電氣工程中的繼電保護技術應用研究

高銘遠

（珠海電力設計院有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

社會經濟發展步伐持續加快過程中，電氣工程的地位正得到顯著提升。然而，電氣工程能否穩定運行，離不開繼電保護技術的支持。主要原因是繼電保護技術具備監控、防御和調整功能，可以在電氣工程運行過程中進行有效處理，將故障產生的影響降到最低。由此可見，在電氣工程中應用繼電保護技術顯得尤為關鍵。因此，研究此項課題，具有十分重要的意義。

1 電氣工程中繼電保護技術的主要特點

繼電保護技術在電氣工程中得到廣泛運用的主要原因是能夠在發生故障時進行合理控制，不僅為相關人員開展檢修和維護工作提供充足時間，也能大幅降低故障對電氣工程造成的損失。由此可見，將繼電保護技術應用于電氣工程中顯得尤為重要。至于電氣工程中繼電保護技術的主要特點可以體現在多個方面，比如，在電力系統并聯運行過程中，若存在部分組件出現故障問題時，將會對電力供應造成不同程度制約。在這種情況下，繼電保護技術的作用便能夠得到充分彰顯，也就是繼電保護裝置可以在極短的時間內確定故障點，并快速消除故障，有效抑制故障蔓延的同時，也能大幅降低對電力系統穩定性的影響。因此，繼電保護技術在電氣工程中的應用具備非常突出的高效性特點。或者，繼電保護技術也擁有極為突出的選擇性特點，即當電氣工程中出現故障時，繼電保護技術能夠結合實際情況，并將工程運行作為核心，科學控制故障點，確保可以達到既能限制故障影響，也不會降低工程穩定性的目的。

2 電氣工程中繼電保護技術應用的相關內容

2.1 繼電保護裝置一體化

繼電保護裝置作為繼電保護技術的直接體現，能夠在保證電氣工程穩定性方面占據著不可替代的地位。實際上，多數電氣工程的規模較大，結構也比較復雜，想要充分發揮繼電保護技術的價值與作用，必須要提高繼電保護裝置的投入量。然而，該方法也會大幅提升經濟投入，極易對經濟效益產生影響。因此，為了能夠更好地提升繼電保護技術的經濟性，繼電保護裝置一體化（圖1）逐步得到廣泛關注和運用，可以有機整合多類資源的基礎上，依舊能夠發揮繼電保護技術的作用。具體原理是先明確繼電保護裝置需要管控的所有部件，再有機整合各部件的模擬量，并集成于繼電保護裝置中。至于電氣量判斷需要利用邏輯準則來實現，也就是對于電氣量的計算、評估等都有邏輯準則來完成，故障分析能力可以得到大幅增強的同時，發送誤動的概率也能得到顯著控制。由此可見，繼電保護裝置一體化能夠在發現故障組件方面具備較高優勢[1]。與此同時，繼電保護裝置一體化在發現和處理放效率方面也能夠得到大幅提升，主要原因是雖然傳統設置繼電保護裝置的方式能夠具備較高的保護作用，但是，由于各設備間的功能存在相互聯系的情況，該方法往往很難大幅提升操縱器的執行效率，繼電保護裝置的保護作用也會受到明顯制約，甚至會不斷加劇資源浪費問題。相較之下，繼電保護裝置一體化能夠將模擬量整合與邏輯準則有機運用，可以顯著改善繼電保護裝置的執行效率，確保可以快速發現、消除故障的基礎上，也能保證故障分析和診斷的準確性。

圖1 綜合繼電保護裝置

2.2 融入自適應控制的繼電保護技術

運用繼電保護技術過程中經常會遇到非常復雜的情況，此時，想要確保繼電保護技術可以快速、準確消除故障，必須將自適應控制技術融入繼電保護技術中，才能達到預期效果。畢竟，自適應控制技術可以將控制器、控制對象以及自適應器有機結合起來（圖2），可以確保在復雜環境下具備較強的應對能力，還能在故障診斷率方面予以充分保證，故在繼電保護技術中融入自適應控制是極其重要的方面。以廣東陽江局6.1 事故為例，從整體來看，產生主變跳閘的主要原因是主變低壓側刀閘燒毀所致，然而，經過分析后可知該變電站的運行環境非常復雜，引起事故的因素也比較多。所以，想要準確找找出引起主變低壓側刀閘燒毀事故的主要原因并有效控制故障影響，可以通過利用繼電保護技術的基礎上，加入自適應控制技術來實現。因為自適應控制技術是由多部分組成，可以依照不同情況進行針對性處理，例如，對于上述事故的復雜情況，可以借助自適應控制技術中的自校正調節器來對故障進行評估，便于更好的找出問題所在。或者，利用自尋最優控制系統提升對事故的控制力度，確保可以對主變壓器進行充分保護。由此可見，將自適應控制融入繼電保護技術中，能夠強化繼電保護技術對電氣工程穩定性的保護作用[2]。

