浅谈电力系统继电保护自动化应用对策

2017-01-05夏建勋孟泽众

电气技术与经济 2016年6期

关键词：误动作保护装置继电器

张伟夏建勋孟泽众罗波

（国网湖南省电力公司检修公司）

浅谈电力系统继电保护自动化应用对策

张伟夏建勋孟泽众罗波

（国网湖南省电力公司检修公司）

继电保护是电力系统中最重要的组成部分，它分为一段保护、二段保护、三段保护，自动化技术已经普遍应用在继电保护中，不仅提高了保护的功能，而且给整个电力系统安全可靠运行带来了较大帮助。电力系统中继电保护具有十分重要的作用，为了适应时代的发展必须采用继电器自动化策略，本文首先介绍了继电器保护装置的作用，然后列出了其自动化策略。最后结合实际案例提出了自动化创新策略。

继电器保护；自动化技术；三段式保护

0 引言

熔断器是继电保护最初始的形态。经过相当长时间的发展，熔断器开始不断发展进步，其功能逐渐完善、更加能够满足电力系统中电气设备的需求。从继电保护的发展历程中可以看出，每一阶段科学技术的进步将会带来继电器发展的变革。在20世纪80年代集成电路是继电保护的主要组成部分，而随着晶闸管的成功制造，继电保护又开始由电路转为晶闸管系列，随后发展成了电磁式继电器。现阶段，我国已经步入了一个高速发展的信息时代，电能可靠性要求越来越高，使得电力系统承受了很大压力。虽然每年都会增加大量的机组来满足负荷需求，但整体保护技术却没有较大发展，导致继电保护装置经常出现功能故障，如误动作、拒动作等。随着厂网的分离，电力系统正在逐渐走向市场化，因此强化继电保护装置并不断改进其技术水平将降低因故障引发的大规模电力系统事故，从而避免了大量财产损失。计算机技术的广泛应用使得电力系统越来越方便，安全性也大幅度提升，如智能化和数字化系统都是依靠计算机通信技术建立的，它们被应用到电力系统后使自动化水平有显著变化。总之，继电器保护自动化策略是运用高科技手段不仅可以降低系统发生事故的概率，而且对提高电力部门效益有较大作用。表1是继电保护“三误”事故的基本表现及防范措施。图1为常见的继电器保护图形。

表1 继电保护“三误”事故的基本表现及防范措施

图1 继电器保护图形

1 电力系统继电保护的自动化策略

电力系统继电保护自动化策略包括以下几点：第一，实际的电力系统运行过程中，会发生很多种类的故障，如单相接地故障、单相短路故障、两相接地故障等。其中最常见的故障为单相接地故障，当发生这些故障后继电器保护装置就会自动跳开故障相，从而保证非故障相可靠运行，以此来提高电力系统局部供电可靠性。另外，值得一提的是继电保护装置还可以对系统的状态报警或预控，进而减少因电力系统故障而给广大电力用户带来不必要的损失。从根本上讲继电器保护装置为电力系统预防控制设备，只有极大地发挥其作用才能保障系统安全。第二，电力系统中某个关键设备若发生了故障会给系统带来严重的后果，且会威胁到电网运行，此时如果有继电保护装置就会迅速地切除故障部分，从而保证其他线路的安全运行，避免产生大事故。另外，继电保护装置还可以检测到系统的运行状态，一旦出现不正常状况便会及时察觉，与此同时给相关人员发提示警告，这样可以为检修人员提供检修方向，从而保证系统可靠运行。自动化技术应用在继电器后可以自动调整工作模式，能够在第一时间做出合理的处理，避免产生更大危害。正是由于继电保护装置的工作特性及优势，对电力系统设计及运行产生了非常大的影响。第三，继电保护装置有很高的可靠性，当系统的状态为正常情况下，其可靠性可以完全发挥出来，此时可以采取相应保护措施即针对运行设备实施相应保护。但是当电力系统出现故障后，继电器保护设备就会对应形成保护措施，最后达到保护电力系统的目的。继电器最重要的功能就是可以准确判断故障的位置，并规范防护措施。当然没有任何一种设备是完全可靠的，在实际的运行中有时会发生误动作问题，即系统在安全范围内运行但继电器发出了故障信号，该设备的可靠性有待提升，因此在选用继电器时应注重那其可靠性和安全性。众所周知，继电器保护设备评价最关键的指标就是可靠性，电力系统中的设备如电线、配电箱等都需要继电保护来确保其安全运行。第四，继电保护灵敏性较高，可以使电力系统稳定可靠运行，避免系统中某类设备故障影响整条线路不正常运行，不仅节约了维修成本，而且降低了损失。图2为发电厂线路故障图。

