电力系统中继电保护自动化的应用

李大友

湖南皓熠机电设备有限公司 湖南 长沙 410000

1 继电保护自动化技术的概述

伴随着我国社会的不断发展，电力行业也取得了较为显著的成果以及进步，与其相匹配的电力系统建设事业也在快速推进，专业领域的先进技术也得到了全面的研发和升级，却让我国电力系统的电力运输效率获得了前所未有的提高，为我国现代社会建设以及经济持续增长带来了巨大保障。但在实际电力系统建设的过程中，仍旧会遇到诸多的问题和缺陷，尤其是继电保护装置安装的过程中，时常会出现一定的不足。在这当中的继电保护装置作为不可或缺的重要零部件，必须要发挥持续稳定的保护效果，促使电力系统能够安全稳定的运行，避免各类电力系统运行故障的状况出现，也能及时为其提供防护和解决策略，让电力系统能够持续稳定的供应电能，为社会各类经营生产提供支持。伴随着我国继电保护装置的持续发展，各类新型科学技术已逐步应用其中[1]。例如：当前较为热门的计算机技术，网络通讯技术以及微电子控制技术，将这些先进科学技术有效的整合，随后再融入到继电保护装置当中，能够让现代化继电保护装置具备自动化的运行效果，促使未来的电力系统保护装置能够实现自动化的管理目标。在自动化技术的加持下，继电保护装置能够对电力系统的实际运行状况进行动态化的监督，电力系统出现运行故障问题时，继电保护装置便会立刻发挥自身作用，避免电力系统出现瘫痪的状况，尽最大可能降低故障问题所带来的损失。另外，通过继电保护装置的应用，能够让电力系统运行过程实现精准化管控效果，一旦电力系统运行出现故障问题就会及时报警，切断电力系统的电源供应，降低电力故障所带来的不利损害，让电力系统当中的各类故障问题得到灵活的解决。

2 电力系统对于继电保护装置的自动化技术要求

2.1 继电保护装置的结构

如果在电力系统持续运行的过程中出现了故障问题，继电保护装置就会直接控制断路器，电力系统当中的各项电源输送设施也会自动停止运行，为后续电力系统故障问题的探查工作和维修工作带来便利条件，避免故障问题出现时电力系统仍旧运转对于各个输电设备所带来的巨大冲击，避免更大的安全故障问题出现。通常情况下，在继电保护装置设计以及生产的过程中，专业的技术人员会对不同功能区域进行合理的划分，在这当中包括取样单元、处理单元、控制单元、操作电源、比较鉴别单元以及执行单元六部分。取样单元主要是发挥着电气隔离的作用和效果，实时对继电保护装置传输信号进行读写和分析，比较鉴定单元能够将给定单元信号和取钉单元信号准确划分，设置为不同分区，从而提升处理单元各类信号指令的获取效率和获取准确性。处理单元鉴定以及信号接收的过程中，便能够同步完成各类信号的对比和处理，随后还会结合实际状况，针对机电设备的应用性质、组合方式作出恰当合理的防护。

2.2 具体标准

在继电保护自动化技术实际运用的过程中，其设备能够对电源进行动态化管理，从而对其提供相应的保护效果。实际上，继电保护装置具备以下几点功能和作用。第一，具备较高的灵敏度，能够及时定位故障的发生位置和故障的具体性质。第二，具备较强的速动性，继电保护装置实现自动化技术升级，大大提升了自动继电保护装置各类故障问题的处理速率和响应及时性，极大的改善了以往电力系统的运营维护水平。第三，进一步提高了电力系统继电保护装置的应用可靠性，各类故障问题的发生概率和风险性持续降低，而实现自动化处理，也不需要过多的人力资源投入。

3 应用继电保护自动化技术的作用

图1为电力系统继电保护与自动化技术专业就业区域分布。可知，电力系统继电保护专业的就业前景非常广泛[2]。

图1 电力系统继电保护与自动化技术专业就业区域分布

3.1 加快自适应技术发展速度

在电力系统持续高压高负荷运转的过程中不可避免的会出现故障问题，而后续的故障问题处理则需要对故障问题的发生区域进行定位，这就会应用到自适应技术。完善电力系统继电保护装置的自动化技术水平，其装置能够实时对电力系统的运行环境作出调整和梳理，从而让各个环节的运行效果更具衔接性，更具关联性，提升电力企业的经济利润，加快自适应技术的研发速率。

