电力自动化继电保护安全技术的应用与研究

2021-12-23黄大立

农业工程与装备 2021年1期

黄大立

(中能祥瑞电力工程有限公司，福建福州 350001)

电力自动化继电保护作为电力系统的重要组成部分，在国家电力事业的安全发展中扮演着重要角色。因此，加强电力自动化继电保护安全管理的研究尤为重要。相关技术人员，要结合具体工作实际，科学地总结更加高效的工作机制，从而优化机电安全保护方式，提高继电保护工作质量，进一步推进电力自动化继电保护安全技术发展。

1 电力自动化继电保护工作原理与基本要求

1.1 继电保护装置工作原理

在应用继电保护装置时，如果遇到系统问题，所形成的突变物理量会转化为信息量，当上述变量积累到一定值，则会启动逻辑控制环境，对脉冲及其信号进行分析。继电设备主要构成部分为测量、执行和逻辑模块等。其中测量模块主要能够接收信号，通过对信号的数值进行测量和分析定值，来获得相应的结果，再将结果传输给逻辑模型。逻辑模块的功能是对获取的结果进行分析，通过计算来分析逻辑数值，在既定的范围传递和处理动作信号，并执行模块，此后形成相应的动作信号。

1.2 电力系统继电保护装置的要求

在电力系统内使用继电设备能够发挥其高稳定性和高效性等特征。在系统中使用继电保护装置，可通过装置来及时断开出现故障的元件，从而避免电力故障范围的扩大。高效性则指在出现问题时，保护装置可及时对故障元件相关正常的线路进行断开处理，及时针对存在故障的线路进行故障排除。这便需要保护装置具备更高的反应灵敏度，可基于灵敏系统来分析和衡量故障。稳定性则指系统在既定范围对故障的反应情况，并科学处理故障点，保证系统的顺利运行。

2 电力系统对继电保护自动化技术的应用

2.1 线路接地保护的应用

通过实践可知，对于不同的线路也需使用不同的接地方式，多数接地保护方式运用大电流和小电流方式进行处理。大电流接地便是在系统发生故障时，在第一时间将电源切断，这样便可保障电力系统不会受到损伤。小电流保护则是在出现故障时，及时进行报警提示。如果电流系统发生单相的接地故障，小电阻系统本身电流值较小，则可作为有效的接地系统。小电流接地模式也可分为下述两种类型：

(1) 零序电压。如果电力系统运行稳定，则不会在系统中发生零序电压的问题。如果系统发生故障，则会导致零序电压问题的发生。可采用继电保护技术来对系统进行处理，在较短的时间内完成零序电压的处理工作，及时将信号发出。工作人员在获得信号后便会采取有效措施进行技术处理。

(2) 零序电流。如果电力系统出现问题，便会导致零序电流上升。此时继电保护技术的作用便不再明显，需及时断电，从而对电力系统提供保障。在电力系统发生故障后，零序电流将沿电缆流入到故障点位置，此时进入电流互感器后再接地。该种模式能够有效避免信号受到影响，降低出现问题的几率。

2.2 发电机继电保护

(1) 重点保护。电力系统运行期间常见的故障为定子组匝间发生短路，一旦出现问题便会导致发电机温度上升过快，破坏发电机的绝缘层，导致设备难以正常运行，影响发电机功能发挥的稳定性。一旦发电机发生故障情况，则需针对保护匝间安装相关的装置，以此避免再次出现故障。在继电保护装置运行期间，需对发电机进行保护。导致发电机出现问题的主要原因是单向接地电流在标准数值之外，而安装在系统中的接地装置便可发挥保护作用，避免发电机受到性能损伤。

(2) 备用保护。发电机处于低负荷状态，会发生绝缘击穿的情况，如果出现上述问题，则需借助保护装置进行断电处理，提升对电压的保护效果，并发出警示信息，对发电机进行保护，避免发生短路等问题。在使用相关保护技术时，电压保护能够确保技术人员及时发现短路情况，避免发电机受到二次损害。

2.3 变压器继电保护

在变压器运行当中应用继电保护技术，需全面衡量电压等级等条件，将其作为重要的参考依据。在对设备进行选择时，需重点解决存在的问题，具体可通过科学的计算方法来处理差动保护方面的问题。当前，应用到变压器的保护技术类型有下述几种。

(1) 接地保护。在对自接变压器进行处理时，需借助机电技术完成相应的保护工作，可对接地两侧的零序电流实施保护，如果无接地变压器，则需采取零序电压的方式进行保护。

(2) 瓦斯保护。如果变压器的油箱发生问题，在特殊环境下，绝缘材料会受到电弧分解的影响，经过与油的融合作用生成有害性气体。如果不对上述气体进行科学处理，会有爆炸的风险，甚至会对人员的安全构成威胁，难以保障电力系统安全运转。对此可运用继电保护装置对故障问题进行排查，应用继电保护技术来对油箱进行控制和保护，发现问题及时断电，并发出警告信息，对故障进行有效处置。

