继电保护自动化技术在电力系统中的应用分析

2016-08-04罗杰雄

大科技 2016年15期

关键词：零序继电保护短路

罗杰雄

（国网湖南省电力公司平江县供电分公司湖南平江 414500）

继电保护自动化技术在电力系统中的应用分析

罗杰雄

（国网湖南省电力公司平江县供电分公司湖南平江 414500）

近年来，随着社会经济与科技的迅速发展，继电保护技术获得了较大的发展与进步，并逐渐向自动化方向发展。此背景下，本文首先分析了继电保护自动化技术原理，其次探讨了其在电力系统中的实际应用情况，以供参考。

继电保护；自动化技术；电力系统；应用

1 引言

在电力传输过程中，电力系统的可靠运行具有十分重要的意义。但在电力系统正常运行过程中，故障时有发生，导致系统或部门子系统无法正常运作，严重破坏了电力设备，电力系统服务质量也大幅降低。针对此，必须缩短发现故障、检测故障与切断线路所需要的时间，以有效保护电力系统。自动化继电保护装置可在电力系统发生故障时，立即切断线路，切断时间为0.1s，有时甚至可以更短，从而有效确保电力系统的正常运行。

2 继电保护自动化技术原理

通常情况下，电网的稳定、可靠运行直接关联着供电质量，针对此，要想有效规避电力系统中可能会发生的故障或是其他特殊情况，必须在技术与管理层面提供保障。所谓继电保护自动化，主要是采用相对成熟的继电保护技术检测系统中可能存在的风险，并以发出警报、跳闸命令等方式对故障进行切实与隔离的一种保护措施。

近年来，随着电力工业技术的高速发展，继电保护自动化技术已逐渐趋于成熟化。对于继电保护工作原理，具体如图1所示。此外，在监控系统运行过程中，通过对保护对象的信息进行采集，并掌握系统实时运行情况，能够为决策提供有力的依据，并且还能对继电保护装置的保护功能与保护定值进行实时修正与调整，从而为保护装置灵活处理系统中存在的各类问题提供坚实的保障。

图1 继电保护工作原理框图

3 电力系统中继电保护自动化技术的实际应用

3.1 电力系统中继电保护自动化技术的应用

3.1.1 继电保护自动化技术在母线保护中的应用

通常情况下，母线继电保护主要有相位对比保护与差动保护两种类型，其中，相位对比保护主要是指通过相位对比方式，提升系统保护母线自身的可靠性与有效性。而对于差动保护，则是指将特点与变化均相同的电流互感器布设在母线原件上，当系统母线侧边段子与二次绕组连接之后，再将继电保护装置安设在系统母线差动位置处。在大电流接地过程中，可通过三相连接方式实现。而在小电流接地过程中，可通过在相间短路中布设系统母线保护，之后再采用两相连接的方式实现。

3.1.2 继电保护自动化技术在发动机保护中的应用

在电力系统中，发电机具有关键性作用，其能够为发动机运行安全性与稳定性提供坚实的保障。通常情况下，对于继电保护自动化技术在发电机保护中的应用，主要包含以下两方面内容：

（1）重点保护。如果发电机定子绕组匝间发生短路故障，将会导致发电机故障部位温度出现上升的情况，进而对绝缘层造成破坏，最终对发电机运行安全性造成一定的威胁。将匝间保护装置布设在定子绕组内，可有效避免定子匝间短路故障问题的发生。如果发电机单相接地发生电流超出规定值的情况，仅需要安装接地保护装置，就能够对发电机进行继电保护。通过有效融合发电机的中性点、电流与相位，可形成纵联差动保护，以实现保护发电机的目的。

（2）备用保护。通过过电压保护，可有效避免发电机自负荷较低情况下绝缘被击穿情况的发生，并且还可有效实现对外部短路故障的保护目的，以避免短路破坏发电机问题的发生。此外，如果发电机定子绕组部位发生低负荷故障，继电保护装置还能够自动切断电源，并且还可发出相应的报警信号，从而实现对发电机保护的目的。

3.1.3 继电保护自动化技术在变压器保护中的应用

变压器是电力系统的重要组成部分，对电力系统的安全、稳定运行也具有十分重要的作用。对于变压器保护中继电保护自动化技术的应用，主要涉及以下几方面内容：

（1）短路保护。所谓变压器短路保护，主要包括阻抗继电保护与过电流继电保护两种，其中，阻抗继电保护主要是指通过采用变压器阻抗原件所具备的保护作用，在阻抗元件运行一段时间之后，其会自动切断电源，从而实现对变压器的保护目的。通常情况下，对于过电流继电保护，一般是在变压器电源的两边电源与时间元件中进行过电流继电保护装置的安装，当电流元件运行一段时间之后，会自动切断电源，从而实现对变压器的保护目的。

（2）瓦斯保护。当变压器油箱处发生故障时，通过故障电弧的作用，绝缘材料与油均会出现分解的现象，之后还会产生一定的有害气体，此情况下，通过瓦斯保护的应用，如果油箱部位发生上述故障，可自动启动保护动作切断变压器，并且还会发出警报信号，以通知维护人员赶往故障发生地点进行相应的处理。

（3）接地保护。对于不接地变压器的保护操作，应当采用零序电压保护措施；对于直接接地变压器的保护操作，应当采用零序电流保护措施。

3.1.4 继电保护自动化技术在线路接地保护中的应用

通常情况下，电力系统线路较为复杂，接地方式也有许多种。常采用的电力系统接地方式为大电流型接地与小电流型接地。其中，当出现大电流接地时，应当即刻切断电源，以避免接地故障对电力系统造成破坏。当出现大电流接地时，继电保护装置就会发出报警信号，而电力系统在一定的时间内依旧可以正常运行。

对于不同接地故障，应当依据故障实际情况，采取合理的保护措施，具体如下：①零序功率。当电力系统发生接地故障时，零序功率的方向通常会发生一定的变化，零序电流波动相对较小，进而实现预测与保护电力接地故障的目的。②零序电流。当电力系统线路发生接地故障时，零序电流会迅速上升，继电保护动作非常敏感，可及时采取切断电源的保护措施，以实现对电力系统的保护目的。③零序电压。在电力正常运行过程中，通常不会形成零序电压，但如果电力系统发生接地故障，就会产生零序电压，继电保护装置可及时发出相对应的报警信号。之后，电网维护人员只需要对电压表数值进行观察，就可判断系统是否发生了接地故障，这主要是在发生电力系统接地故障时，电压数值会出现降低的情况。

3.2 实例分析

某电网在2010年采用了继电保护自动化技术，在2011年4月23日，110kV变压器主变低压侧继电保护动作，1号主变101开关跳闸，2号主变119、131开关过流保护动作跳闸，重新进行合闸动作，合闸成功，电网维护人员赶至事故发生现场，设备不存在异常情况。之后，维护人员对发生过跳闸故障的线路进行查看，发现两条线路故障均能够合闸成功，但却导致了越级跳闸。在完成上述操作之后，对故障情况进行了详细的分析，确定其为线路故障，开关拒动，应采取以下处理措施：①隔离故障开关；②恢复供电；③通知检修人员对其进行详细的检查；④在查清楚故障情况之后，采取适宜的措施进行相应的检修。