分析现代继电保护和厂用电自动化技术

北京扬德环境科技股份有限公司 王金生

当前电力系统不断发展，这也对继电保护以及企业厂用电自动化技术提出了更高的要求，同时计算机技术、电子技术以及通信技术的高速发展，也给其不断注入活力。因此，需要科学有效的应用现代继电保护自动化技术，充分发挥出其作用。电力系统能否正常运行，直接关系到配电、发电系统以及电压变换系统等的运行情况，所以，如果出现短路问题，就会让整个系统都陷入瘫痪，进而影响供电质量，甚至会出现安全事故，所以提升继电自动化技术十分重要，通过对其进行应用，能够高效的对线路故障进行自动切断，进而让电力系统正常运行。

1 现代继电保护自动化技术的应用

1.1 在发电机中的应用

发电机是电力系统中不可或缺的一部分，所以，要想确保发电机的稳定运行，就需要有效的应用继电保护自动化技术。

1.1.1 重点保护法

随着发电机使用时间的增加，其在运行中就会容易出现故障，特别是容易出现失磁故障，如果发生这一故障，就需要检修人员在检修的过程中把重点放在发电机上，要采取接地保护技术，进而防止系统出现短路的问题，解决发电机接地电流问题，让系统能够安全平稳的运行。

1.1.2 备份保护法

对发电机采取继电保护自动化技术之后，系统能够按照发电机的具体运行情况进行有针对性的防护，在运行中出现故障的同时，系统就能够及时的将电源切断，防止对发电机造成更严重的损坏。这样就可以防止出现一些发电机外部问题，及时对故障范围进行控制。

1.2 在线路保护中的应用

在电力系统中应用继电保护自动化技术，还能够对线路进行保护，就电力系统的自身本质来说，其内部线路构造较为复杂，线路是电力系统运行中不可或缺的载体，不管是发电机还是变压器等，要是没有线路连接，那么就算是设备功能性再好，也不能进行有效的运行，因此，就需要注重对于线路进行保护。在线路保护中，主要就是要保护线路实际接地环节，当前线路在接地时要想提升接地保护的保护效果，就需要做到几点：首先，要增加零序功率，如果产生接地故障，使得零序功率的方向发生改变，通常零序功率都有比较小的波动，所以，对接地故障的预测以及保护具有优势；其次，增加零序电流，如果产生接地故障，就能够让零序电流的速度提升，在这一过程中的操作敏感性较强，这样就能够在第一时间切断电源，进而对电力系统进行有效的保护；最后，增加零序电压，一般电力系统较为稳定，只要是正常的操作不会出现零序电压，但是如果产生接地故障，那么就会让对应的零序电压产生，其能够对零序电压进行有效的降低，进而及时的进行报警，在收到警报之后，维护人员就可以观察电压表数，进而做出合理的判断，明确接地故障的实际情况。

1.3 变压器继电保护

变压器在电力系统中具有重要作用，是其中的核心设备，其运行的情况会直接影响到电力系统整体的运行稳定情况，当前变压器的继电保护主要包括三种：

1.3.1 接地保护

直接接地保护变压器应用的是零序电压保护方案，是将零序保护装置安装到变压器的接地线上，对于不接地保护的变压器，就可以采取零序电压的方式进行保护。

1.3.2 瓦斯保护

当变压器油箱产生故障的情况下，在电弧的作用下，会让绝缘材料以及绝缘油分解，进而导致出现危险气体，其具有易燃易爆的特征，所以，在电压器保护上，就要注重瓦斯保护，其在油箱产生闪络电弧故障的时候，继电保护装置就可以在第一时间将变压器的电源切除，进而发出告警信息[1]。

1.3.3 短路保护

其包括两种，即过电流以及阻抗保护，前者就是把电路继电保护装置安装到变压器电源的两侧以及时间元件上，电流元件在达到动作值和时间后会把电源切掉；后者就是在对线路设备进行保护时，侦知保护安装点至故障点间的阻抗值，达到动作值和时间后也会跳闸断路。

2 厂用电自动化技术

厂用电电气自动化包括两部分，分别是厂用电起动策略控制以及厂用电配电系统微机保护测控技术。其设计就是要全面利用计算机的优势，对各种运行信息进行实时的采集，且依据预定策略调整定值、对自起动负荷进行跟踪调节，或者是依据继电保护及控制的要求采取实时控制，利用通信技术能够将各种信息以及上级调度令进行上传或者是下发。下面分析常用系统自动化和接入分布式控制系统（DCS）方案。

