電力系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀及開展趨勢分析 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀及開展趨勢分析 摘要：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)作為當(dāng)今國內(nèi)外研究的一個(gè)前沿方向和熱點(diǎn)課題，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及電子技術(shù)的不斷開展，繼電保護(hù)技術(shù)將會不斷得到進(jìn)步和開展，其應(yīng)用也將會更為廣泛，這勢必會更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的新開展和新變革。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的原理、要求、開展趨勢進(jìn)行了探討。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護(hù)開展趨勢 中圖分類號：F470.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 正文： 一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)概述 1.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的根本原理 電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置就是指電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中電氣元件在發(fā)生故障時(shí)

2、能及時(shí)發(fā)出信號，并使斷路器跳閘產(chǎn)生動作的一種自動裝置。為了完成對電力系統(tǒng)相關(guān)裝置的平安保護(hù)任務(wù)，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置通過借助正確區(qū)分的保護(hù)元件來檢測被保護(hù)的裝置是否處于正常的工作狀態(tài)。也就是說，繼電保護(hù)裝置一般是根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為根底來對被保護(hù)的裝置進(jìn)行保護(hù)的。其中，用于繼電保護(hù)狀態(tài)判別的故障量隨所處電力系統(tǒng)的周圍條件而異，也隨被保護(hù)對象的不同而不同。當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的故障量是工頻電氣量。工頻電氣量指的是通過電力元件的電流和所在母線的電壓以及由這些量演繹出來的其他量，如功率、相序量、阻抗等，從而構(gòu)成電流保護(hù)、電壓保護(hù)、阻抗保護(hù)、頻率保護(hù)等。 2.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝

3、置的作用 電力系統(tǒng)的日常運(yùn)行中較常見的故障主要有斷線、短路、接地、負(fù)荷過載以及振蕩等。上述故障如果處理不及時(shí)或處理不當(dāng)往往會引發(fā)大范圍的電力系統(tǒng)事故，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的全部或局部的正常運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致電能質(zhì)量破壞和設(shè)備損壞，損失非常巨大。一般對上述故障的有效處理措施就是采取相關(guān)有效措施迅速地將正常運(yùn)行的系統(tǒng)與故障局部隔離，從而將故障造成的影響和損失盡量減少。為保證電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行，有效防止事故的擴(kuò)大。通常，依靠人的判斷和處理是來不及的，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)務(wù)須由相關(guān)的繼電保護(hù)裝置完成電力系統(tǒng)故障的平安保護(hù)。3.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)一般而言，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的任務(wù)有：一是值班管

4、理人員可以通過繼電保護(hù)裝置及時(shí)掌握處于不正常運(yùn)行狀態(tài)的電氣元件的反響，以便能夠及時(shí)處理，從而有效防止相關(guān)電氣設(shè)備的損壞以及平安事故的發(fā)生；二是繼電保護(hù)裝置自身能夠迅速地將電力系統(tǒng)中的故障元件有選擇地進(jìn)行切除，從而確保其他無故障原件的正常運(yùn)行。 二、繼電保護(hù)的根本要求 繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成局部，擔(dān)負(fù)著監(jiān)督系統(tǒng)運(yùn)行狀況和及時(shí)處理系統(tǒng)故障的重要職責(zé)，是保證電力系統(tǒng)平安運(yùn)行的重要設(shè)備。選擇性、可靠性、速動性、靈敏性是對它的四項(xiàng)根本要求。 選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)中線路或設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，負(fù)責(zé)本段線路的繼電保護(hù)裝置會動作，此時(shí)其他線路的繼電保護(hù)裝置不動作，而當(dāng)其拒動時(shí)，相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)裝置

5、會作為后背保護(hù)將故障切除。 速動性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能夠快速地將故障切除，將故障可能對人和設(shè)備造成的損害降低到最小程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。 靈敏性是指當(dāng)電力系統(tǒng)中線路或設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置的及時(shí)反響動作能力。在規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，不管故障點(diǎn)的故障的類型和位置如何，以及故障點(diǎn)是否存有過渡電阻，能夠滿足靈敏性的要求的繼電保護(hù)都能夠正確反響并動作，即要求不僅在系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式下三相線路短路時(shí)能夠可靠動作。可靠性是指繼電保護(hù)設(shè)備能夠平安穩(wěn)定的工作動作，不發(fā)生在故障時(shí)拒動或無故障時(shí)誤動的情況。 三、繼電保護(hù)的開展趨勢 在未來智能電網(wǎng)中，電網(wǎng)的自愈特征將會對繼電

6、保護(hù)的選擇性、可靠性、速動性、靈敏性提出更高的要求，對常規(guī)繼電保護(hù)的配置方法提出新的要求，常規(guī)保護(hù)在這幾個(gè)方面根據(jù)實(shí)際情況的不同會有所側(cè)重。如在特高壓電網(wǎng)的建設(shè)、電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大等因素,將導(dǎo)致短路電流增大很多,因此,短路電流增大造成的定值可靠性降低。然而，挑戰(zhàn)往往是與機(jī)遇并存的，智能電網(wǎng)的開展從另一個(gè)角度也將給繼電保護(hù)的開展帶來新的契機(jī)。根據(jù)智能電網(wǎng)開展的特點(diǎn)與趨勢，可以預(yù)計(jì)它將會在以下幾方面推動繼電保護(hù)技術(shù)的開展： 3.1 信息數(shù)字化信息的數(shù)字化 包括兩個(gè)方面，一是測量手段的數(shù)字化，新型的繼電保護(hù)裝置將廣泛采用電子式互感器和數(shù)字接口；二是信息傳輸方式的數(shù)字化，傳統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備采用的模擬量電纜傳

