电力系统自动化建设和继电保护的关系研究

2021-03-26谢国印

光源与照明 2021年1期

谢国印

国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建泉州 362000

0 引言

现代工业化的快速发展使电力资源需求不断增加，因而当前电力企业生产改革非常关键，电力系统自动化建设有利于提高电力系统的生产效率，同时是智能电网建设的重要内容。当前，在电力系统自动化建设中，为解决电力系统安全问题，主要采用继电保护自动化技术。继电保护自动化技术能够使电力系统自动化建设更加安全。

1 电力系统自动化建设存在的问题

电力系统自动化建设是当前电力行业研究发展的重点项目。但是，在当前我国的电力系统自动化建设中还存在一些问题，主要包括以下几个方面。首先，电力系统自动化建设中应用自动技术或自动化设备功能性比较单一。单个应用电力系统控制设备、电力系统监控设备虽然具有一定的自动化功能，但是各设备共同完成工作的过程中缺乏整体的调度能力，以及整体化控制功能，从而导致自动化控制效率较低，并且各设备单独运行也在一定程度上增加了电力系统的生产运营能耗，不利于电力资源的节约。其次，电力系统自动化建设过程中缺乏安全保护系统。电力系统自动化针对电力设备故障设计应用了自动检修维护，而实际的自动化系统内部保护功能不足。在自动化系统运行中，数据获取、数据上传以及系统内部的电力组件等缺乏安全保护，经常出现自动化系统电路损坏、数据传输丢失等问题，从而影响了电力系统的正常运行，降低了自动化系统的运行效率。因此，在当前电力系统的自动化建设过程中，需要提升自动化系统的整体性，同时提升电力系统的安全防护性能，从而保证电力系统更加高效地运行。

2 继电保护系统的工作原理及运行特点

电力系统运行中，电力故障类型繁多原因复杂，因此要想从根本上完成电力故障的隔离处理，就要从提升电力系统防护工作水平做起，电力系统继电保护就是一种电力系统的自我隔离防护功能。在电力系统出现故障时，电力继电保护系统可以针对故障进行检测，并分析故障原因，隔离、切除电力系统的故障部分，从而保证电力系统非故障部分正常运行。在当前的电力系统建设中，继电保护的应用十分广泛，作用非常重要，直接关系到电力系统的安全性。

2.1 继电保护系统的工作原理

继电保护系统是电力系统运行中的故障检测以及故障处理系统，主要是对电力系统出现的故障进行分析，包括电力系统继电保护区内故障以及区外故障。在其进行电力系统故障分析的过程中，主要是针对以下几个方面内容进行分析。（1）针对电力系统的工作电流进行分析。当电力系统和电力设备出现故障时，比如接地和短路故障，会导致故障电力线路的电流急剧增大，从而威胁电力系统的正常运行。（2）针对电力系统的工作电压进行分析。当电力系统发生接地或短路故障时，也会导致电力系统工作中的电压幅值出现下降的问题，从而影响电力系统的正常运行。（3）针对电压、电流的相位角进行分析。当电力系统出现故障时，电力系统当中的电流与电压不仅幅值发生了变化，其相应的相位角也发生了改变。电力系统正常运行时，其电流与电压的相位角一般控制在20°左右，而当电力系统发生电力故障时，因为短路阻抗角的作用，其相位角一般会达到60°～85°，因此当正常运行的电力系统出现短路等故障时，电压、电流的相位角会发生改变，进而影响电力系统的正常运行。

在电力继电保护器装置工作的过程中，继电保护装置通过分析频率、故障电流、故障电压以及故障电流与电压之间的相位角变化去分析电力系统运行过程中出现的电力故障，从而实施电力系统保护，维护电力系统正常运行。

2.2 继电保护系统的运行特点

电力系统继电保护是电力系统运行中会使用的非常重要的一套保护体系，其对电力系统的正常运行有着非常关键的作用。因此，在实际的电力系统继电保护工作中，其需要具有一定的工作状态以及工作特性，主要包括以下个几方面内容。

（1）电力系统继电保护装置在运行过程中具有选择性的要求。正常的工作过程中，电力系统运行具有整体性。电力系统设备出现故障时，对于整个系统的运行都会造成一定的影响。实际的电力检修中，如果对整体设备进行停电维修处理，将导致电力系统运行终止，造成大范围的停电。因此，实际的电力系统继电保护工作中，应该选择性地切除电力系统故障设备以及线路，尽量减少故障对电力系统运行的影响，从而缩小停电范围和缩短停电时间。