3.2 拓宽网络化发展空间

为了能够让机电自动化技术恰当合理的运用，相关技术人员要收集海量的数据信息，通过对各类数据信息的分析和处理，优化继电保护装置自动化技术的处理水平，使其形成一套完整的互联网体系架构。为此，继电保护装置自动化技术升级的过程中，其自身网络化也要不断的扩展和更新，同时还要让网络化模块当中的各项技术具备更强的针对性和更丰富的应用空间，更加全面的为各个目标人群提供恰当合理的服务。

3.3 推动智能化发展趋势

自动化技术的广泛应用是现代社会逐步朝向智能化发展的基础同时也是智能化发展的过渡阶段，智能化技术的有效运用，能够针对极为复杂的运行任务进行细致梳理，及时发现电力系统运行当中存在的不足和缺陷，随后还会制定较为恰当合理的解决意见，让电力系统运行的稳定性大幅度提高。

4 继电保护自动化系统设计

4.1 新型继电保护自动化应用系统设计

在各类新型继电保护自动化技术应用以及系统设计的过程中，相关技术人员可基于硬件设计以及大数据算法，从而组建出最为新型的继电保护应用系统，在继电保护装置的加持下，让电力系统具备自动化运行效果，闭环测试能力，大大提升机电设备的工作水平。在实际开展大数据模型设计工作的过程中，相关工作人员可运用数据挖掘技术，对继电器应用过程当中的故障问题进行全面检测，从而实现电力系统的优化设计目标。

结合图2当中的信息内容可以发现，继电器输出信息往往是源自于多个方面，这就需要相关工作人员在多种应用当中获取继电器保护和运行数据信息，在大量数据信息检测的过程中，能够快速的将故障信息特征提取出来，随后再将其进行数据的全面融合。但由于继电器输出信息往往都是宏观数据，所以在应用系统当中，还会和故障信息转换单元进行连接，在其转换的过程中会将模拟信息转化为数字信息，这就需要工作人员将其与A/D转换模块进行连接，让数据信息达成识别和转换的效果[3]。

图2 总体架构设计示意图

4.2 硬件技术设计

开展硬件设计工作，相关工作人员会应用ARMCortex-M3处理器对继电器的实际工作状态进行准确分析，完成继电器状态持续检测过程，其检测原理架构示意图如图3所示。

图3 继电保护硬件设计

结合图3当中硬件结构设计模式能够发现，ARMCortexM3控制芯片能够将多套硬件结构科学有效的联系起来，从而组建出一套完整的继电保护自动化系统，提升各类数据信息的传送速率，让系统的反应更加快捷。得益于该套芯片自身具备的较强计算能力，所以能够和以太网控制器全面组合，将各类重要信息顺利快速的传输到指定位置当中，为后续相应的信息处理以及命令执行提供便利条件，达成多条信息共同分析传输的效果，同时兼顾了海量数据处理，高强度检测能力的应用效果。

5 继电保护自动化技术在电力系统中的应用

5.1 电网运行维护

在我国电力系统当中，输变电电网往往发挥着不可替代的重要作用，输变电电网运行是否具备较强的稳定性，这直接决定了电力系统的整体运行质量和运行水平。而在继电保护自动化技术在电力系统当中应用过程中，能够有效规避电气故障问题的发生概率，从根本上提升输变电电网运行的安全性。因此，在实际运行的过程中，相关技术人员必须要全面了解电网对于继电保护装置安装工作的各类基本需求，还要结合相关法律法规选择较为适当的灵敏度、响应速度以及稳定性效果。除此之外，相关工作人员要充分考虑输电电网的自身的运行实际状况，通过对输变电网建设区域的地质信息以及气候信息收集以及勘探，制定出恰当合理的电磁信号干扰问题解决策略，让继电保护自动化技术应用更具合理性，使其技术应用方案水平进一步提高，即使是在特殊条件下，继电保护装置也能正常的运行和工作。