7、輸和狀態(tài)量電纜傳輸方式將被淘汰，取而代之的是以光纖為媒介的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸方式。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)及智能化設(shè)備的廣泛使用，傳統(tǒng)的互感器將逐步退出運(yùn)行。而且電子式互感器采用網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)絡(luò)保護(hù)裝置和智能斷路器連接，大大簡化了二次回路接線，使之易于維護(hù)。 3.2 通信網(wǎng)絡(luò)化 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合是現(xiàn)代電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平安可靠運(yùn)行的重要的保證。通信網(wǎng)絡(luò)化使每個(gè)保護(hù)單元都能夠?qū)崿F(xiàn)共享全部故障信息與系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，并且使各個(gè)保護(hù)單元之間與自動重合閘裝置能夠在分析這些數(shù)據(jù)信息的根底之上做出協(xié)調(diào)的動作。這樣就在各個(gè)保護(hù)單元之間形成了一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，增加了保護(hù)單元之間的聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的

8、網(wǎng)絡(luò)化。 3.3 動作智能化 智能電網(wǎng)要求繼電保護(hù)裝置能夠利用全網(wǎng)信息準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地判斷運(yùn)行方式并且調(diào)整定值，實(shí)現(xiàn)真正意義上的在線整定。近年來人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的研究邁進(jìn)了更高層次,逐漸向著微機(jī)化的趨勢不斷開展。例如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,經(jīng)過大量的故障樣本訓(xùn)練,只要充分考慮了現(xiàn)場各種情況,那么發(fā)生任何的故障時(shí)都能夠作出確判別，最終做出正確動作。 3.4 綜合自動化 計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速開展，使得微機(jī)繼電保護(hù)裝置具有了可以從網(wǎng)上獲得電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與各種故障的數(shù)據(jù)信息的能力，并且微機(jī)繼電保護(hù)裝置也可以將它從網(wǎng)上獲得的電力系統(tǒng)被保

9、護(hù)元件的數(shù)據(jù)與信息傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心和其他的保護(hù)單元，及時(shí)在繼電保護(hù)系統(tǒng)中完成繼電保護(hù)的各項(xiàng)功能，如監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)、數(shù)據(jù)通信等。從而實(shí)現(xiàn)了測量、控制、保護(hù)、數(shù)據(jù)通信等各方面的綜合自動化。 3.4.數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用 隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷開展和科學(xué)技術(shù)的革新，數(shù)字化技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，數(shù)字化變電站的建設(shè)已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)的主流。數(shù)字化變電站是指變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化。數(shù)字化繼電保護(hù)裝置原理是利用電子互感器采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在互感器內(nèi)通過光纖利用光數(shù)字信號將數(shù)據(jù)傳到低壓端，在MU處理后得出符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量輸出。其涵蓋了變電站的全部范圍，比方一次設(shè)備的互

10、感器、斷路器、變壓器，二次設(shè)備中的保護(hù)、控制、通信，以及軟件開發(fā)、系統(tǒng)建模、數(shù)據(jù)應(yīng)用等。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用：一是智能化繼電保護(hù)測試儀。隨著智能化變電站的投入和普及，數(shù)字化測試設(shè)備在電力用戶和制造廠中的需求呈上升趨勢。二是全數(shù)字化變電站的動態(tài)仿真系統(tǒng)。智能電網(wǎng)推廣的重要舉措就是建設(shè)具有數(shù)字化、信息化、自動化、互動化特點(diǎn)的數(shù)字化變電站，然而目前大多數(shù)變電站無法有效檢測繼電保護(hù)二次設(shè)備的性能，只有全數(shù)字化變電站才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢查和監(jiān)測功能。 3.5繼電保護(hù)輸電技術(shù)的突破 隨著電力電子技術(shù)的開展、直流輸電技術(shù)日益成熟，多種新的發(fā)電方式所產(chǎn)生的電能都要以直流方式輸送，比方磁流體發(fā)電、電氣體發(fā)電、燃料電池和太

11、陽能電池等，直流輸電在電力系統(tǒng)中必然得到更多的應(yīng)用。另外，超高壓輸電可以增加輸送容量和傳輸距離，降低單位功率電力傳輸?shù)墓こ淘靸r(jià)，減少線路損耗，節(jié)省線路走廊占地面積，具有顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 4 結(jié)束語 繼電保護(hù)的技術(shù)微機(jī)化化絕不僅僅只有這幾個(gè)方面，很多都要隨著智能電網(wǎng)的開展才會慢慢表達(dá)出來。智能電網(wǎng)的建設(shè)是電力系統(tǒng)的一次重要變革，是電網(wǎng)未來的開展方向。目前，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)初顯成效，建設(shè)過程中新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)給繼電保護(hù)專業(yè)領(lǐng)域帶來了革命性的變化，例如我國 220kV 以上的輸電線路已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)技術(shù)的微機(jī)化。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，相關(guān)研究的深入，繼電保護(hù)專業(yè)一定會適應(yīng)電網(wǎng)需求向智能化方向開展，跟進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)步伐，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支持。 參考文獻(xiàn) 【1】王梅義.高壓