何向國(guó)

摘 要：隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)不斷發(fā)展，繼電保護(hù)作為一種電網(wǎng)的必要保護(hù)措施，廣泛應(yīng)用于各級(jí)電力系統(tǒng)中，尤其是在110kV及以上電壓等級(jí)中應(yīng)用更為廣泛，繼電保護(hù)在電網(wǎng)中具有十分重要的作用，可以保護(hù)電網(wǎng)安全。本文對(duì)繼電保護(hù)的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析與探討，旨在提高電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護(hù) 保護(hù)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）05-0-01

引言

電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中具有十分重要的地位，是電力企業(yè)和電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在電氣設(shè)備使用過(guò)程中往往存在一些質(zhì)量問(wèn)題，定期做好檢修管理可以在一定程度上解決電氣設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。繼電保護(hù)是電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的重要保護(hù)措施，當(dāng)電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)不正常反應(yīng)的時(shí)候可以及時(shí)切除系統(tǒng)故障，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進(jìn)行有效的保護(hù)。隨著電力系統(tǒng)的不斷升級(jí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷應(yīng)用，也使得繼電保護(hù)裝置不斷升級(jí)，在選擇繼電保護(hù)裝置的時(shí)候應(yīng)該要注意選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性等基本原則，對(duì)繼電設(shè)備進(jìn)行合理選擇和應(yīng)用，以提高電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

一、電力系統(tǒng)中大型設(shè)備的保護(hù)現(xiàn)狀

與高壓線路的繼電保護(hù)系統(tǒng)相比較而言，電力系統(tǒng)的主設(shè)備的繼電保護(hù)工作處于落后的狀態(tài)，電力系統(tǒng)的主設(shè)備有高壓并聯(lián)電抗器、母線、變壓器、發(fā)電機(jī)等，這些設(shè)備的保護(hù)工作處于落后的狀態(tài)，也造成了電力主設(shè)備的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性受到較大威脅。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越迅速，電氣設(shè)備也逐漸實(shí)現(xiàn)智能化，智能化電氣設(shè)備是信息化技術(shù)和智能化技術(shù)在電力行業(yè)中應(yīng)用的產(chǎn)物，是依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建成的現(xiàn)代化設(shè)施設(shè)備，可以提高變電系統(tǒng)的管理水平和管理效率。電氣設(shè)備主要包括智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備，通過(guò)這些設(shè)備的分層搭建，形成新型的智能控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)智能化電氣設(shè)備之間的信息共享和相互操作，同時(shí)，智能化電氣設(shè)備的還具有數(shù)字化和信息化的基本特點(diǎn)。當(dāng)前電氣設(shè)備的繼電保護(hù)現(xiàn)狀如下：

第一，電氣設(shè)備繼電保護(hù)的靈敏性大大提升，繼電保護(hù)是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的主要部分，根據(jù)當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)繼電保護(hù)裝置提出四個(gè)基本要求，即具有選擇性、速動(dòng)性、可靠性、選擇性。其中選擇性以及靈敏性是最關(guān)鍵的內(nèi)容，繼電保護(hù)設(shè)備的速動(dòng)性以及電力的可靠性與GOOSE有關(guān)。在條件相同的一次設(shè)備和二次設(shè)備之下，電氣設(shè)備的繼電保護(hù)與傳統(tǒng)的直接采用跳閘進(jìn)行保護(hù)的方式相比而言，采用了GOOSE報(bào)文，這一報(bào)文需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送給智能操作系統(tǒng)，在傳輸?shù)臅r(shí)候也增加了中間環(huán)節(jié)，使得繼電保護(hù)的總動(dòng)作時(shí)間變長(zhǎng)，對(duì)保護(hù)時(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)也是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備可以將延長(zhǎng)的時(shí)間穩(wěn)定的控制在相應(yīng)時(shí)間范圍之內(nèi)。電氣設(shè)備的繼電保護(hù)系統(tǒng)采用了GOOSE之后，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制跳閘、啟動(dòng)、鎖閉等操作，與傳統(tǒng)的回路跳閘方式相比，其可靠性有了很大程度的提升