（2）电力系统继电保护装置在运行过程中具有速动性的要求。当前社会生产和生活过程中电力资源极为关键，电力系统的正常运行关系生产效率和生活质量，因而社会的需求要求电力生产不能随意长时间停止。在继电保护装置工作的过程中，继电保护要有速动性，能以最快的速度完成电力系统的故障排查以及故障切除，从而保证电力系统迅速恢复正常运行，减少对人们生产和生活的影响。

（3）电力系统继电保护装置在运行过程中具有可靠性的要求。继电保护装置具有良好的防护功能，其运行直接关系到电力系统的安全运行。因此，实际电力继电保护装置工作应该具有可靠性，如果继电保护装置在工作中自身系统也经常出现故障，就无法形成电力系统的保护功能，从而影响电力系统的正常运行。

3 电力系统自动化建设中继电保护系统的重要应用

3.1 电力系统实时运行过程中应用继电保护装置

电力系统工作运行中，其工作状态需要实时监控，因为电力系统运行中影响因素相对较多，如电压、电流因素以及外部环境因素等，实际的工作中，无法预测某项因素对电力自动化系统造成的故障影响。因此，需要在电力系统自动化建设过程中有针对性地进行实时监控，监控电力系统的运行状态，实时保护电力系统的运行安全。在当前电力系统建设中，应用继电保护系统可以高效地完成电力系统实时运行监控。在实际的继电保护系统工作过程中，其能够对电力系统的运行数据进行合理化分析和处理，从而针对性地解决电力系统运行中的主要问题，也能在一定程度上完成电力自动化系统的运行保护。

3.2 电力自动化系统故障分析中应用继电保护装置

电力自动化系统运行时，其主要工作指标包括控制电力系统工作电压、电流以及工作数据等[1]，而电力自动化系统出现故障时，主要问题包括电压、电流、电压电流夹角等相关问题。在电力自动化系统中应用继电保护装置时，可以有效地完成电力自动化系统的故障分析，针对电力系统运行中的电流数据、电压数据以及其他相关电力数据进行必要的分析研究，并通过各项数据指标的有效分析，完成对电力自动化系统的故障检测，从而实现故障排查，保证电力系统的正常运行。

3.3 电力自动化系统故障切除中应用继电保护装置

电力自动化系统出现故障势必影响系统的正常运行，对于电力生产也有一定的影响。因此，在实际的电力自动化系统工作中，对于电力系统的保护功能实现，需要应用到继电保护装置进行故障切除。继电保护装置能够在保证系统自动工作的同时，对电力自动化系统的故障进行切除，实现对系统的保护以及系统工作的维护。继电保护装置能够从根本上实现电力系统的故障分析以及故障排除，从而保障电力系统的运行质量，最终保证电力系统的可靠高效运行。

3.4 电力自动化综合系统中应用继电保护装置

当前，电力系统自动化综合系统的建设主要包括站控层、间隔层等，并且在实际的运行中，间隔层和站控层用以太网进行数据连接[2]。站控层是电力自动化综合系统中的控制层级，在其内部主要有核心控制系统以及数据储存系统，实现自动化系统应用过程中的控制功能以及信息储存功能。根据站控层工作层面的不同，可将站控层主要分为主机系统、操作员工作系统、工程师系统以及保护管理系统等，从而实现电力自动化系统的自动监控、自动控制以及信息采集储存等相关功能。在电力自动化综合系统间隔层中，主要建设有系统的具体工作设备，包括自动控制设备、电力二次设备、继电保护装置、信号传感装置等。其中，自动控制设备主要负责系统控制功能，提高电力自动化系统的控制效率；继电保护装置主要负责电力系统的故障分析及保护，从而保证电力系统更加可靠、高效地运行；信号感应装置是电力系统信息采集的关键装置，也是自动化系统控制功能实现的核心装置，其利用传感技术采集电力系统设备运行中的相关状态数据，并利用中间以太网层级将数据传输到站控层中，从而完成电力自动化综合系统的智能控制，也在最大程度上提高了电力系统的运行质量[3]。