全自動(dòng)裝置故障處理技術(shù)

高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會(huì)造成很多的電網(wǎng)問(wèn)題，其中最主要的問(wèn)題之一就是電源問(wèn)題。尤其是當(dāng)電源的輸出功率無(wú)法滿足用戶需求的時(shí)候，就會(huì)直接導(dǎo)致輸出電壓的大幅度下降，而電壓的下降則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的基準(zhǔn)值出現(xiàn)變動(dòng)，進(jìn)而縮短充電時(shí)間，對(duì)高壓電網(wǎng)機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)誤判，從而導(dǎo)致整個(gè)繼電器出現(xiàn)動(dòng)作故障。因此，相關(guān)技術(shù)部門(mén)不僅僅要采取相關(guān)的措施避免繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，提高其可靠性；更要通過(guò)采取相關(guān)的技術(shù)手段將相關(guān)的故障影響降低到最小。

比如，針對(duì)于高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)的故障情況，相關(guān)技術(shù)人員可以通過(guò)及時(shí)采取相關(guān)的安全自動(dòng)裝置故障處理技術(shù)的方式來(lái)應(yīng)對(duì)。比如，針對(duì)于直流接地以及交流電源熔絲等故障情況，技術(shù)人員可以采取“逐項(xiàng)拆除處理”的技術(shù)方法處理。在整個(gè)過(guò)程中，技術(shù)人員需要先對(duì)并聯(lián)的二次回路按照一定的順序進(jìn)行相關(guān)的脫開(kāi)處理，然后再依次按照順序?qū)⒁呀?jīng)脫開(kāi)的線路回放回去，如果在回放操作之后線路能夠保持正常運(yùn)行的話則能夠在一定程度上證明改線路不存在故障；但是如果在回放之后線路無(wú)法正常運(yùn)行的話，則能夠直接說(shuō)明電網(wǎng)設(shè)備的相關(guān)故障點(diǎn)就是出現(xiàn)在該線路上。與此同時(shí)，在對(duì)直流接地這種類型的故障進(jìn)行檢查處理的過(guò)程中，技術(shù)人員需要先根據(jù)電路符合的重要程度將直流屏進(jìn)行短暫的拉開(kāi)處理，通常情況下，為了能夠報(bào)紙直流符合回路運(yùn)行需求，需要將切斷時(shí)間保持在3 秒之內(nèi)，如果在線路切斷之后故障依舊存在，則能夠說(shuō)明故障并不存在于該線路上；反之，如果在線路切斷之后故障也消失了的話，則能夠?qū)⒐收宵c(diǎn)直接鎖定在該條線路上。

總結(jié)：對(duì)于高電壓電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護(hù)工作來(lái)說(shuō)，要想切實(shí)提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)于電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)、定期的保護(hù)性檢驗(yàn)是十分重要的一項(xiàng)工作環(huán)節(jié)，除此之外，還要做好必要的故障檢測(cè)以及技術(shù)創(chuàng)新工作。