繼電保護(hù)在電力調(diào)控中的應(yīng)用

李思樸 謝怡琚 張博文 潘彥峰

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司超高壓公司，銀川 750011）

隨著人們對供電質(zhì)量的要求不斷提升，電力系統(tǒng)的智能化建設(shè)進(jìn)程不斷加快。在此情況下，為保障智能化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，確保供電質(zhì)量，變電站繼電保護(hù)裝置的重要性不斷凸顯。然而，實(shí)際應(yīng)用繼電保護(hù)展開電力調(diào)控的過程中，經(jīng)常存在設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)延遲等問題。因此，加強(qiáng)對于繼電保護(hù)在電力調(diào)控中的應(yīng)用研究和探討十分必要。

1 電力調(diào)控與繼電保護(hù)

在電力調(diào)控中，繼電保護(hù)裝置的主要功能是統(tǒng)計和分析相應(yīng)系統(tǒng)故障信號，并快速反應(yīng)，向調(diào)控中心反饋相應(yīng)故障信息，再由調(diào)度人員根據(jù)反饋信號采取有效的故障處理措施。繼電保護(hù)裝置還能夠根據(jù)故障問題，及時隔離或者切斷故障區(qū)域，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，減少故障造成的損失，保障電力調(diào)控的合理性。繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成

繼電保護(hù)裝置對電力調(diào)控而言具有重要意義。為確保有效發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的功能作用，繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足以下性能要求。第一，可靠性。在當(dāng)前智能化系統(tǒng)運(yùn)行的大背景下，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無人值班，不僅能夠減少人力需求，而且極大提升了相應(yīng)的供電服務(wù)效率，能夠避免以往人工操作可能出現(xiàn)的誤差問題，有效保障了供電質(zhì)量和供電安全。因此，繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)的重要部分，確保其可靠性，對于保障供電穩(wěn)定性極其重要。第二，靈敏性。繼電保護(hù)裝置要具有極高的靈敏度，以便及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行故障，并立即采取隔離、切斷等有效處理措施。第三，選擇性。在系統(tǒng)發(fā)生故障問題時，繼電保護(hù)裝置需要及時進(jìn)行故障區(qū)域的切斷和隔離處理，以確保其他非故障區(qū)域能夠正常運(yùn)行，縮小故障影響范圍。因此，繼電保護(hù)裝置要具備一定非讓選擇性，而非大范圍隔離處理[1]。

2 繼電保護(hù)在電力調(diào)控中應(yīng)用的常見問題

2.1 設(shè)備問題

在實(shí)際應(yīng)用繼電保護(hù)裝置的過程中，電力系統(tǒng)設(shè)備是影響繼電保護(hù)功能的主要因素。常見的影響繼電保護(hù)功能的設(shè)備有電壓互感器和電流互感器。電壓互感器和電流互感器的主要功能和作用是將高電壓和大電流通過互感器將其轉(zhuǎn)變?yōu)槔^電保護(hù)裝置能夠接收的低電壓和小電流，以避免繼電保護(hù)裝置由于電壓或電流過載而造成損壞對整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此，電流互感器和電壓互感器承擔(dān)著保障繼電保護(hù)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性的重要作用。電壓互感器和電流互感器始終處于長期、高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，對相應(yīng)設(shè)備的損害較為嚴(yán)重，使得電壓互感器和電流互感器在運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)故障問題，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置無法發(fā)揮自身的保護(hù)作用或者出現(xiàn)誤動情況。例如，二次回路短路時會燒壞電壓互感器，影響系統(tǒng)繼電保護(hù)功能。

2.2 靈敏度問題

繼電保護(hù)裝置作為保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要裝置，為確保其功能的有效性，對繼電保護(hù)裝置的靈敏度有著較高要求。在實(shí)際運(yùn)行過程中，若繼電保護(hù)裝置的靈敏度較低，會導(dǎo)致其無法及時識別系統(tǒng)故障而造成故障擴(kuò)大，影響整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.3 網(wǎng)絡(luò)延遲問題

