继电保护自动化技术在电力系统中的应用研究

2021-04-10刘永志

新型工业化 2021年2期

关键词：继电保护变压器稳定性

刘永志

（滨州学院，山东滨州 256600）

0 引言

随着国民经济建设的愈加繁荣，社会各行各业对于电力资源的需求量大增，直接造成了电力系统运行负荷地不断增加。在现阶段的电力系统保护中，继电保护装置发挥了重要作用，其稳定性及可靠性将直接影响到电力系统的正常运行。

1 电力系统的发展特点及自动化继电保护的意义论述

1.1 现阶段电力系统的发展特点及现状概述

1.1.1 内部结构改造初见成效

在全新的经济发展时期，传统的电力技术及系统已经不能满足社会快速发展的需求，因此，在社会需求及技术进步的推动之下，我国的电力技术尤其是电力系统的自动化技术获得了快速发展，不仅提高了电力企业的生产效率，也推动了我国电力系统结构的优化调整，近些年，我国电力系统的改造愈加快速，并取得了较好的成效，使得电力系统的内部结构变得简单、高效的同时，也极大的提升了其功能。

1.1.2 电力系统操控一体化程度不断加深

在计算机、网络以及自动化等技术的推动之下，现阶段我国电力系统的智能化及自动化程度有了显著地提高，从而加速了电力系统操作一体化的发展进程。而操控的一体化不仅使得电力系统的操作更加简便，也在很大程度上提高了输电效率。不仅如此，将自动化及计算机等技术应用融合于电力系统中，利用计算机来控制电力系统的各个环节，还能减少电力企业对人力资源的以来，极大地解放劳动力，更能及时发现突发情况并发出报警，从而使突发状况得到及时处理，促进了电力系统预警机制的完善。

1.2 在电力系统中应用继电保护自动化技术的意义及作用

电力系统对于社会各方面发展的重要意义有目共睹，随着社会需求的不断增加，电力系统的负荷也逐渐增大，而且在电力输送的过程中很容易发生电压不足的现象，而一旦出现电压过低，甚至是直接出现了短路，不仅会直接影响到该区域内用户正常的生产生活，也会造成整个电力系统运行的不稳定，严重的甚至会造成电力系统的瘫痪，进而引发一系列问题，带来生命、财产的损失。而要想提高电力系统运行的稳定性，就要能够及时准确地发现安全隐患并进行处理，现阶段能够解决这一问题的最好方法就是继电保护自动化装置的使用[1]。继电保护自动化装置已经逐渐成为了电力系统中重要的组成部分，它能够在不影响其正常运行的前提下，对整个电力系统的故障进行自动排查，提高排查的效率及准确率，并能有选择性地检修某些故障，不仅提高了系统运行的自动化反应能力和运行效率，也能更好地保护其它的电气设备。

2 电力系统中继电保护自动化技术的发展

2.1 内涵概述

电力系统的继电保护指的就是利用一定的技术手段对正在运行中的电力设备进行保护，通过建立一定的标准及指标对运行中的各种线路以及设备等的安全性能进行评估，判断其工作状态，及时发现运行中可能存在的问题及出现的故障，并采取合理的方法做出及时地应对，保证系统的正常运行。随着用电规模的不断扩大，电力系统逐渐发展成为了一个庞大的网络体系，其间包括的线路及设备的数量十分庞大，要想对所有的线路及设备进行监督检测，就需要设置许多套保护系统，而且为了保证这些系统能够正常发挥作用，还要保证他们的相互独立性，尽可能保证最佳的继电保护效果[2]。

继电保护自动化装置就是通过自动化技术实现继电保护的自动化运行，其应用目的是为了实时监测电力系统的运行状况，并对做出快速反应，采取合理的措施进行处理，保证电力系统的安全稳定运行。在实际的应用中，继电保护的自动化技术通常会与其他的技术结合起来应用，以发挥更大的作用来保障工作效率，保证电力系统的线路及设备等的安全性。

2.2 原理分析

继电保护自动化技术就是在原有的继电保护的基础上通过对自动化等技术的运用增加了其自动化运行的功能，也就是通过合理的技术控制，对于电力系统发生的故障能够通过告警、跳闸等方式进行隔离或切除，从而保护整个系统及其运行状态。在电力行业及相关技术不断发展、进步的持续推动下，继电保护自动化技术发展迅速，功能愈加强大，除了上述功能之外，它还能通过对保护目标运行相关信息的收集，更加清晰地掌握电力系统的运行状况，为各种运营方案的选择及使用提供信息支撑；也能随时根据监控结果调整和修正各种功能参数，保证继电装置能够更加准确、高效地处理各种电路故障。

