继电保护自动化技术在电力系统中的应用

吴光强

（福建水利电力职业技术学院，福建 三明 366000）

0 引 言

随着电力工业和电机工程制造业的快速发展，电力系统继电保护自动化技术也发生了翻天覆地的变化。电力技术、计算机技术及电子技术的飞速进步，为电力自动化技术和继电保护技术的更新注入了全新活力，大大提升了设备质量，并保障了技术的稳定性、可靠性及灵活性。

1 继电保护自动化技术的原理

电力系统的稳定性和安全性直接影响供电质量。为有效避免电力故障的发生，提升电力系统的运行质量，需从技术方面和管理方面采取对应措施。继电保护自动化技术是基于原始继电保护通过跳闸或者警告的方式对电力故障进行隔离或者切除，以保护整个电力系统。该项技术随着电力行业的发展已愈加成熟。电力系统中的监控模块收集所有与目标运行保护有关的信息，以全面了解整个电力系统的运行情况，为后期决策的制定提供客观、全面的借鉴，并为调整或者修正继电装置的功能参数提供参考，让继电装置更顺畅地处理各种电路故障。

2 电力系统中继电保护的配置

2.1 继电保护装置任务

继电保护的主要任务是在电力系统出现故障时作出继电保护动作。继电保护装置的信息来源是电力系统中的原件在短路或者异常情况下产生的电流、电压及功率等电气量。供电系统正常运行时，继电保护装置通过监视所有设备运行情况的安全性为值班人员提供操作运行数据；供电系统发生故障时，继电保护装置有选择性地自动切除故障部分，留下非故障部分继续正常运行；供电系统出现运行异常时，继电保护装置及时准确地发出警报信号，便于有关工作人员快速处理。

2.2 继电保护装置的基本要求

第一，灵敏性。灵敏系数是衡量保护装置灵敏度的主要指标。不管短路点出现在什么位置、短路性质属于哪种，只要在继电保护装置的保护范围内，拒绝动作都不可能出现在保护装置上，不会出现错误动作反应。第二，速动性。速动性指的是保护装置切断短路故障的及时性。切除故障所用的时间越短，对电气设备造成的损坏就越小，提升了系统电压的恢复速度，有利于电气设备的自启动，且有效保证了发动机并列运行的稳定性[1]。第三，可靠性。如果保护装置的可靠性不高，就有可能造成电力故障或者重大事故。为确保保护装置的可靠性，不仅要保证设计原理、安装调试及整定计算等方面的正确性，还要保证保护装置的组成元件质量、后期的运行维护水平及系统的简化度。

2.3 继电保护装置的主要作用

当电网出现故障时，继电保护装置能及时根据故障信息反馈作出切除或者隔离动作。通常，电网故障可能引发的问题有以下3种。（1）使系统中的电压出现急剧下降，容易破坏用户的正常负荷值。（2）短路电流，即产生在故障发生位置的电流。该短路电流引发的电弧会不同程度地破坏电气设备。（3）影响发电机运行的稳定性，可能造成系统动荡，甚至是整个电力系统的崩溃。

3 继电保护自动化技术在电力系统中的应用

3.1 电网运行维护中的应用

作为现代电力系统的重要组成部分，输变电电网的安全性直接影响整个电力系统的稳定性。继电保护自动化技术在电网运行维护中的应用，能有效避免电气故障的出现，保障电网的稳定安全运行。首先，具体应用中，要明确电网对安装继电保护装置的基本要求，从灵敏度、速动性及可靠性等方面做好保护装置的选择。其次，继电保护自动化技术在具体应用中还要全面综合考虑多种因素，如电网所在地的地理位置、电磁干扰及气候条件等，以保证继电保护自动化技术的作用被充分发挥。最后，针对设备自身分析激励线圈参数和机械作用，以实现继电保护装置的良好性能。