5.2 发电机继电保护

通常情况下，电气系统在组建的过程中往往会包含大量不同种类的电气设备，而在这些电气设备当中发电机往往会起到核心作用。如果电力系统当中发电机设备出现故障问题，那么电力系统就无法持续运行，而发电机最为常见的故障便是定子组匝间短路问题。该种故障问题会造成短路位置的发电机组以及相关的设备自身温度快速升高，当其温度超出规定范围后发电机内部的绝缘层就会丧失应有作用，进而导致发电机无法正常运转。要想从根本上将该种问题有效解决，相关工作人员就要针对发电机安装较为完整的继电保护装置，一旦发电机出现了瞬时短路故障问题，继电保护装置就会迅速切断发电机的能源供应，让发电机停止运转，避免短路事故对发电机的结构造成冲击，同时继电保护装置还能及时交故障问题信息以及故障的具体发生位置反馈电力系统监管部门。发电机故障问题往往是多种多样的，如果发电机故障问题出现在低负荷状态下，那么其故障问题主要会呈现出绝缘击穿状况，如果在此期间继电保护装置能够将电源中断，并及时发出警告信息，避免发电机组遭受不必要的破坏。

5.3 变压器继电保护

变压器装置在电力系统持续运行的过程中往往发挥着不可替代的重要作用，是电力系统运行体系当中的基础部分，相关工作人员必须要强化变压器设备的继电保护能力，从而大大降低电力系统运行过程安全故障的发生概率。针对变压器设置继电保护装置，需要对其运行过程中的短路故障问题进行排查，还要结合以往瓦斯故障的发生特点作出恰当合理的监管和排查，提升接地装置的保护水平。事实上，变压器装置在日常运行过程中出现较为频繁的便是短路故障问题，相关工作人员要对短路故障问题的具体发生因素进行分析，随后将自动化继电保护装置安装到电流元件以及抗阻元件当中，让变压器装置的电压电流运行效果更加安全稳定。另外，变压器系统在持续运行的过程中必须要安排专业的技术人员对其油箱温度进行动态化监管，如果变压器的油箱温度快速升高，就会引发大规模的瓦斯爆炸，所以还要为其匹配相应的瓦斯保护自动化设备，密切监视变压器设备的具体运行状态。

5.4 在线路接地保护中的应用

在电力系统持续运行的过程中，其部分设施不可避免的会暴露在室外环境当中，而与外界接触的线路也往往是电力系统的关键部分，裸露在外部环境的输电线路需要配备较为完整的继电保护自动化技术，在继电保护自动化技术的加持下，裸露在外部环境的输电线路能够持续稳定的高效运行，避免各类风险事故问题的频繁出现。由于现代化电力系统的电能传输具备较高的稳定性要求，但由于外部自然环境的因素以及地理环境的因素会对输电线路产生不利侵害，所以电力系统部门的工作人员必须要为其打造一套较为完整的接地装置，相关技术人员还要结合输电线路的具体工作环境以及天气条件特点，设置较为科学合理的接地方法。目前，大多数电力系统接地装置在设置的过程中，都会采用大电流以及小电流接地策略，不同形式的基地策略必须要和地形地貌特征进行匹配，提升接地装置的实际应用效果。大电流型接地装置应用过程中, 其装置当中的电流通过量往往相对较高，所以一旦电力系统出现故障，那么基地线路瞬时电压就会快速增加，使接地线路出现极为严重的负荷，这就会导致接地线路内部结构遭受极为严重的冲击。在此过程中，应用继电保护装置能够立刻切断电能输入，迅速降低接地线路内部的电压值，降低接地线路的电流负荷，避免持续高压对接电线路内部结构的损害，有效延长接地线路的运行寿命。另外，如果该区域电力系统保持小电流接地模式，当其接地线路出现短路故障问题时，其输电线路的电流就会快速降低，而为了保证接地线路电流能够持续运行，继电保护装置就会自动发出警告信息，相关工作人员便会对问题进行处理和解决，让输电线路恢复正常运转状态。

6 总结

在当前社会背景下，高新科技得到了全面的发展，在各个行业当中也获得了有效的推广，而电力行业作为我国生产经营当中不可或缺的重要部分，通过融入继电保护自动化技术，能够大大提高电力系统运行的稳定性，所以相关技术人员要不断优化继电保护自动化技术的应用模式和应用效果，充分发挥出技电保护自动化技术的故障问题防护作用，从而为电力系统带来更高的保护和支持，推动我国现代化经济建设持续稳定的健康发展。