图1

从图1所示中能够看到系统方案，每个电子自动化装置就是安装在相应的配电装置的开关柜上的，利用通信技术可以有效的组织所有的自动化装置，进而形成一个健全的DCS系统，就可以实现测量、保护以及控制的功能；保护测控装置能够对电气会理中的各方面进行实时的监测，且能够联系直流监控和其它智能电器，在电厂的总体控制系统中，其和分布式控制系统的远程I/O的地位是相同的，分布式控制系统能够对电气回路中的相关数据进行实时的监测，进而实现远方相关功能，如，远方保护定值、信息复归、负荷的远方控制等[2]。在低压重要回路上，要是低压采取智能型开关，那么就可以利用通信方式对电气量进行采集，做到远方控制，如果采用的开关不是智能型的，就需要对控制装置进行测量，采集电气量且还需要向开关送出跳合闸节点。就单元机组来说，发电机、锅炉、厂用电系统以及汽机是一个整体，因此不会独立安排电气操作员站，要想对设备的运行情况进行了解和掌握，只需要在必要的情况下在继电保护环节安装一台只监视不控制的终端就可以。以后对发电机励磁系统、发电机出口高压开关、自动准同期系统等也能够利用通信管理单元进行DCS的接入，这样做就能够对分布式控制系统进行简化，只需要做到高层次的逻辑控制功能以及管理数据，剩下的操作逻辑就可以交给电气自动化装置来完成。

DCS系统应用的是标准通用的软件和硬件环境，结构为开放式，网络使用Ethernet或者是Profibus。Ethernet的网络拓扑结构能够结合具体情况选择网络，包括总线型网络和星形网络等，其在某处节点发生故障的情况下，只需要点击退出网络，就可以让剩下的结点不受到损坏。要想确保控制系统的实时性，可以采取两种措施来达成：一种是对节点的数目进行限制，进而减轻系统的负载情况，让其更好的运行，另一种就是应用交换以太网技术，可以在冲突域中将那些实时要求的域分离开，这样的方式是对外来通信量进行消除，进而可以有效提升信息传输的速度及质量；系统通信协议使用的是IEC61850，其和IECTC57电力系统的通信协议体系要求是相适应的，前者是IEC870-5的超集，能够把Profibus进行映射和包容，其优势就是在开放性以及适应性较好。方案示意图中的SNET级中的OPS和ENS，如果分布式控制系统和ECS系统的生产厂家不一样时，就需要进行设置，而如果二者的生产厂家相同时则没有必要，这样做就是要对上层系统结构进行简化，进而为调试电气系统提供便利[3]。

和当前的电气进分布式控制系统方式对比，利用微机测控保护装置接入分布式控制系统具备其优势，这主要体现在：第一，电气自动化设备是在各个电气间隔分布的，实现了分布上的分层化，进而极大提升系统的可靠性；第二，各个自动化设备可以在底层就完成保护和测控，其电力系统是独立运行的，因此，就算是通信终端也不会对其造成影响，且其实时响应的速度也比较高，减少了分布式控制系统的硬件设备数量，进而让该系统的负荷减轻，提升运行效率；第三，数据交换变成计算机通信方式，这让其抗干扰的水平提升，损耗的电缆也少，可以节约很多的电缆，这就可以减少敷设电缆的工作量，相应的能节省很多的安装费用，结合变电站自动化经验以及费用因素，该系统在性价比方面存在较大的优势；第四，对二次设备进行简化，系统更加明确，在运行及检修系统方面较为便利；第五，过去只有重要的电气量才可以进入到分布式控制系统产情况，但是采取微机测控保护装置进分布式控制系统后就可以做到电气自动化，这极大的提升了运行及管理的效果，为减少员工增加效益奠定了基础；第六，让电气和分布式控制系统的控制能力一样，能够满足技术发展的要求，电气保护控制是一步到位的，这就防止再次改造，可以节省投资；最后，因为应用了微机保护，所以在保护定值修改方面可以实现智能动态化修改，远方就可以进行修改，这促进了运行的发展，让自起动的成功率得到提升。

3 结束语

综上所述，电力能源是我们生活和生产中不能缺少的重要能源，因此，让其能够持续稳定供应十分重要。在电力系统继电保护工作中避免出现操作失误的问题，这就需要应用继电保护自动化技术，让电力系统能够平稳的运行。