3.2 发电机保护中的应用

发电机在电力系统操作过程中占据最主要的位置，其重要性不言而喻。一旦发电机出现使用故障，便无法保障电力系统的稳定性和安全性。因此，应将发电机作为继电保护工作的重要内容，耐心分析定子绕组短路的故障细节。通常故障位置会出现温度升高的现象，严重时会损坏到周围绝缘层，一旦绝缘体受损就会影响发电机的运行安全性[2]。有关技术人员应从实践层面入手，将保护装置安装在定子绕组中，以防再次出现各种短路情况。如果发生故障时发电机处于单向接地状态，在电流较大甚至超过额定数值时，很可能引发大面积短路，因此继电保护工作的开展离不开接地保护装置的安装。

3.3 变压器运行中的应用

电力系统的重要组成部分是变压器。将继电保护自动化技术应用于变压器，能有效减少故障带来的损坏，提高电力系统供电稳定性。继电保护自动化技术在变压器运行中的应用主要是以变压器容量和电压等级为设备安全依据，基于大量充分的分析、论证及筛选，让保护装置的选择与变压器的保护需求匹配度更高[3]。为使继电保护自动化技术在变压器中有效运用，需合理选择设备型号。一切以继电保护装置型号为标准，合理计算差动保护，以便在后期综合分析和反复论证中确保所选设备型号所具备的功能可满足变压器运行的实际需求。

3.4 线路接地保护中的应用

电力系统中的线路复杂性极高，且不同设备的技术方式和使用条件存在一定差异性，所以接地方式十分复杂。详细勘察并分析线路实际情况后，如果出现电流地接的现象，为避免延伸性的发生接地故障，要及时切断电源。这类问题经常出现在电力系统的实际运行中，因此开展继电保护工作可准确地预测故障。如果线路的接地在零序电流的情况下发生问题，可能导致零序电流快度持续上升，各项继电保护动作明显。如果零序电压情况存在于电流切断的过程中，则表明系统还具备持续稳定运行的能力[4]。为防止产生零序电压，有关技术人员在继电保护装置运行过程中可借助信号报警的方式处理故障，同时第一时间通知维修人员赶到故障现场，认真分析电压数值，并根据电压数值的高低来判断是否存在接地故障。

3.5 在母线中的应用

继电保护自动化技术在母线中的应用主要分为两种，分别是差动保护和相对为对比保护。其中，相对为对比保护是以对比的方式为主，让电力系统母线的保护性有所提升；差动保护拥有完全一致的特点和变化，电流互感器统一设置在系统母线元件上，在二次绕组与系统母线侧边端口成功连接后，再在系统母线差动位置上进行继电保护装置安装。对于电流接地故障，系统母线的继电保护功能可通过三相连接的方式来实现。电流较小的接地故障中，系统母线继电保护设置于相间短路中，继电保护动作的实现可通过两相连接完成。

4 应用继电保护自动化技术的意义

首先，推动了自适应技术的发展。自适应技术能高效准确地处理电网故障，在当前信息化大背景下发展快速。继电自动化技术在电力行业中的应用，优化了电力行业的工作环节，提升了电力企业的经济效益，促进了自适应技术的创新。

其次，扩大了网络化发展空间。继电自动化的发展基础是信息技术，所以快速发展的网络为继电保护和电网的远程控制提供了更广阔的发展空间。网络化发展方向使电力控制系统拥有更多可能性。

最后，有效促进了智能化发展。智能化和自动化是电力行业未来的主要发展方向。合理应用继电自动化技术不仅能促进电力系统的智能化发展，还能提高电网的自动化水平。利用该技术可系统分析电网中的所有数据和资料，快速准确地找出电力系统中的风险因素，从而保障电力系统的安全顺利运行。

5 结 论

电力系统的稳定性和安全性直接影响人们的日常生活和工作。为不断提高电力系统的运行质量，有必要加强继电保护自动化技术的应用。继电保护自动化技术的技术水平不仅与现代信息技术发展有关，还与电力工作人员的综合能力有关，所以应紧跟时代步伐，积极引进高新技术，不断提高电力工作人员的业务水平，助力电力行业的健康发展。