對于無人值守的智能變電站而言，在變電站實(shí)際運(yùn)行過程中，為保障供電質(zhì)量，需要進(jìn)行電力調(diào)度和監(jiān)測，因此對網(wǎng)絡(luò)有著極強(qiáng)的依賴性，包括網(wǎng)絡(luò)信號的實(shí)時采集、傳輸?shù)榷喾矫鎯?nèi)容。在信號采集和傳輸過程中，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)延遲問題，不僅會影響相應(yīng)信息傳輸?shù)募皶r性，而且可能會阻礙繼電保護(hù)的自動化運(yùn)行，難以確保繼電保護(hù)裝置能夠及時有效地排除系統(tǒng)故障，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)失靈。此外，若在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時出現(xiàn)信號中斷或者延遲，也會影響電力調(diào)控以及相關(guān)監(jiān)督人員對變電站運(yùn)行及供電情況的監(jiān)控和調(diào)度，難以保障供電質(zhì)量。可見，在實(shí)際電力調(diào)度過程中，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和延遲會對繼電保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用效果產(chǎn)生較大影響[2]。

3 強(qiáng)化繼電保護(hù)應(yīng)用效果的有效措施

3.1 裝置設(shè)備定期維護(hù)

繼電保護(hù)裝置、相應(yīng)設(shè)備以及系統(tǒng)內(nèi)部其他設(shè)施都會對系統(tǒng)繼電保護(hù)功能產(chǎn)生一定影響。為確保繼電保護(hù)功能的有效發(fā)揮，確保無人值班變電站正常、穩(wěn)定運(yùn)行，需要加強(qiáng)相應(yīng)裝置、設(shè)備的管理和維護(hù)。繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修技術(shù)診斷流程，如圖2所示[3]。

圖2 繼電保護(hù)裝置狀態(tài)檢修技術(shù)診斷流程

首先，基于電力調(diào)控對繼電保護(hù)裝置性能的要求，在設(shè)備裝置的維護(hù)管理過程中，著重加強(qiáng)對靈敏度較高的裝置、設(shè)施的維護(hù)和管理，明確系統(tǒng)運(yùn)行過程中相應(yīng)裝置、設(shè)備的維護(hù)要點(diǎn)。其次，針對繼電保護(hù)裝置以及相應(yīng)設(shè)備做好故障問題的處理和隱患排查工作，避免在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)繼電保護(hù)失效問題。再次，在設(shè)備裝置維護(hù)管理時，加強(qiáng)對緊急故障處理的重視，并明確相應(yīng)備品、備件的管理工作，以確保在最短的時間內(nèi)良好處理相應(yīng)裝置與設(shè)備的故障問題，保障整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。最后，加強(qiáng)對繼電保護(hù)整定值的定期校核。繼電保護(hù)整定值是確保電網(wǎng)運(yùn)行安全的重要保障。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)運(yùn)行方式改變的情況，需要立即校核整定值，并檢驗和調(diào)整靈敏度，確保提供有效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息給調(diào)控中心，以及時有效處理系統(tǒng)故障問題，充分發(fā)揮繼電保護(hù)功能。

3.2 加強(qiáng)裝置智能化建設(shè)

對于現(xiàn)代化變電站而言，無人值守要求繼電保護(hù)裝置需要具備更高的智能化水平。一方面，通過對繼電保護(hù)裝置的智能化建設(shè)，達(dá)到提升繼電保護(hù)裝置功能性和控制能力的目的，減小電力系統(tǒng)故障問題帶來的損失。另一方面，通過合理應(yīng)用自動化技術(shù)，有助于提升日常電力系統(tǒng)維護(hù)管理的便利性和效率。需要將繼電保護(hù)裝置、相應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等進(jìn)行有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)智能化升級改造，形成一體化綜合系統(tǒng)[4]。相較于傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置而言，智能化背景下的繼電保護(hù)設(shè)備不僅要具備故障信號采集功能，還需要能夠借助互聯(lián)網(wǎng)等方式形成實(shí)時故障信息，能夠與控制中心進(jìn)行互聯(lián)。因此，變電站應(yīng)加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置的智能化建設(shè)，積極利用先進(jìn)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部設(shè)備、保護(hù)裝置、測控設(shè)備、計量裝置以及控制中心之間的信息交流和互換，再根據(jù)相應(yīng)交流互換結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對變電站的智能化維護(hù)管理，保障供電系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 線路接地自動化保護(hù)

