电力系统中电气主设备继电保护技术研究

2021-03-26蔡志峰

光源与照明 2021年6期

蔡志峰

广东立信电力服务有限公司，广东佛山 528500

0 引言

随着现代工业的发展，人们对电力的需求量逐渐增加，确保电能稳定供应对于国民经济发展和维护社会和谐稳定具有重要意义，因此电力行业面临着时代的巨大发展机遇及挑战。为了更好地应对当前的社会发展形势，相关工作人员必须积极探讨目前的电力设备继电保护系统，以更加实用的方法及技术减少设备故障，促进设备高效发展，同时需注重当前电气设备继电保护技术发展趋势，为我国的电力设备管理营造良好的发展环境，从而促进我国产业的优化调整。继电保护技术是保护电力供应系统并对异常事故进行检查的重要环节[1]。

1 电力设备继电保护技术的发展

电力设备目前正朝着电气自动化的方向发展。电气自动化注重无人化的发展趋势，需要从相关企业和社会发展形势两个方面进行分析。首先，电气设备继电保护技术的应用可以解决生产与环境之间的矛盾，大幅提高生产效率，降低能耗，尤其智能化技术控制方法能够确保生产线的稳定运行。其次，电气设备在生产时可以通过模块程序进行多方位计算检测，测量信号的精准性，并利用红外探测器等装置对多个区域进行移动监测、记录和跟踪，生产设备的运行状态包括移动速度和流量参数，尤其对一些复杂性的操作，相较于人工操作而言更具精准度。我国在二十世纪六十年代后期建立了继电保护研究、制造及设计的完整体系；六十年代至八十年代的发展过程中晶体管是继电保护技术的运用重要部件，实现了国内的全自主研发，结束了依靠国外进口的状况；进入九十年代，电子信息化技术蓬勃发展，我国相继研制了不同原理的继电保护技术，并形成产业规模化，代表我国的继电保护技术全面进入了数字化时代[2]。

2 继电保护技术的工作原理与分类

我国的电力系统采用集中供应方式，当区域性的供电系统发生故障时，会引起电流的增加或降低，因此可以通过继电保护技术对出现故障的路段进行参数对比，其与正常参数的差别构成了继电保护技术的运行工作原理。正常情况下，继电保护技术会先对被测量部分的信号进行读取，并与标准范围值进行有效对比，然后分析逻辑错误，再经过集中的计算审核决定是否采取信号预警、跳闸断电等。继电保护技术根据不同的电路运行功能及需求采用不同的方案，同时随着科技的进步，继电保护技术也在不断发展革新。传统继电保护技术包括电流保护、低压保护、功率方向保护等，按照保护的作用还可分为主保护、后备保护、辅助保护等。目前，电子信息化技术的全面渗透，使继电保护逐渐向网络化、智能化方向发展，不仅可以对故障进行监控、报警，还可以根据故障的具体情况，实现部分自我修复，是维护电力系统稳定运行的重要保障，同时在一定程度上节约了人力、物力成本[3]。

3 电气主设备继电保护存在的风险点

第一，电力系统继电保护装置本身较为精密，因此随着使用年限的增长，设备内部的元件会出现老化或受损现象，从而造成设备运行故障。首先，主变差动保护开关拒合，并对电压回路和电压互感器的运行造成一定影响，将导致继电保护设备故障频发，需对元器件进行维修或更换。其次，TA与TV之间的比差无法达到标准要求，也可能造成设备继电保护装置非正常运行。

第二，我国的电力系统建设经历了数个时期，传统的电力系统通常以电力输送和配电变压器匹配建设，如果电力系统与继电保护装置之间存在不符合的问题，容易造成继电保护装置运行故障，如设备运行超负荷，而部分地区在整体开关设备更换时没有实现自动化功能，因此会受到电力运行的影响，形成开关设备故障。

