继电保护自动化技术在电力系统中的应用研究

赵福娟

（国网黑龙江省电力有限公司鸡西供电公司，黑龙江 鸡西 158100）

0 引 言

随着信息化时代的发展，电力系统的研发与运用逐渐趋于智能化、一体化及模块化。近年来，随着继电保护自动化体系的深入研发，国内外电气企业研制出了一系列智能化的继电保护产品。尽管继电保护的性能不断改善，但是仍存在一定的缺点，如人为操作失误、软件出现运行故障等。继电保护的单一装置无法有效解决继电保护问题，应当基于电力系统的视角综合考虑电网的安全性，使继电保护问题得以有效解决[1]。

随着通信、智能及传感等技术的不断发展，高科技在电力领域获得了广泛应用，电网的发展必将趋于智能化。智能化电网与多类先进技术相结合，如数字化、通信等，创建了集中化、共享性的电网模式。

电力体系中，继电保护自动化技术发挥的作用主要是促使电网内各个终端线路的正常运作，促使供电及用电过程中的相关数据完成双向传输。基于此，对继电保护自动化技术应用的有效性及经济性进行综合考虑。

1 继电保护技术

1.1 继电保护中存在的核心问题

尽管现有的继电保护设备具有较强的可靠性及高效性，但是仍存在较多的不足。

（1）软件问题。若相应的软件出现了运行故障，则会造成相关设备出现异常工作或者不工作。

（2）硬件问题。保护设备中的元件及二次回路等产生故障，都将对继电保护功能造成严重的影响。

（3）人为操作失误造成的继电保护失效。例如，工作人员在接线过程中运用了错误方法，将会造成电力体系的电路故障。该操作失误将会造成极其严重的后果。

1.2 继电保护装置的检验

根据我国相关规定，继电保护装置进行检验的对象主要是各个设备的元件、回路等，检验的内容主要是对新系统的检验、对运行程序的检验及完善[2]。

2 电力系统中继电保护自动化的应用

2.1 核心技术

日常工作过程中，应当详细记录设备运行的相关数据。该环节在继电保护自动化技术中占据着最重要的部分。该数据库中记录的关键文字有Record-ID、Equip-ID等，并对各个设备的相关ID、指针的编号及状态发生变化的时间等进行记录。同时，数据库中还应当记录模拟量的变化结果、设备运行的工作时长及状态代码等。若电力设备出现了故障，电力体系可以基于运行状态数据进行判断。若电力设施产生的故障超出了可控范围，相关的系统设备可以有效分辨出其中存在的故障类型，并将有效信息提供给工作人员。