電力系統(tǒng)在運(yùn)行階段存在多條線路，以確保電力系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。科學(xué)采用繼電保護(hù)自動化裝置，能夠充分發(fā)揮其對線路接地的保護(hù)作用。為了避免出現(xiàn)零序電流短時間內(nèi)迅速增加的現(xiàn)象，相關(guān)工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況合理配置自動化裝置，以便在出現(xiàn)故障的情況下能夠自動切斷電源電路。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮電源壓力的實(shí)際情況，科學(xué)判斷故障類型和故障位置，通過線路接地保護(hù)提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。此外，應(yīng)用繼電保護(hù)自動化裝置能夠幫助工作人員全方位開展系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)控工作，實(shí)時動態(tài)掌握保護(hù)裝置的運(yùn)行狀況，從而根據(jù)運(yùn)行參數(shù)和信號顯示實(shí)現(xiàn)對裝置的自動化和智能化管控，從根本上減小故障出現(xiàn)的概率。技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)綜合考慮各方面影響因素，合理選擇繼電保護(hù)裝置，強(qiáng)化開展智能化、靈敏度以及可靠性檢測工作，為各種設(shè)備設(shè)施功能的充分發(fā)揮創(chuàng)造良好的條件。繼電保護(hù)裝置的選擇應(yīng)當(dāng)具有速動性，一旦出現(xiàn)短路故障，需要在短路的早期切除故障回路。若是繼電保護(hù)裝置無法滿足快速動作要求，將會導(dǎo)致短路電流在短時間迅速上升，出現(xiàn)一次回路燒毀、火災(zāi)等問題，且會在一定程度上影響下級回路的正常運(yùn)行。

3.4 積極應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)

合理應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)，促使電力系統(tǒng)能夠結(jié)合自身實(shí)際工作情況和條件需求，通過減輕電力系統(tǒng)的電流負(fù)擔(dān)達(dá)到提高輸電效率的目的，同時有效減少輸電過程中的波動問題，保障輸電穩(wěn)定性。此外，科學(xué)應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)能夠確保電力系統(tǒng)能夠針對系統(tǒng)故障及時進(jìn)行反應(yīng)，并為后續(xù)故障檢查和處理奠定良好的基礎(chǔ)，促使相關(guān)工作人員有針對性地展開故障以及安全隱患的排查工作，達(dá)到簡化工作流程和提高系統(tǒng)故障檢測效率的目的。當(dāng)前，電力行業(yè)通過不斷加強(qiáng)對自適應(yīng)控制技術(shù)的研究和探索，實(shí)現(xiàn)了對該技術(shù)應(yīng)用的有效優(yōu)化和改善，極大地促進(jìn)了電力系統(tǒng)的運(yùn)行與發(fā)展[5]。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)作為電力調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，對保障電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性有著積極作用。但是，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，相關(guān)設(shè)備、裝置自身的狀態(tài)，靈敏度以及信息傳輸過程中網(wǎng)絡(luò)延遲方面的問題，都會對繼電保護(hù)功能產(chǎn)生不同程度的影響。為有效發(fā)揮繼電保護(hù)功能，需要進(jìn)一步加強(qiáng)相應(yīng)裝置以及系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，提升繼電保護(hù)裝置的智能化水平，并通過應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)強(qiáng)化設(shè)備維護(hù)檢修管理，以確保繼電保護(hù)的穩(wěn)定性、靈敏性以及可靠性。