电力系统中继电保护技术浅析

许琦

国网江苏省电力有限公司如皋市供电分公司 江苏 南通 226500

引言

继电保护装置可以对电网中的故障部位和程度做出判断，在系统出现故障时，继电器会根据所设置的各种保护和告警信号来进行保护或报警，以辅助系统进行故障隔离，使其能够保持正常工作。当发生故障时，继电保护可以减少阻抗、降低电压、增加电流保护。因此为了保证电网的正常运行，必须加强对继电保护的管理。

1 继电保护事故原因

1.1 基础结构问题

通过对变电所发生的故障诊断报告中的参量进行分析，发现有些单位在设计变电所时，没有充分考虑到智能设备的使用和忽略了操作需求，导致了基础设施设置上的问题。例如在用电高峰期，由于故障自我检查功能不能满足实际需求，在高峰时段，系统的运行参与分配功能不能承受较大的负荷，导致系统发生故障，进而导致继电器不能正常工作，只能通过停电来进行人工检查。这对继电保护技术的发展是不利的，因此，必须减少基础构件的容错率，并为继电技术的智能化提供一个平台[1]。

1.2 安全管理问题

随着继电保护技术的智能化应用，我国变电站的工作效率逐步提高，在这种情况下，要加强对继电保护工作的检查和安全管理，但目前还处在发展阶段，主要问题表现在以下几个方面：第一种是忽略了智能技术的检查，这是一个智能模块的参数，不能忽略这个部分，对正常的参数进行分析，发现问题要及时处理；第二种是忽略了漏洞的修补，出现故障的主要原因是系统故障，当线路的运行恢复后并不是工作的终点，应该对系统进行及时的修补，以防止故障的再次发生。

1.3 装置质量问题

现阶段，供电公司所使用的继电自动保护装置仍存在较为明显的不足，具体包括以下几点：首先是装置正式投入使用前，既没有对其性能进行检测，也没有对其进行试运行。其次是装置内部所安装各元件间存在一定差异，无法做到对自动装置、保护装置进行协调运行。最后是厂家为控制生产成本、增加自身收入，对装置加工流程和所用原料做出了调整，导致装置质量无法达到行业标准。不达标装置发生故障的概率极高，对不达标装置加以使用，将给电力企业带来深远的影响。

2 继电保护技术的要求

在继电保护运行过程中，应该对装置运行状态进行自动记录，此项任务主要由数据库来完成，因此对数据库有较高的技术要求。数据库中需要记录Record-ID、Equip_di等字段，即对装置状态、指针编号、变化时间等信息进行记录。在这个过程中，状态代码、数据来源代码、设备运行时间等信息也要自动保存到数据库中[2]。如果电力设施出现故障或异常，系统可以根据数据库中保存的各项信息和数据做出判断，分析具体的故障位置和原因。如果设备故障超出可控范围，装置会辨别故障类型、程度，并且发出警示信息，便于工作人员查看和调整。在电力系统规模不断扩大的情况下，继电保护自动化水平提升，人们对用电安全有了更高的要求：①应该确保技术应用的安全性。围绕维护电网安全创新技术手段，根据安全需求调整设备，保障继电保护自动化技术应用后，安全水平可以大幅度提升。②自动化改造的过程中，要保障设备的灵敏性。如果电力系统出现故障问题，设备必须及时做出反应，以确保故障尽快排除。通过控制整定值来满足灵敏性要求，通常每年校验1次整定值。③要满足选择性要求。在发生故障时，可以精准选择故障线路，并且迅速切除，以此达到保护电力系统的目的。上下级电网之间的继电保护的整定要严格遵守要求，坚持逐级配合原则，确保故障发生时可以将故障选择性切除，实现部分正常供电。

3 继电保护技术的作用

继电器保护系统包括测量、逻辑和指令执行3部分。测试部分主要采集电气量、电流量、阻抗值等数据，将其与正常工作状态下的整定值进行对比，并通过对比得出各种特性的逻辑信号，以确定是否要进行继电保护。逻辑部分通过对采集到的电力系统的数据进行逻辑分析，分析其输出的顺序、大小和性质是否在正常范围内，然后确定是否要发出警报或断路器跳闸信号，并向执行单元传达相关指令。指令执行部分主要是依据逻辑部件所传达的信息，判断变电站是否能正常工作，并能完成保护设备的工作。继电保护装置的功能主要有以下两点：①如果电网运行发生故障或者不能正常运行，继电保护设备就能及时准确地发现故障的位置，并立即进行紧急跳闸，减少对其他供电线路的影响，同时也能保证电气设备的正常运行。②如果某一种装置在电网中出现了故障，那么该装置就可以根据具体的运行情况做出判断，同时，它还能启动警报，呼叫维护人员进行应急处置。因此，继电保护装置作为电力系统安全可靠运行的重要设备，能够最大限度地保证用户的用电安全，降低用电事故的发生。在今天的电力系统中，它扮演了一个非常关键的角色。

4 电力系统中继电保护技术的应用

4.1 直流系统保护

直流系统控制的是整个电力系统的安全可靠性，主要包括信号设备、自动装置、保护设备、事故照明、断路器以及合闸等，因此是发挥继电保护装置系统实效的关键，在设置时需要注意以下几点内容[3]：①在对直流系统进行配置的过程中，需要考量电气一次系统的具体配置分区，保证直流供电系统之间的距离，并要考虑一定程度上的超量配问题。②在设置发电厂的直流系统时要设计两套，一套主要负责对升压电站的保护以及自动控制，也包括火力发电所需要用到的输煤系统和光伏、风力发电机组发电机的运作保护与控制等。另一套则要对脱硫以及自动化控制系统和保护装置实施输电，这样才能保证在出现问题时，装置可以快速、准确地反应，并切掉不必要的负荷。③蓄电池作为直流系统运作的主要元件，也应依照供电状态以及实际需求，分别配备两套充电装置以及蓄电池，这样才能保证系统运行的安全稳定性，其供电的电压可选用110V。