2.3 应用现状

随着社会经济的发展以及各项高新技术的实践应用，我国的电力系统也在不断完善，其性能有了显著的提高，运行的稳定性与安全性都较之前有了较大的改善。电力系统的继电保护装置也由传统的熔断模型发生了极大的变化，随着各项技术的引入、融合，各种新材料在这一领域发挥了独特的作用，现阶段我国的继电保护主要采用的是电磁、晶体以及集成电气等方式，不仅更好地保证了继电保护的稳定性，也加快了电力系统信息化的进程，提高了系统运行的安全性及效率，使我国的电力企业获得了更大的发展。

3 继电保护自动化技术在电力系统中的应用

3.1 在变压器保护中的应用

作为电力系统中较为核心的组成部分，变压器发挥的作用十分重要，不仅能优化系统运行流程，提升其稳定性，也能对系统中的设备运行故障加以规避，保证系统能够始终处于良好的运转状态。所以，要时刻关注变压器的工作状态，保证其正常运行。其一，短路保护。继电保护自动化系统发现线路中发生了短路故障时，电压器会阻挡通过的电流，而当系统发现有电流通过时就会控制跳闸，直接切断电流，以保证变压器的安全，进而保证电力系统的安全及运行。其二，瓦斯保护。自动化装置还能够实时监测变压器在油箱中产生的气体，因为如果电力系统发生故障，就会引发电弧放电现象，使得油和绝缘材料发生分解，从而释放出有害气体。而继电保护自动化系统能够自动检测有害气体，一旦发现就会及时切断电源，不仅能保护变压器的安全，还能够发出警报，对故障线路进行切断处理，从而对电力系统的安全提供保障[3]。其三，继电保护自动化系统还可以为变压器提供接地保护，通过对通过变压器电流的直接控制，使电压变成零序电流，并采取相应的零序保护动作，确保不接地的变压器时刻处于零序电压的环境下。

3.2 在网络母线保护中的应用

其一，相位保护。通过综合对比整个电力系统运行中相位方式之间的差异性，能够对母线的运行状态及工作性能进行综合评估，从而加强对电路的控制，一旦系统出现了故障，保证能够及时切断电路，对母线进行保护。其二，差动保护。在母线元件之上设置电流互感器，通过检测互感器之间的变化和特点是否一致来判断是否需要对母线采取保护措施，如果互感器出现了过大的差动，那么就通过控制系统及时切断电路，对母线实施保护。

3.3 在接地保护中的应用

不同的电力系统所采用的接地方式也不尽相同，概括来说电力系统的接地方式主要可以分为小电流和大电流两种。而接地方式不同，采用的保护方式也会不同。小电流接地保护的方式主要针对的是小电流电路中较为轻微的小型故障，具体的保护方式就是在发现故障后发出预警，然后由检修工作人员进行故障的排查及检修；而大电流接地保护则主要是针对电流比较大的电路，一旦发现有故障产生，就会立即切断电路，以防安全事故的发生[4]。

3.4 在发电机保护中的应用

发动机同样在电力系统的安全运行中发挥着较为重要的作用，保护好发动机，也能更好地保护电力系统的安全性及稳定性。其一是重点保护的方式，也就是在发动机内部的相关保护装置上安装定子绕组，当匝间产生短路或者发生其他故障时，保护装置就会启动，将发电机中的单相接地电流控制在合理的范围内，同时还能保护发电机的纵联差动，通过融合发电机中性点内的电流及调整相位高度等措施来达到保护的目的；其二是备用保护的方式，当电力系统的运行出现了低负荷状况时，发电机出现绝缘击穿的几率极高，而继电保护自动化系统可以及时切断电源并发送警报，从而保护发电机。

4 电力系统中继电保护自动化技术应用的问题及发展趋势

随着电力技术的不断发展及完善，电力系统的稳定性获得了快速地发展，出现故障的频率大大降低，运行的安全性及稳定性都有了较高的保障。但是一些前期建设的电力系统，因为使用的时间较长，其线路及设备的质量及性能都发生了变化，出现老化及电磁干扰的概率较高，这些问题会引发继电保护装置的反应，出现误动故障及拒动故障等问题，对于继电保护系统的及时反应及应对会产生极大的影响。所以，在继电保护自动化技术的发展及应用过程中还应该详细分析和了解影响继电保护装置稳定性的因素，然后采取合理的方式加以控制，保证继电保护的有效性[5]。

随着各种高新技术的不断进步发展及应用，继电保护自动化技术的未来发展将呈现出以下几大趋势：其一，智能化，随着人工智能技术应用的逐渐普及，模糊逻辑算法、神经网络等人工智能技术将逐渐在继电保护的自动化进程中发挥重要作用，使继电保护自动化系统能够更加准确地判别故障，且能够智能化地去解决复杂问题；其二，网络化，通过计算机网络技术的应用，能够在整个电力系统中主要设备的继电保护装置之间建立继电保护装置网络，从而提高继电保护的可靠性。