長(zhǎng)慶油田分公司新能源項(xiàng)目部保障大隊(duì) 嚴(yán)德祥 長(zhǎng)慶油田分公司新能源項(xiàng)目部 劉粉梅

長(zhǎng)慶油田分公司新能源項(xiàng)目部涇渭電力大隊(duì) 馮海濱

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，我國(guó)的電力事業(yè)也進(jìn)入了嶄新的發(fā)展階段，傳統(tǒng)的發(fā)展模式不能適應(yīng)當(dāng)下的時(shí)代變革。信息技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)取得了一定的應(yīng)用成效，特別是其在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，完善了繼電保護(hù)裝置的功能，提高了裝置性能，使得繼電保護(hù)能夠在電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。但自動(dòng)化的適用范圍廣、使用便捷，在繼電保護(hù)中應(yīng)用時(shí)應(yīng)以電力系統(tǒng)的實(shí)際需求為基礎(chǔ)，全面推進(jìn)繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮，避免各種故障對(duì)電力系統(tǒng)造成的更大危害。

1 繼電保護(hù)的相關(guān)概念論述

1.1 基礎(chǔ)原理

當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域?qū)﹄娏Ψ?wù)提出了新要求，為保障電力系統(tǒng)的供配電質(zhì)量水平、服務(wù)類(lèi)型能滿足人們的實(shí)際需求，需在電力系統(tǒng)中加大各種新型技術(shù)和設(shè)備的使用，以形成功能更全的系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中有著十分突出的作用，結(jié)合裝置本身的構(gòu)成特點(diǎn)，其中包含有測(cè)量模塊、邏輯模塊與執(zhí)行模塊，在裝置運(yùn)行的過(guò)程中測(cè)量模塊負(fù)責(zé)各種傳入信號(hào)的接收，并在得到了有關(guān)的數(shù)據(jù)后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量值與定值的對(duì)比，獲得了比較結(jié)果后直接傳輸?shù)竭壿嬆K；邏輯模塊依據(jù)接收裝置發(fā)送來(lái)的輸出值性質(zhì)、次序與大小等參數(shù)開(kāi)展相應(yīng)的計(jì)算，在專(zhuān)業(yè)化計(jì)算下得到邏輯值，依據(jù)邏輯值來(lái)判定動(dòng)作的合理性；最后，激勵(lì)動(dòng)作或靜止動(dòng)作信號(hào)再傳遞給執(zhí)行模塊，在該模塊接收到了相應(yīng)的指令后可進(jìn)行指令的執(zhí)行。

1.2 類(lèi)別劃分

當(dāng)前的電力系統(tǒng)內(nèi)幾乎都配備了繼電保護(hù)裝置，由于繼電保護(hù)裝置的重要作用，市場(chǎng)上陸續(xù)出現(xiàn)了各種各樣的繼電保護(hù)裝置，如電磁型、靜態(tài)型、感應(yīng)型、整流型。每一種繼電器都有各自的特點(diǎn)，其功能也存在著一定的差別，在具體使用中需結(jié)合實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行繼電器的配置。從繼電器的功能來(lái)看，測(cè)量與輔助是最為突出的功能，測(cè)量繼電器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是為對(duì)電氣量變化加以動(dòng)態(tài)測(cè)量。依據(jù)繼電器測(cè)量電氣量的區(qū)別，一般包含有電流、電壓、頻率、功率等類(lèi)型的測(cè)量繼電器。輔助繼電器在電力系統(tǒng)中的使用是為對(duì)電力系統(tǒng)加以有效保護(hù)，在配置時(shí)需根據(jù)系統(tǒng)需求來(lái)選擇。

1.3 應(yīng)用意義

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍較廣，且應(yīng)用效果十分理想，結(jié)合電力系統(tǒng)的構(gòu)成，系統(tǒng)規(guī)模龐大，在其中包含了多個(gè)構(gòu)成部分，再加上長(zhǎng)時(shí)間處于惡劣的自然環(huán)境下，極易出現(xiàn)電力設(shè)備的故障，如在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中缺乏科學(xué)有效的運(yùn)行維護(hù)與管理，局部小故障可能會(huì)發(fā)生成更大范圍內(nèi)的故障，造成大片停電，影響正常的供配電。經(jīng)由繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，能在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，迅速進(jìn)入保護(hù)動(dòng)作，切斷故障點(diǎn)與故障線路，避免故障范圍的擴(kuò)大。

