浅析继电保护在自动化系统中的应用

梁朝圣

摘要：由于电气机械设备的运行环境比较复杂，设备故障率比较高，为了保证电网供电系统运行的稳定性，需要提高电力系统的继电保护设备和自动化设备的可靠性。在电力系统中，继电保护所发挥的作用是不容忽视的，采用自动化策略提升继电保护的功能，适应了社会发展的需要

关键词：配电网；自动化；继电保护技术

1、配电网自动化系统概述

1.1 配电网自动化系统

配电网自动化系统是对配电网运行中相关设备进行远方监控、调配以及控制的集成系统，是在计算机技术、网络通信技术、监控技术等的基础上发展起来的，是目前电力系统中广泛应用的自动化系统之一，也为促进电力自动化发展做出了巨大的贡献。

目前我国配电网自动化分为两种，包括集中智能以及分散智能。其中集中智能主要用于电网故障发生后的网络结构重组、隔离以及恢复供电，在这个集中智能模式下，电网隔离与恢复主要是通过电网调度实现，在实现这一操作的过程中，对配电网系统的通信具有较高的要求。采用这种配电网自动化模式，系统终端设备就地执行功能弱，一般只负责信号的采集。分散智能配电网自动化，通过分段器以及重合器的相互配合，控制重合器重合的系数，并根据重合的时间对馈线实施自动的隔离，并自动恢复没有发生故障区域中的供电。

1.2 配电网自动化系统构成

作为一个新型的集成系统，电力配电网自动化系统的构成包括故障自动定位系统、一次设备系统、通信系统、主控站系统等。

一次设备包括重合分断器、重合器、环网柜等，这些设备共同构成配电网一次设备系统，也是整个一次设备实施调令的基础，并具备一定的智能性，利用通信系统实现各个设备之间的通信，从而实现远方调控。配电网自动化通信系统具有通信距离短、通信点分散、通信速率要求低、产生的信息量小等特点，为了满足配电自动化系统的需求，其通信系统需要具有较强的抗干扰能力以及可靠性，这样才能适应恶劣的工作运行环境。故障自动定位系统是配电网自动化系统中重要的组成部分，用于系统中设备、线路发生故障的准确位置，并将这些故障信息传递给控制中心。将GIS与故障信号信息相结合，对了解故障发生的时间、位置具有很重要的意义。

配电网自动化系统的主站系统主要是由主站软件以及操作平台组成，通过对主站系统的运用，能够对配电系统实施管理与维护，并实现配电网系统中相关资源的传输、共享以及交互。

2 继电保护技术在配电网自动化中的应用

2.1 继电保护技术在配电网运行中运用的重要性

在电网运行中，被继电保护装置保护的电力系统元件发生故障，继电保护装置会对发生故障元件相邻的元件断路器发出跳闸的指令，及时把故障元件和系统隔开，这样既能在最大程度上让故障元件免受再次损害，更能减少电力系统元件的本身伤害，降低因故障产生事故的影响。当电网运行异常时，继电保护装置会及时发出警报，并且能够根据不同异常情况发出不同的信号，以便值班人员进行处理，继电保护装置对于有些异常情况还能自行的调整。在发生故障时，继电保护装置能及时把发生故障的部分与系统隔离，保证没有发生故障部分正常运行，这样就能缩小事故的范围，降低给电力系统带来的损失。继电保护装置还可以在电网运行中起到监控作用，它能及时反映系统各个设备的电流电压情况，以此可清晰地判断出设备的运行状态。可以说，继电保护自动化装置是整个电力系统中重要的结构组成。根据有关资料显示，近几年，我国电力系统中出现的故障有一部分就是来自于继电保护装置引起的，这些故障影响了整个电力系统的正常运行，也使电力企业蒙受巨大的损失。所以，对于继电保护自动化装置的检修显得尤为必要。

