浅谈继电保护装置的不足及智能化升级

孙立峰

【摘 要】继电保护装置保障了电力系统安全可靠运行，但现有的继电保护装置存在着一些安全隐患。随着智能化电力系统的建设，继电保护装置的智能化升级成为了降低安全隐患、提高系统可靠性的高效途径。

随着社会发展科技进步，电力系统的保护也由过去的电磁式继电保护装置、晶体管继电保护装置、集成电路继电保护装置，发展到现在的微机继电保护装置（微机综保装置）；由过去一套保护装置只能实现单一、基本的保护功能，发展到现在一套装置可以提供全方位、多功能、满足不同运行条件下的保护。除了提供基本的保护功能，微机综保装置还可以让运行人员随时掌握电力系统的运行状态，及时发现潜在隐患，有效控制故障持续的时间，尽可能缩小故障影响的范围，减少电力系统故障带来的损失，是电力系统安全可靠运行的有力保证。

但现有的微机综保装置并不是完美的，在设计和使用时仍然存在着一些不足。笔者认为主要有以下几个方面：

1、继电保护装置在运行过程中，人为因素带来的安全隐患。继电保护装置作为电力系统运行过程中最为重要的一道安全屏障，是各类发电企业和电力用户能源管理中的重中之重，一般都会安排专业人员不间断的进行监控、巡检、维护及记录。这些运行、维护人员都需掌握具备一定的知识文化水平，并经过相应的专业培训，确认具有相适应的操作技能，方可参与电力运行的管理维护。这些人员每天都在面对电网结构、保护装置设置及动作要求、设备正常运行及故障情况等等大量信息，并需要根据系统的运行情况对这些信息进行冷静的分析判断，及时做出选择，快速处理故障并上报。这些工作十分繁杂，且重复性很高，很多工作甚至千篇一律且机械枯燥。在重复工作中人员极易产生松懈和麻痹，对突然发生的故障不能及时做出应对，给电力系统的安全运行带来隐患。

2、继电保护装置设计、配置不完善带来的安全隐患。在电力系统中，保护装置动作的可靠性通常会由装置内部软、硬件的设计、二次回路的连接、装置动作参数的设置等因素所决定。装置本身设计和制造的完善程度、取样参数的精确性以及动作参数的合理取值，都决定着电力系统在故障时能否精确动作，确保故障的及时切除。但很多企业的电力系统在实际运行中，上述基本要求却常常无法保证满足。例如，现在市场上的微机综保装置产品繁多、鱼目混杂，各种档次、品牌的新产品层出不穷。很多综保装置的生产企业只看重产品的利润，而忽视了产品的质量性能。很多产品设计不够完善，保护算法存在缺陷；还有些产品质量不过硬，设备内部元件提前老化。这些产品本身可靠性较差，实际运行时常常会导致系统的错误动作。再比如，继电保护装置必须依靠精确的电流、电压信号作为判别依据。连接获取这些信号的二次回路，在设计时可能存在不合理之处，设备安装时也可能存在不规范的情况。这些看似细小的问题，却使电流电压信号产生较大误差，进而影响保护装置对系统的错误判别，导致不必要的事故发生。即使上述两个方面的问题都得到了完善的解决，选取了高品质产品，取样信号也足够精确，但若综保装置内部参数设置不合理或者错误，系统运行仍然存在风险。继电保护装置的内部参数，特别是一些重要动作参数的设置，需要经过精确的计算，在考虑了电力系统各种运行可能的基础上，结合长期运行经验，设置一个比较合理的数值。针对上述这些问题，很多企业都提出各自不同的解决方法。有些企业在管理上狠下功夫，制定更为有效明确的制度，聘请更有经验的管理人员；有些企业在电力设备上投入更多资金并选择市场上更有信誉的安装调试队伍。这些措施，都在一定程度上提高了电力系统的安全性。但同时这些做法都需要投入更多的人力物力财力，从节约增效的角度讲都不是最优化的。当前快速发展的智能化电力系统，才是解决继电保护不足的更为高效和经济的方法。

一套智能化的继电保护装置，至少应能滿足以下几个要求：

1、通过与智能企业管理、能源管理等系统的联网，降低人为因素对电力系统带来的安全隐患。继电保护装置在平时的运行维护时，需要记录大量的数据、图形、表格、文件等。这些数据涉及到电力系统中一、二次设备参数、运行状态、统计分析、图档管理甚至人事信息等等。但这些数据，常常并不能做到完整记录，保留下的数据，也没有进行更深层次的分析和研究。如果整个继电保护装置都改为智能化、联网化，所有装置内部数据都可以通过网络上传到能源管理系统或是特定的数据分析中心上去，那么这些数据就可以得到及时准确的分析整理，并最终以简单直接的形式回传给系统管理人员和企业管理人员，为企业及早发现系统中的安全隐患和为企业提高能源的利用效率提供可靠依据。

2、继电保护装置通过智能化的升级，进一步降低装置本身产生问题的可能，提高电力系统的可靠性。继电保护装置本身的可靠性，虽然可以通过提高产品质量、增加取样信号灵敏度来提高，但这些措施理论上还是存在上限，即电气设备本身在运行时依旧存在发生各种情况的可能。对继电保护装置的智能化升级，可以在一定程度上抑制设备本身发生状况时对系统的产生的影响。在一个智能化的继电保护装置网络中，我们可以收集到不同企业、不同电力系统、不同运行工况的数据。通过对这些数据的分析、对比、整合，就可以对网络中的每一台保护装置进行单独优化，使每一台装置都可以起到最大的保护作用。

目前，世界各国的电力系统智能化都还处在一个起步阶段，对于智能化电力系统还没有一个共同的精确定义，相对应的也就没有一套完善的规范和标准。但智能化电力系统，已经是电力系统发展的大方向，是整个电力系统效率提升的关键因素，是解决我国电力能源建设相对滞后、传统电力系统管理和调配技术落后的唯一出路。在智能化的电力系统中，继电保护装置作为安全运行的保障，理应得到率先发展。现在，我国的一些继电保护装置的生产企业，都在进行一些积极的探索和尝试，推出了一系列网络化、单元化、组态化的智能化产品。随着产品的不断推陈出新，继电保护装置的智能化升级必将日趋完善，电力系统的运行必将更为平稳安全。