第三，继电保护装置本身较为精密，随着当前智能化技术的逐渐普及，所使用的元器件也越来越多，一旦元器件受损将造成严重影响，因此需要对元器件进行质量控制。从目前的继电保护设备数据综合分析可以发现，元器件故障类型较多，如互感器饱和、继电保护装置元器件灵敏性降低等，都会在一定程度上造成电力系统的不稳定运行。

第四，电流互感器故障。电流互感器是根据电磁感应原理在有路线和电流经过的闭合路段进行测量，电流互感器的电流变化代表该路段的电流稳定性，如果电流出现异常情况，则表示电力系统末端的运行不稳定或者有故障产生，如果电流互感器出现故障，就会造成系统运行短路问题。一般而言，电力系统的终端荷载增加代表系统出现短路问题，而电流互感器与短路电流成正比，如果其灵敏性降低或者自身发生故障，将无法对末端短路问题发出故障指令[4]。

4 电力系统电气主设备继电保护技术的优化策略

继电保护技术是保证电力系统平稳运行的关键，但是其容易受到各种外界因素影响，需要相关人员了解继电保护技术的工作原理，并结合目前电力系统继电保护故障原因进行深入分析思考、总结经验，从而为继电保护基础的灵活运用打下坚实基础[5]。

4.1 加强智能化电网系统保护措施的运用

近年来，随着计算机技术的发展，人工智能化系统包括神经网络、模糊算法、逻辑推导等在电力系统中受到广泛应用，促进了继电保护的发展。相关部门及工作人员应充分利用人工智能技术做好继电保护。例如，在输电系统中常发的电阻短路、距离保护情况很难进行故障排查，甚至会造成误操作，而利用智能化神经网络可以对故障样本进行训练性分析，可以提高对故障的判断率。另外，遗传算法可以在继电保护中有更多的突破，但需要整个电力系统进一步的网络化建设，提高网络电力信息化收集效能[6]。

4.2 注重故障排查与处理技术的应用

随着当前电力系统逐渐精细化，需注重继电保护技术与故障排查处理技术的有效结合，以便及时找出继电保护装置的故障位置并处理。首先，可以利用万能表进行阻挡区域性排查，进一步缩小故障范围，并逐步找到故障位置。其次，电位测量法能够对二次回路中的电压和电流进行检测，也能在各节点上对故障进行存点分析，而且对于故障原因也有很好的判定路径。最后，负核检测法对于交流回路故障分析更具优势，但是要求相关工作人员具有一定的工作经验，才能高效地排查处理故障[7]。

4.3 完善设备分段处理和置换处理技术

电力系统运行路线较长，采用设备分段处理技术可以对各区域的电路线段进行有效检测，减少检测时间，降低相关成本。设备分段处理技术需不断创新和提高，提升继电保护的准确性。首先，对设备分段处理中的信号发送器进行自动检查，一旦发现信号发射器存在异常情况，则报警、预警处理，防止由于信号发射器故障导致问题延迟。其次，设备置换处理方法可以在发生问题时尽快解决，以提高故障解决效率，同时能根据设备更换情况，对其中的元器件进行进一步评估，将故障缩小在最小范围内，对可能存在故障的元器件进行置换，如果达到正常运行状态，则明确其元器件产生故障，若未能排除故障，则需要对其他元器件甚至其他设备部件进行调配更换[8]。

4.4 积极挖掘运用现代电力数据

当前的电气设备正在与电气自动化、人工智能进行深度融合，并集中在过程控制、生产管理控制以及企业信息系统方面。首先，过程控制是在网络的技术基础上进行全过程持续性监控，需要建立各种模块化传感器以及信息数据收集系统，从而对设备运行过程进行参数及质量控制，实现了集成化、精细化数字操作，同时可对设备的生产进行集中化管理，具有积极意义。其次，工业化发展的逐渐向精细化深度进行渗透，因此生产控制需要针对企业数据库进行创新和挖掘，既要对安全生产信息进行有效收集，也要利用数字化模拟、力学计算等方式，对各类模型进行自主模仿计算，从而既能为决策层提供更多的数据依据，又能优化生产组织结构，提高新产品研发的效率。