(3) 短路保护。在变压器使用当中，短路问题出现的频率较高，而且会直接影响到变压器的运行效果。应用继电器的保护技术来有效处理短路问题，即涉及过电流和抗阻继电保护等方面内容。电流保护便是集中安装变压器电源两侧的电源。在对电流元件进行安装时，继电保护装置对变压器电源进行切断处理，从而提升系统的稳定性。对抗阻进行保护时，变压器的抗阻能够在一定程度上发挥保护的功能，通过变压器的抗阻元件能够提高继电保护功能的效果。

2.4 母线继电保护

在具体应用继电保护技术时，会在一定程度上受到母线保护。母线是继电保护技术的核心要素，主要应用于相位和差动继电保护等方面。具体实践中，可运用对比相位的方法来处理，以此提高母线的稳定效果和使用的质量，从而凸显系统的稳定性。实施差动继电保护时，需对母线元件进行合理设计，科学处理电流互感设备，从而提高保护的效果。在对电流互感设备进行设置时，需保证其变化具有统一性，从而能够突出电流互感器的优势功能。

对电流互感器进行设置后，需进一步采取科学的措施进行处理，在系统母线的差动区合理设置互感设备。对母线的大电流接地处理期间，可通过三相链接来优化母线的继电保护效果。在实施母线小电流接地时，需将母线的继电保护与大电流接地保护相区分，重点在于科学处理两相链接的使用和相间断线的作用，从而发挥继电保护技术对母线功能发挥的辅助效果。

3 电力自动化继电保护系统应用要点

3.1 两级极差保护配置

如果要在较短的时间内排查到故障点，压缩维修时间，则需运用两级差的保护设备，从而提高故障的处理效果，减少资源和费用的投入。在应用两级差保护装置时，需细致开展下述工作内容：首先，需选择适合的开关类型。断路器的开关为用户开关，负荷开关需应用到主干线位置；其次，需设置保护动作的延长时间。通常需将变电站出线位置的断路器开关保护时间设置为200～250 ms。这样便能够在较短的时间内排查出故障位置，从而节约维修所时间，提升故障的处理效果，此外还可有效避免发生跳闸的现象。断路器上设置了多级极差保护措施，如在支线上发生故障，便可及时进行断电处理，避免与其他线路段产生关联；最后，由于运用断路器的成本相对较高，在主干线位置选择设置负荷开关，也可降低资源的消耗量。

3.2 故障集中处理措施

处理故障时需具有更强的针对性，由于主干线路的类型具有较为明显的差异，因此对处理不同类型的故障也需采取适合的措施。一般来讲主干线的类型为架空馈线，相关人员需依据下述程序对故障进行排查和处理：第一，如果故障点在馈线中，则处于变电站出线位置的断路开关便会自动跳闸，这样便可自动隔离由于故障产生的电流；第二，在延时0.5 s后，如断路器的开关顺利完成重合，则可判断不是突发问题，如果无法重合，则说明不是长久类故障；第三，阻断配电会获得开关的相应故障数据信息，并将其发送到主站，随后主站可对获取的信息进行科学处理，并对故障的具体位置和类型进行判断；第四，如果是突发性故障，则需在故障处理记录数据中将本次故障的数据信息一并记录，以此作为后续处理类似故障的参考。如果属于长久类的故障类型，则相关人员便需全面掌握故障附近的所有开关闸，对发生故障的线路和相关路线进行阻断处理，此外还需将相关数据信息传输到相关的变电站，保证变电站的断路设备全部开关均进行合闸，从而保证供电的持续性和稳定性。当工作人员完成全部的处理工作后，需对相关数据进行保留，如记录故障类型和位置等信息内容。这样才能在完成电力供应后，如果配电网再发生类似的故障情况，便可依据记录的数据信息作出有效判断。

3.3 智能告警与事故信息处理技术

对继电保护设备的警告和信息处理技术进行优化升级，可明显提升变电运行的稳定性。可应用该技术手段实现对变电站的实时监控，这样可在第一时间发现可能存在的故障，并采取科学的措施进行处理。工作人员能够及时依据警告提示信息来组织维修等活动，这样便可避免系统长期处于异常状态，对相关设备的运行效果产生不利影响。此外可通过运用该技术可为技术人员提供更为可靠的数据信息，再对类似故障进行处理时，技术人员便可借助以往的数据作为参考，在最短的时间内排除故障，保障变电运行的效果。

3.4 干扰信号屏蔽方法

对干扰信号进行屏蔽，首先需依据不同线缆材料的类型选择适合的方式。在电力系统发展过程中，已经开发出绝缘层工作线缆，且应用率较高。这种线缆可有效避免感应雷和直击雷等自然灾害的危害，降低可能受到的损失。其次对继电保护装置采取保护措施，需针对设备的运行方案和效果进行研究，对当前系统的环境抵抗效果和相关检测结果进行分析，从而保证系统运行的质量。在实施具体工作时，可尝试在区域内设置局域网，并在运行期间排除周围产生的干扰信号，从而降低配电系统所形成的负面影响。最后需保证构建的专业体系能够长时间发挥稳定的维护效果，有效排除信号的不利影响，此后才能确保系统可高效完成参数的获取工作。