电力系统中继电保护自动化的应用

冒润宇

（国家能源集团泰州发电有限公司，江苏 泰州 225300）

0 引 言

当前电力系统发展迅速，用电单位对电力系统继电保护自动化的标准不断提升，通信技术、电子科技以及网络技术的飞速发展为继电保护自动化的发展注入源源不断的活力。因此，用电单位必须科学合理地运用继电保护自动化技术，高度发挥其价值。电力系统运行的正常与否，与电压变换系统、发电系统以及配电系统等的运行状况密切相关。若电力系统发生短路状况，则将导致电力系统瘫痪，干扰供电质量，甚至引发安全事故。而继电保护系统的科学运行能够高效自动切断故障线路，保证电力系统的稳定运行。

1 继电保护自动化之于电力系统的价值

在电力系统中，继电保护占据极其关键的地位。电力系统运行中产生故障在所难免，其中短路故障是电力系统各种故障中较难处理也最普遍的故障之一。电力系统无法确保每一个区域都具备符合标准的电压，从而电压较低的区域易出现短路等现象，导致电力系统不稳定或瘫痪，甚至引发安全事故，影响该区域用户生活工作状况。因此，为确保电力系统的稳定运行，提高电力系统的运行效率，必须实时排除不稳定因素和故障，精准确定并处理安全隐患，保证电力系统的供电安全和稳定。现今，自动化技术和自动化设备愈来愈多，且功能愈加齐全，在电力系统中应用先进的继电保护自动化技术和设备能够优化电力系统的性能和优势，提升电力系统的运行效率。继电保护自动化装置能够在确保电力系统正常运行的状态下，提高电力系统运行的自动反应水平和排除系统故障的速度，进而针对性检修系统故障[1]。

2 继电保护自动化的特征

2.1 快捷性

电力系统运行中，故障一旦出现，就要求继电保护装置即刻应对，隔离存在问题的线路，高效控制事故的干扰范畴，这就是继电保护自动化的快捷性。在电路故障处理中，自动化继电保护装置能够迅速修复故障线路[2]。

2.2 稳定性

就普遍状态而言，电力系统运行稳定时要求继电保护装置随时待机，以便故障发生后即刻应对。电力系统运行中，若继电保护装置出现错误警示行为或产生异常状态，则说明继电保护装置的稳定性极差[3]。因此，在选择母线和变压设备的过程中，必须选用稳定性能强大的自动化继电保护装置，保障电力系统的稳定运行[4]。

2.3 灵敏性

自动化继电保护装置在电力系统运行中极具灵敏性，有效监控范畴内产生任何故障或异常运行状态都将即刻传输针对性指令和警示信息[5]。且故障解决过程中，灵敏度极高的继电保护装置能够实时反应，保证电力系统的稳定性和安全性，提高故障解决的效率，高效把控供电设备产生故障的概率。

3 电力系统继电保护自动化的应用

3.1 数据信息、保护、测量与控制的“四位一体”

实现电力系统继电保护的网络化和计算机化，能够提高电力系统继电保护设备的性能和质量，以便借助网络提取与电力系统故障有关的各种数据和信息，获得维护电力系统元件的所有信息和数据，将其传送至网络控制端，从而全面监控电力系统的运行状态，实时获取电力系统的可能故障和实际状态[6]。数据信息、保护、测量与控制的一体化设计能够优化各个保护设备的保护性能，充分展现电力系统的各种性能和价值。计算机和继电保护网络应实时记录电力系统的所有的测量数据，如控制参数、保护参数以及其余数据信息，从而确保电力系统故障产生后，计算机系统可以将相关软件和收录信息的数据作为依据展开科学分析，精准确定系统故障所在[7]。继电保护工作原理原理如图1所示。网络化技术与计算机技术在电力系统中的运用，能够确保电力系统发挥最佳性能和价值，在运行中实时记录有关信息和数据，并将数据信息传输至网络化平台和计算机，进而实现电力系统数据信息、保护、测量与控制的“四位一体”，推动继电保护自动化的智能化、信息化以及网络化发展。

图1 继电保护工作原理图

3.2 变压器继电保护

3.2.1 短路保护

短路保护可分为过电流和阻抗两种方式。过电流是指将自动化继电保护装置安装至电流元件中，电流元件可以以运行时间为参考判断是否切断电源；阻抗是指阻抗元件发挥性能，元件将以运行时间长短确定是否切断电源，从而实现维护电压器的目标。