2.2 电力系统自动化改造对继电保护提出的技术要求

随着电力系统规模的逐渐扩大，继电保护自动化技术的水平也随之提升。

（1）必须具备较高的安全性。继电保护工作开展的目的在于增强电网的安全，因此其本身必须具有较强的安全性。

（2）在可控的范围内，继电器应当具备相应的灵敏性，一旦电力体系产生故障，应当及时采取有效的措施加以解决。

（3）具备一定的选择性。当电路出现故障时，可以将必须清除的电路进行明确的选择，从而更好地维护电路安全。

3 继电保护整定计算

3.1 整定计算的原则

（1）对于单一的设备，应当针对其金属性故障来计算定值。

（2）各个动作原理所具有的保护定值需要配合时，可以运用最简便的方法来配合最大的可靠系数，通过整体考虑来取得定值[3]。

（3）针对无需投入的保护，通常根据最小欠量、最大过量的原则来对定值加以整定。

（4）对于各种保护设备的多个型号，应当确保整定的结果具备较好的适用性，制定有效的整定标准。

3.2 变电站10 kV出线柜保护

（1）过流速断保护。若瞬时电流处于1 500～3 000 A，则为短路电流，应当即刻切断。

（2）重合闸。相应的公共线路在重合闸时，其时间应当为2 s，其形式设定为不检。

（3）过流限时保护。在确保灵敏度较好的状况下，尽可能避免开启电流，同时根据相应的额定值或者导线载流量来进行加设，根据特殊负荷的实际状况来确定时间。

（4）过负荷保护。取相应倍数的导线载流量与出线柜电流互感器所产生的最小额定值，保持5 s，发出报警讯号。

3.3 集中式纵联电流保护

该动作的原理是根据每个用户的分支开关及主干分段开关终端之间的电流数据，该设备可以对产生故障的点加以明确判断。

4 智能电子设备的隔离措施

4.1 合并单元隔离措施

合并单元的作用是为保护设备提供有效的交流采样数据，与常规微机保护的数据采样相似。当一次设备的运行带电、间隔合并部分发生故障或者相应的保护设备进行检验时，隔离的安全范围应当包含能够接收交流采样数据的全部保护监控设备。对于线路的保护，本间隔合并单元产生的故障将会导致保护设备的采样产生异常，保护功能出现闭锁。为避免保护设备出现故障，可以退运相关的保护设备。对于母差保护，当一次设备处于带电运行的状况下，某个线路间隔的采样工作将会出现故障，导致母差保护的计算出现差流，极有可能导致母差保护产生错误动作，因此应当将母差保护加以退运。

4.2 线路保护装置隔离措施

当某段线路的保护设备产生故障时，首先，应当将相应的保护回路加以断开，其推出线路应当开启相应的软压板，即母差保护可以接收相应的信号；其次，应当对侧边线路加以保护及隔离，两侧实施纵联差动来对跳闸进行保护，并将相关通道加以断开，以避免线路保护发生错误远跳信息；再次，退出相应的接收及发送软压板；最后，退出重合闸功能，防止产生保护误动。

4.3 智能终端隔离措施

智能终端属于测控保护装置，可以对控制一次设备及手机状态量的接口进行保护。某个线路的智能终端产生故障时，应当对受到影响的保护设备的运行加以调整，退出相应的硬压板及重合闸的功能。此外，因双套冗余配置的过程层网之间不存在联系，所以在一次设备运行及相应智能终端退出运行的状况下，应当将闭锁回路及重合闸功能加以断开。

5 安全措施的执行

5.1 总原则

智能变电站实施安全措施的目的在于对运行设备及检修设备加以有效地隔离，同时确保一次设备的运行具有保护性，否则应当将一次设备的运行加以停止，再进行处理。单套配置不具备有效校验时，应当将一次设备的运行停止。通常，网络交换机不会单独投退，必要时可以基于相应的范围来实现相应的保护功能。

5.2 物理断开的安全措施

通过将智能终端出口的硬压板进行开启，将相应的光纤接口进行断开，可以促使相应的安全措施得以实现。实施时，应当标记好已断开的光纤，并设置相应的保护罩。

5.3 交流回路安全措施

通常，合并单元并不会开展单独的检修，在发生故障或者检修的过程中，首先应当将相应的保护设备进行退出。SV接收软压板在退出前，应当明确相应保护已退出或者相应的一次设备已停止运行。

5.4 检修压板投退顺序

在运用继电保护设备对压板进行检修前，应当明确该保护设备处于退出状态或者跳闸改信号，并且已退出相关的接收软压板。应注意，在对合并部分的压板进行检查维修前，应当明确相关保护及SV接收软压板已经退出[4]。

5.5 安全措施执行顺序及确认

牵涉到多个间隔的保护设备动作，退出保护时，应当依据有效的次序来进行操作；投入保护时，其工作次序与之相反。实施各项安全措施后，应当在运行保护设备、一体化监控体系等审查相关信息，明确安全措施是否得到有效执行，其告警信息不存在异常。

6 结 论

为了提升电网的安全性，继电保护自动化技术将逐渐成为研究的重点内容。随着电力系统的日益发展，电网的应用规模逐渐扩大。随着城乡建筑及一些大型公共设施的建设，电网中部分分项系统的规模也逐渐扩大。这对电网的实时性、有效性及可靠性提供了更高层次的要求。因此，电力企业应当积极创建高效、智能的继电保护运行体制。