2.2 配电网自动化继电保护技术存在的问题

我国配电网自动化系统建立的时间尚短，虽然已经取得了一定的成绩，但在一些地方还有待提高，具体不足表现在以下三个方面：（1）配电网自动化系统中一些继电保护设备相对陈旧，一些地区配电网系统中的继电器还采用老式的继电器，在配电网运行过程中没有足够的可靠性，当系统发生故障后，不能确保保护动作及时完成，更是容易发生拒动或误动，这样就会导致故障范围扩大；（2）在配电环网系统中，目前继电保护严重缺乏，主要以负荷开关为主，当环网发生故障，就会导致配电网瘫痪，还需要人工现场修复才能恢复，这也与配电网自动化系统目标相违背。（3）配电网自动化系统中继电保护装置的校验系统存在漏洞，系统中的保护装置在操作方面由于某些因素的影响会导致误动，这里所说的因素主要是装置本身的原因。所以只有对继电保护装置的校验加以重视，提高校验的质量，保证相关的参数以及质量的可靠性。

2.3 继电保护技术在配电网自动化中的应用手段

配电网自动化系统中继电保护的方法主要包括重合器与分断器配合、重合器与熔断器配合、FTU继电保护三种方式。

重合器与分断器配合方式：在配电网出现故障后，重合器就会重合，分断器记录重合器重合的次数，并且能够在重合器达到预定的重合次数后自动分闸，同时闭锁在分闸状态，实现对故障发生区域段的有效隔离。

重合器与熔断器配合方式：重合器在配电网发生故障时就会重合，并且重合器的开断具有双时性特征，在这个过程中就会产生大量的电流。当大电流通过熔断器时，如果超过熔断器允许的承受范围，熔断器中的熔丝就会被熔断，这样就能将故障区域隔离。一般来说，熔断器需要设置在线路的末端或者是变压器的高压侧。

基于FTU继电保护：FTU是装设在各分断开关上的馈线终端单元，一般是通过FTU采集故障前的电流、电压等重要信息，并通过通信通道将这些信息上传到主站，主站对数据进行综合分析，确定故障区并制定恢复供电策略，最后通过遥控各开关隔离故障区并恢复对非故障区的供电。

继电保护技术提供直观的操作检查范围，又能为继电保护的更新提供有力的支持。发展继电保护网络化有两大优势：第一，可以通过计算机网络模拟，分析出电力系统运行中可能出现的故障，提前预防；第二，一旦事故发生，网络化继电保护装置不但可以反映出故障，也可以反映出故障的起因，具体时间地点，这样更有利于故障的处理。现在人们早已进入了信息化时代，在电力系统的各个组成单位之间可以通过网路实现信息资源共享。运用网络化继电保护技术，还可以简化繁杂的继电保护线路，更便于施工。

继电保护技术的智能化发展是现在电力系统发展的必然趋势，我国在20世纪90年代初，就开始了电力系统保护的智能化研究。如今，电力系统越来越体现智能化的管理模式，在这种管理模式下，既能减少对电力资源的浪费，也能给其他的技术提供无限的空间。近几年来，神经网络、进化规划以及遗传算法等人工智能技术也在继电保护技术中开始研究。特别是在一些大型城市中，神经网络也逐渐在继电保护中模拟进行，这也加大了继电保护技术智能化发展步伐。

我国目前为了测量电网电流電压、保护线路和控制运行，不得不将室外的所有变电站设备的控制电缆都引到电力系统的主控室。由于电缆过多，不仅增加了投资资金，而且也让二次回路变得非常复杂。因此，一体化的发展已成必然趋势。一体化装置可以将各方面的数据汇总整理，简化以往继电保护复杂的工作。

参考文献

[1]朱纯才.配电网自动化中的继电保护[J].科技创新导报，2011，25（4）.

[2]钟柳明.配电网自动化继电保护技术应用研究[J].能源环境，2013，24（2）.

[3]刘鑫.配电网自动化继电保护技术实践探究[J].科技前沿，2012，15（27）.

[4]张红梅，侯江龙.浅析我国电气的现状与未来发展方向[J].城市建设理论，2012，31