3.2.2 瓦斯保护

若变压器油箱温度与其正常温度差距较大，将造成油气和绝缘材料的分解，产生具有危害严重的有毒气体。因此，需要借助瓦斯保护的办法驱动保护设备，及时传输警示信号和切断信号，以便维修职员实时发现故障所在并迅速处理。

3.2.3 接地保护

接地保护要求以变压器是否接地为依据选择适合的处理办法，在接地状况下采用零序电流，在未接地的状态下采用零序电压[8]。变压器接地保护装置如图2所示。

图2 变压器接地保护装置

3.3 发电机继电保护

电力系统的运行质量与发电机关联密切，因此对发电机展开继电保护应用势在必行。发电机的自动化继电保护主要包含重点保护和备用保护两种方式。

3.3.1 重点保护

若发电机出现短路，故障所在部位的温度大于标准值，将损坏绝缘层，因此必须在匝间配置自动化继电保护装置，以维持定子匝间的平稳运行，减少故障的出现[9]。另外，若单相接电流产生误差，则应该安装自动化继电保护装置以结合相位和中心点，实现纵联差动保护。

3.3.2 备用保护

过电压是备用保护的主要方式，可以杜绝设备被击穿，特别是在负荷较低的条件下。这一保护办法可以杜绝短路故障破坏发电机，并在低电荷的条件下自动切断电源，以警报的办法将信息传送至维修职员，以确保故障及时解决。

3.4 线路接地保护

对于零序功率，若接地故障导致功率方向变化，电流较平稳，波动并不过度剧烈，则能够达到预测故障和维护系统的效果。对于零序电流，在系统线路故障的状况下，短时间内将导致零序电流极剧增加，而自动化继电保护装置可以实时切断电源。对于零序电压，系统接地故障是产生零序电压的主要途径，要求以自动化继电设备的警示信号为依据及时处理。维修职员应仔细分析电压表，以显示数值为参考，科学判断和了解故障特征。普遍状况下，电压数值小于正常标准表明发生接地故障，需要迅速处理故障。

3.5 电力系统自动化

若电力系统出现严峻故障，则将导致电力系统安全设备被破坏，电网安全遭受威胁，此时自动化继电保护装置将发挥其性能，有效降低电力系统因故障产生的损害，减小电力系统故障的破坏力。因此，缩小电力系统故障对供电安全的干扰，如重瓦斯信号、单相接地以及变压器温度过高等，配置自动化继电保护装置势在必行。电力系统运行中，自动化继电保护装置异常所传输的维护条件信号和反常运行信号能够预警系统故障的发生，自动调整电气设备，减少故障发生的概率，降低故障对电力系统的损害。电力系统的优化可以有效降低系统故障对继电保护装置的损耗，提高电力系统工作效率，充分彰显自动化继电保护装置的辅助价值[10]。

3.6 强化继电保护装置的可靠性

确保电力系统的高效性是继电保护装置可靠性的彰显。自动化保护电力系统能够保证电力系统的正常运行，充分彰显其可靠性。但若电力系统产生较大故障，为维护电力系统，排查系统故障，应使用自动化继电保护装置。在电力系统运行中可将设备的可靠性强弱作为选择自动化继电保护装置的关键指标。另外，提高继电保护装置的可靠性，要求维修职员在日常工作中定期检测继电设备元件的完整性，定时维修和更换老化元件。

3.7 创设智能化的监控系统

有效预防电力系统故障，以现代化技术为基础，创设智能化监控系统。监控系统重点凭借网络数据、过程控制单元、以太网等展开数据传输、通信以及分布性监控。同时，电力系统运行中，生产单位可借助智能化监控系统实施监控相应行为，细致处理有关数据，从而高效监控电力系统。在智能化监控系统的实际应用中，布局系统应以分层结构为主，以期全面监测电气设备的工作实况。

4 结 论

继电保护自动化已成为电力系统发展的必然趋势，能够保证国家电力系统的健康、安全及稳定运行。应用先进科学的自动化技术，与计算机系统相融合，坚持优化继电保护自动化结构和技术，实现数据信息、保护、测量与控制的“四位一体”，推动电力系统的全面稳定运行，达到提升国民生活质量的目的。就电力企业而言，应深度研究继电保护自动化技术，不断扩大科研投资，推动继电保护自动化技术的研究水平和升级速度，提高电力系统运行的稳定性，为国家发展提供稳定的能源支持。