第二，可以實(shí)現(xiàn)分布式保護(hù)。在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)的主保護(hù)主要是通過(guò)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的，這一保護(hù)裝置是多功能的，保護(hù)裝置的功能以及用戶所選擇的保護(hù)邏輯程序確定了元件的保護(hù)邏輯。后備保護(hù)則主要取決于系統(tǒng)的元件或者一些設(shè)備的重要性，可以選擇近后備或者遠(yuǎn)后備的基本原則進(jìn)行保護(hù)。在高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中一般采用兩套主保護(hù)方案，唯一需要集中保護(hù)的設(shè)備是母差保護(hù)。分布式保護(hù)方案主要依靠GOOSE信息傳輸?shù)闹袡C(jī)制對(duì)等通信方式進(jìn)行通信保護(hù)。

第三，主設(shè)備保護(hù)的主后一體化趨勢(shì)以及雙重化配置。近年來(lái)，雙主雙后保護(hù)配置方案在電力主設(shè)備的保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是電力系統(tǒng)出臺(tái)了細(xì)致的主設(shè)備保護(hù)規(guī)定之后，雙主雙后保護(hù)方案成為主設(shè)備保護(hù)發(fā)展的主要方向和準(zhǔn)則，為現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行提供了很大的方便。雙主雙后的保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式針對(duì)的是一個(gè)具體的被保護(hù)的對(duì)象，需要配置兩套獨(dú)立的保護(hù)方案，每一套保護(hù)方案都由兩個(gè)CPU組成，兩套獨(dú)立的保護(hù)方案可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效保護(hù)，當(dāng)遇到某防護(hù)方案不能使用的時(shí)候可以立即使用另一套方案對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

二、電氣設(shè)備繼電保護(hù)技術(shù)

1.變壓器保護(hù)

變壓器是最主要的電氣設(shè)備，變壓器穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，變壓器保護(hù)技術(shù)主要有以下幾種：

1.1變壓器差動(dòng)保護(hù)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的差動(dòng)保護(hù)，一般在變壓器需要保護(hù)的一側(cè)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)變壓器的電流以及電壓情況進(jìn)行檢監(jiān)測(cè)，用電發(fā)現(xiàn)變壓器出現(xiàn)異常的電流或者電壓狀況，都要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理。由于監(jiān)控的范圍有限，一般不能對(duì)臨近的區(qū)域發(fā)生的故障進(jìn)行區(qū)分，因此需要充分考慮到臨近的保護(hù)狀態(tài)來(lái)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的有效保護(hù)。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的選擇性，一般可以設(shè)置較小的保護(hù)范圍，較長(zhǎng)的動(dòng)作延長(zhǎng)時(shí)間，但這種方式也可能導(dǎo)致出現(xiàn)故障的變壓器不能被及時(shí)隔離，從而加重了變壓器受到危害的程度。為了能夠?qū)ΡＷo(hù)范圍內(nèi)外的各種故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，就需要在被保護(hù)的變壓器兩端都設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控裝置，從而能夠?qū)收显碾娏鬟M(jìn)行掌控，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

1.2瓦斯保護(hù)。瓦斯繼電器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛，隨著技術(shù)不斷改進(jìn)，當(dāng)前使用最多的是旋轉(zhuǎn)擋板式瓦斯繼電器，這種繼電器已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的浮筒式瓦斯繼電器，對(duì)由于密封性差造成的漏油現(xiàn)象引發(fā)的誤動(dòng)現(xiàn)象有很好的防護(hù)作用，提高了繼電保護(hù)的可靠性。

1.3變壓器后備保護(hù)。過(guò)電流是變壓器使用過(guò)程中的一種常見(jiàn)故障，對(duì)變壓器的損害較大，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致變壓器燒毀。因此，在繼電保護(hù)中應(yīng)該要加強(qiáng)對(duì)變壓器后備保護(hù)的設(shè)計(jì)，可以在變壓器的電源一側(cè)安裝過(guò)電流保護(hù)器，從而使得系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)電流狀態(tài)的時(shí)候可以及時(shí)斷開(kāi)變壓器。在變壓器上安裝后備過(guò)電流保護(hù)裝置之后會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的接線比較復(fù)雜。