4.2 运用计算机技术

为发挥继电保护自动化技术的作用，必须引入计算机技术，通过计算机技术实现智能化控制，使装置可以更加高效工作，同时满足快速、灵敏、可靠的性能要求，使装置更加智能，减少人力操控，降低人为失误概率，使电网运行更加平稳安全。例如，可以采用计算机技术建立监测系统，实现电网自动化监测，提升操作的便捷性，也可以更加全面地采集各项信息。采用计算机对系统进行操作管理，对信息采集、控制、保护等命令进行调控，结束检测之后自动收集并存储数据信息，可以生成专业的检测报告，实现“一键式”作业，简化继电保护、电网管理的工作环节[4]。可以使用个人计算机连接检测端，运用网线连接检测仪器和被检测装置、交换机。可以安装自动检测分析软件，将系统划分为二次开放系统层和检测层2个层次，前者由开发方案系统、装置检测方案开发系统构成。据实际情况，装置检测方案开发系统可以智能编制规范标准，并且输出详细的方案环节。后者包括自动检测仪主程序、标准报告等构成内容。在开始检测阶段，该层可以发挥沟通模板、试验数据的作用，利用测试仪采集数据，并且将数据发送出去，为继电保护动作提供更多数据支持。可见，在装置使用过程中，计算机技术发挥着重要作用。为提升技术水平，需要从硬件和软件两方面着手。如果系统运行出现故障，可以利用计算机查找分析，迅速定位故障，然后对数据进行保护和传输，使故障可以顺利排除。

4.3 线路接地自动化保护

为了确保电力系统的安全，可以采用一种由继电器组成的自动控制设备，以避免在短时间内出现零序快速增加的情况，因为电力系统在日常工作时需要处理大量的线路设施。继电保护自动化技术是一种新型的自动化控制技术，它主要包括了电流互感器保护和电压互感器保护两大部分内容，并且具有较高的实用性以及先进性。继电保护自动化装置在电网操作过程中具有全方位的监测能力，因此需要密切关注其工作状态，并对相关操作指标进行评估，以加强其智能化操作，从而实现有针对性的故障检测，降低故障发生的概率。另外，还要注重提高保护装置运行过程中的安全性和稳定性。为确保继电器在实际应用中发挥最佳作用，必须加强其可靠性、灵敏性和智能化的检测。

4.4 GOOSE系统

在开始调试GOOSE系统前，要先进行科学配置，并了解GOOSE系统的报文统计和设备的数据通信情况。这一系统的设备中有一种信号警报功能的设置，系统一旦发现其设备的参数配置和其预设的参数出现不相匹配的情况，或发现GOOSE-A/B网有断链的问题，甚至发生网络风暴警告，此时系统内部的警报功能就会启动，进行自动报警[5]。在报警后，GOOSE系统就会直接将故障信息发送到智能变电站的继电保护调试中心，在收到警报后现场管理人员和数据参数调试技术人员就会进行系统的重新配置和调试，最终保证设备的正常运行和参数显示的准确性。因此，在整个继电保护的调试过程和装置应用中，GOOSE系统可以保证8个不同数据参数调试模块同时进行工作，通过继电保护的智能化操作可以有效避免变电站继电保护装置运行中的问题。

4.5 及时修改整定值

电流保护整定计算是继电保护装置设计的基础，依照当前发电厂的风能、光伏等发电类型，一般要通过三段式的工作原理来实现，例如：电流速断保护整定值的计算、限时电流速断保护的计算、定时限过流保护的计算等。而在一体化布局的过程中，则要改变既有的短路电流计算方式，通过当前电网的实际运行情况和状态，对整定值进行计算，最终得出稳定极限的数据，用来作为保护继电装置的整定值。通过该种方法，也不用耗费过多的资金，可以沿用既有的继电保护装置硬件，只需要在监测的过程中，提高取样频率即可获得信息样本，并依照时刻计算出相应的稳定期限，用于修改继电保护整定值。此外，也可在继电保护处理单元加上时间继电器，能够依照时刻电网的运行以及故障形态，进行有效的计算以及分析，而采集信息与时间处理的过程较为严苛，在出现故障时，应在短时间之内采取措施，并对保护定值进行及时修改。在保护的过程中，也会出现一些具有常规性的保护措施，而该动作的出现其主要原因可能是由于某一处的短路故障而启动的，有时非正常的运行状态并不一定就是故障状态。而这种规划形式主要是沿用了继电保护装置之中的就地动作原理，出于保证电力系统整体稳定性与自动控制的角度，对整定值进行了动态化的修改，从而提高了自动控制性能，并使得继电保护系统变得更加智能化、人性化。

5 结束语

随着生活质量的提高，人们对电力系统运行质量提出了更高的要求。在电力系统的运行过程中，由于各种原因，电力系统的正常运行受到了很大的限制。继电保护设备是一种非常有用的设备，它可以及时地检测到设备的故障，并采取有效的对策。在继电保护装置的应用中，要重视设备的故障，并结合具体的操作条件找到合适的处理方法，同时做好对设备的日常维护。