圖2 自適應控制技術的原理

2.3 結合信息網絡的繼電保護技術

隨著科技得到飛速發展，信息網絡已經成為各行各業不可缺少的部分，能夠成為獲得前行動力的關鍵力量。因此，在電氣工程中引用繼電保護技術時也應當重視與信息技術相結合，才能更好地發揮繼電保護技術的作用，降低各類因素對電氣工程穩定性和安全性產生的不利影響，例如，根據繼電保護技術具備的監控和調整功能，可以通過與信息網絡相結合，實現構建更具時效性的主電氣設備管理系統。也就是將繼電保護裝置與互聯網技術形成緊密聯系，不僅能夠為工作人員管理電氣工程設備創造充足便利，也能在不同情況下，對存在故障問題的設備進行遠程調控，保證不會干擾電力系統正常運行的同時，也能對故障問題產生的消極影進行充分抑制，避免造成更嚴重的損失。或者，依照繼電保護技術具備的安全功能，將信息網絡與繼電保護技術相結合還能夠提升電氣工程的安全性，比如，當變電站出現自動合閘或設備損壞問題時，可以由繼電保護裝置檢測、分析存在的問題，再借助通信接口經網絡傳輸至相關人員處，此時，專業人員便可根據接收到的信息針對性調整，并對電力系統的實時運行狀況進行監控。所以，信息網絡技術不僅能有效促進繼電保護技術在電氣工程中的應用，還可以提高對繼電保護技術經濟性的控制力度。

2.4 多元化的繼電保護技術

2.4.1 故障分析

隨著電氣工程建設力度持續加大，引發故障問題的因素也變得越來越多。想要更好的消除故障帶來的影響，利用多元化的繼電保護技術是不可缺少的方面。其中故障分析是典型代表之一，即利用繼電保護技術對電氣工程故障進行分析，便于及時找出故障源頭，例如，可以在運用繼電保護裝置的基礎上，加入故障錄波裝置（圖3），從而快速找出故障源頭所在。具體原理是電力系統中存在故障問題時，輸電過程中會存在零序電流波形、三相電流等發生變化的情況。通過故障錄波裝置便可以將故障發生、失步、同步和異步震蕩等全過程進行記錄，確保故障源頭可以得到進一步明確[3]。至于運用該裝置時，必須對各項參數予以充分明確，才能真正達到故障分析的目的，比如，如果存在自動重合閘故障時，在形成的錄波圖中，零序電流值便能夠明確故障點存在的范圍。

圖3 故障錄波裝置

2.4.2 智能化控制

智能化控制對于電氣工程而言是極其重要的部分，畢竟，利用繼電保護裝置等進行故障診斷和消除往往對人員的專業能力擁有較強依賴，若相關人員的專業能力達不到標準時，便很難發現潛藏的隱患。因此，還需要將繼電保護技術與智能化技術相結合，實現智能化控制的目的，才能增強繼電保護技術的作用，提高對電氣工程的保護能力，例如，若電氣工程的穩定性和安全性極易受到多方面影響時，可以將神經網絡、云計算和大數據等相結合，既能實時掌控不同類型的故障，促進制定科學處理方案。也可以將已知故障作為基礎，分析、發掘更多能夠影響電氣工程穩定性的因素，有利于在日常工作中合理制定預防措施。或者，為了能夠提高繼電保護技術對電氣工程的保護作用，還可以在運用繼電保護裝置的基礎上，結合人工智能技術、感應技術等。主要目的是可以在出現故障時進行及時處理，防止不斷蔓延的同時，也能快速發出警告，保證專業人員擁有充足的故障處理時。該方法的主要優勢在于可以有效彌補人工無法第一時間發現、分析和處理故障的短板，也能避免因故障影響電氣工程穩定性和安全性[4]。另外，具備相似特征的還包括安全告警系統，具體原理是將繼電保護裝置的動作指令作為基礎，結合智能化技術，可以實現根據繼電保護裝置的指令進行針對性警示，并執行不同級別的處理操作，確保可以快速阻斷故障蔓延的同時，也能為維修人員作業創造充足便利。

2.4.3 實時仿真系統

實時仿真系統多用于模擬系統的運行狀況，也就是在構建全新電氣工程時，為了防止多類影響因素降低工程穩定性，可以利用實時仿真系統（圖4）進行檢驗。具體方法是先利用該系統對電氣工程的運行狀況進行全方位模擬，檢驗是否存在設計缺陷或遺漏。然后再將繼電保護裝置與仿真技術有機結合，并加入不同運行故障處理措施和方案。期間，當繼電保護裝置執行保護動作時，相關人員便可以快速發現當中存在的問題，并在詳細分析的基礎上重新優化保護措施和方案。需要注意的是，如果優化后依舊存在故障問題，仍然需要進行設置，直至電氣工程能夠穩定、安全運行位置[5]。

圖4 實時仿真系統

3 結語

綜上所述，隨著電氣工程在社會發展中作用日益突出，所以，必須要對電氣工程中繼電保護技術主要特點擁有充分了解的同時，還應當深入研究繼電保護裝置一體化、融入自適應控制的繼電保護技術、結合信息網絡的繼電保護技術、多元化的繼電保護技術等內容，才能結合實際情況，有效彰顯繼電保護技術的價值，也能為不斷增強電氣工程建設水平創造扎實基礎。