1.4自耦變壓器保護(hù)。自耦變壓器是一種新型的變壓器設(shè)備，與傳統(tǒng)的變壓器相比較而言，其成本較低，體積較小，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中也具有較高的靈活性，一般用作聯(lián)絡(luò)變壓器使用。在自耦變壓器保護(hù)中主要有兩種方式，一種是接地保護(hù)，一種是過(guò)負(fù)荷保護(hù)。接地保護(hù)指的是將自耦變壓器直接接地，系統(tǒng)的短路位置與通過(guò)接地點(diǎn)的電流強(qiáng)度有很大關(guān)系。過(guò)負(fù)荷保護(hù)則主要是針對(duì)變壓器運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷情況而定的，因?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行過(guò)程中對(duì)每一側(cè)的負(fù)荷情況都有影響， 負(fù)荷的分布情況又會(huì)產(chǎn)生影響，當(dāng)前變壓器中各側(cè)開(kāi)始送電的時(shí)候，因?yàn)楣怖@組容量的制約作用，公共繞組在自耦變壓器還沒(méi)有達(dá)到最大電流的時(shí)候就已經(jīng)超出了負(fù)荷，因此在自耦變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)過(guò)程中必須要根據(jù)實(shí)際情況確定保護(hù)方案。

2.分布式母差保護(hù)

分布式母差是電氣設(shè)備繼電保護(hù)裝置中的重要組成部分，按照分布式設(shè)計(jì)，每一個(gè)間隔內(nèi)都存在獨(dú)立母線保護(hù)功能，分布式母差保護(hù)按照結(jié)構(gòu)劃分，可以分為有主站和無(wú)主站分布式母差保護(hù)，這兩者的共同點(diǎn)是被保護(hù)的母線所連接的每一個(gè)元件回路上都裝設(shè)了母線保護(hù)單元，不同點(diǎn)在于有的主站的分布式母差保護(hù)有一個(gè)后臺(tái)主機(jī)作為支撐，主機(jī)可以通過(guò)通信網(wǎng)匯總所有單元采樣數(shù)據(jù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息，給母差保護(hù)提供支持，并且向有關(guān)的回路發(fā)出跳閘指令。而無(wú)主站的分布式母差保護(hù)則沒(méi)有可用的后臺(tái)主機(jī)，每一個(gè)保護(hù)單元除了對(duì)本回路中的電流進(jìn)行采樣之外，還要通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與其他回路進(jìn)行連接，獲得其他回路的電流采樣值。在這種保護(hù)結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)單元都可以獨(dú)立計(jì)算和判斷母線的故障，一旦某個(gè)保護(hù)單元被判斷為母線故障，則可以將這個(gè)回路從母線上斷開(kāi)，而不影響其他的回路。

3.發(fā)電機(jī)保護(hù)

針對(duì)發(fā)電機(jī)保護(hù)，主要從兩個(gè)方面著手。第一，提高定子接地保護(hù)的動(dòng)作靈敏度。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，有很多因素都可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)電壓，這就要求中性點(diǎn)在接地過(guò)程中應(yīng)該要經(jīng)過(guò)配電變壓器。為了最大限度的提高定子接地保護(hù)動(dòng)作的靈敏程度，可以將數(shù)值較小的電阻安裝在變壓器上，從而最大限度地提升定子接地的靈敏度，并且能夠有效地防止過(guò)電壓對(duì)發(fā)電機(jī)造化的損害。第二，失磁保護(hù)。失磁保護(hù)過(guò)程中最關(guān)鍵的是保護(hù)的精度，當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)失磁保護(hù)的精度重要受到失磁保護(hù)組件結(jié)構(gòu)的影響，比如阻抗元件、母線低壓元件、閉鎖元件，阻抗元件主要是為了檢查出失磁故障，母線低電壓元件則主要是用于監(jiān)視母線的電壓，從而保障系統(tǒng)安全，在實(shí)際操作過(guò)程中應(yīng)該要選取發(fā)電機(jī)斷路器連接母線的電壓，一般設(shè)置為母線額定電壓的0.8～0.85倍即可。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的覆蓋率越來(lái)越大，在電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，有很多因素都可能會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的故障，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)較大損失。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)中的重要部分，在進(jìn)行電力系統(tǒng)保護(hù)的時(shí)候必須要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行合理設(shè)置，并且對(duì)繼電保護(hù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)水平。

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