图2 发电厂线路故障

2 电力系统继电保护的自动化安全管理

2.1 选型设计上要具有安全性

自动化管理方式是电力系统中继电器普遍采用的模式，其设计需要根据具体的需求来不断完善。在安全管理中，需要选用高质量的元件完成继电保护设备的制造，只有这样才能保证电力系统稳定可靠运行。设计阶段应以统筹为主体观念，对信号输入、信号输出、变量控制等方面进行科学配置，可以使系统在可靠性较高的情况下运行，且保证充足的扩容空间。最关键的是应用自动化管理措施，依照相关规章规范，采用较高电导率、耐腐蚀性接地线路，从而避免继电器误动作出现故障，造成大量设备损坏。监控设备应具有较高的可靠性，以便将继电器传输的数据信号完整地显示在显示器上，为操作人员提供准确的数据，对及时处理故障提供帮助。

2.2 做好设备的安装调试工作

继电器保护系统有较多环节，如直流系统、监测和计量系统等。这些环节之间有很强的联系，其中一个环节出问题有可能会导致整个保护工作出现故障，因此继电器保护设备的设计需要根据实际的情况完善和提高，并进行相应的调试工作。对于系统中新安装的保护装置应进行必要的模拟实验，加入的电压应不低于额定电压的80%，并分析其可能的故障形式。对一些逻辑回路需要严格校验，最终确保其可靠性。计算机系统是一个抗干扰性较弱的系统，外界干扰源极容易干扰系统，为此需要对其工作环境进行严格要求，可以采取以下几点措施：第一在电缆线外部用金属丝缠绕，屏蔽外界不良信号。第二在网线中架设避雷设备，从而提升网络的抵抗外部袭扰的能力。自动化设备主要应用于变电站和供电系统中，通常情况下会应用在高压侧线路或电容器保护，下面简要介绍一下变电站继电器保护：首先需要保护线路即通常所说的三段式保护，分别为电流速断、限时速断、过载保护。然后就是电容器保护主要包括过压和失压保护。目前电力系统中自动化设备无论是技术水平还是制作工艺还十分落后，需要科研工作者在这方面给予高度重视。继电器保护装置在电力系统中具有较大作用，且工作可靠性和稳定性是保证整个电力系统安全供电的基础。图3为自动延时继电器的图形。

图3 延时继电器图形

3 对电力系统继电保护的自动化创新

现代社会发展步伐十分迅速，对继电器保护提出了更高的要求，因此对继电器保护自动化控制是十分必要的。继电器自动化控制方法一定要与时俱进，在充分结合现有技术的情况下，不断提升其灵敏性、可靠性。现阶段，计算机网络在人们的生活中占有十分重要的地位，且其发展空间巨大，将计算机系统应用在继电器保护中可以实现高可靠性和高自动化。本文提出的继电保护自动化创新就是结合网络技术，对检测设备是否发生了故障有较强的科学性和可信性。经过大量的实践发现将计算机网络技术的功能应用在继电器保护中是一项创新性极佳的成果，它对发现系统隐藏故障、处理故障等方面具有积极的作用。所以完善设备的各项功能需要充分结合计算机技术，以保障继电器故障处理的准确性和科学性。总之，电力网络中实现电力系统自动化可以有效提升输电和用电的可靠性，保证供电质量和供电效率。只有提升继电保护装置的质量才能够充分发挥其在电力系统中的作用，使系统一直处于稳定状态，不会因为发生故障导致人们的生命或财产安全受到威胁。图4为具体的继电器设计图例。

4 案例分析

图4 继电器自动化技术的应用图例

2015年，湖南某地区电网因继电保护误动作、安全稳定控制装置拒动等原因引发一起重大电网事故，导致该地区电网5条500kV线路和5条220kV线路跳闸、32台发电机组退出运行。导致华中东部电网与川渝电网解列，该电网与南下的电网直流闭锁、与该电网解列。继电器保护出现误动作给整个电网带来了巨大的影响，因此继电器保护自动化策略十分重要。