在繼電保護(hù)裝置將故障點(diǎn)與無(wú)故障點(diǎn)相互切斷后，可使得無(wú)故障部分能保持在正常的運(yùn)行條件下。即使在故障出現(xiàn)的情況下存在其他的異常情況，繼電保護(hù)裝置也能迅速預(yù)警提醒有關(guān)人員注意，快速進(jìn)行異常情況的分析與判定。此外，繼電保護(hù)裝置同樣具備監(jiān)控功能，裝置中的自動(dòng)化模塊能在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)相關(guān)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等加以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，這種動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行中的問(wèn)題，將監(jiān)控結(jié)果作為后續(xù)運(yùn)行維護(hù)的參考[1]。

2 繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)之中的運(yùn)用

2.1 線路方面

電力系統(tǒng)內(nèi)包含的線路類(lèi)型是非常多的，不同的線路在系統(tǒng)內(nèi)承擔(dān)的功能是有所差異的，正因這種差異，使得每一種線路都有其適用的接地方式。就當(dāng)下的線路接地情況來(lái)看，包含了大電流型和小電流型兩種，對(duì)于大電流型接地保護(hù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)采用了這種接地保護(hù)后，即使電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中相關(guān)線路出現(xiàn)了故障，大電流接地保護(hù)也能在第一時(shí)間內(nèi)切斷電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)；而針對(duì)小電流型接地保護(hù)，指的是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下可進(jìn)行警報(bào)信號(hào)的發(fā)送，更多地體現(xiàn)的是預(yù)警功能。

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)有關(guān)線路出現(xiàn)單相接地情況時(shí)，小電阻接地系統(tǒng)的電流相對(duì)小，無(wú)法作為有效接地系統(tǒng)而存在。將線路看成網(wǎng)絡(luò)的A 相接地，接地點(diǎn)將依次流過(guò)電力系統(tǒng)各個(gè)線路的B、C 相電容電流、零序電流，如為這種情況，A 相電壓值為0，經(jīng)由計(jì)算可發(fā)現(xiàn)，在這種狀態(tài)下小電阻的電壓值相對(duì)偏低，幾乎可以忽略。中性點(diǎn)電壓與相電壓比較，B 相和C 相的電壓要遠(yuǎn)超正常相的電壓值，三相電壓有基本對(duì)稱(chēng)的線電壓值，該線電壓值為相電壓值的倍，利用對(duì)稱(chēng)分量計(jì)算方法開(kāi)展相應(yīng)的計(jì)算，可發(fā)現(xiàn)流經(jīng)接地電阻各相的電流相對(duì)較小。一旦電力系統(tǒng)中的線路發(fā)生異常情況必伴隨著A 相接地，也就使得線路故障與接地故障同時(shí)跳閘。

小電流型接地保護(hù)可細(xì)分為以下幾種：

零序電壓。在電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，根本不會(huì)出現(xiàn)零序電壓，且能夠與三相電壓保持對(duì)稱(chēng)性。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生了故障，在故障發(fā)生的過(guò)程中就會(huì)立即產(chǎn)生零序電壓，此時(shí)繼電保護(hù)自動(dòng)化會(huì)立即啟動(dòng)其保護(hù)功能，快速將故障所引起的零序電壓降至最小，與此同時(shí)發(fā)送告警信號(hào)，當(dāng)有關(guān)電力人員在接收到了這些信號(hào)后會(huì)快速進(jìn)入到電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)展電壓表檢查或者故障排查，根據(jù)排查結(jié)果來(lái)確定接地故障的具體情況。

零序電流。電力系統(tǒng)運(yùn)行中一旦遭遇了故障，零序電流將在故障出現(xiàn)的極短時(shí)間內(nèi)快速增大，如在電力系統(tǒng)內(nèi)存在有繼電保護(hù)裝置，其中的自動(dòng)化技術(shù)會(huì)立即利用其自動(dòng)功能切斷電源，避免故障范圍的擴(kuò)大。電力系統(tǒng)中的故障出現(xiàn)后，零序電流沿著非故障線路電纜流動(dòng)到接地線焊接部位，在此過(guò)程中，零序電流不會(huì)經(jīng)過(guò)任何的零序電流互感器、反而直接進(jìn)入到電流互感器中，也就形成了直接接地的情況。因此，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)下，小電流接地選線裝置誤發(fā)線路接地信號(hào)情況的出現(xiàn)可能性微乎其微。

2.2 發(fā)電機(jī)方面

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的自動(dòng)保護(hù)，具體表現(xiàn)在以下方面：

重點(diǎn)保護(hù)。發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)內(nèi)的配置相對(duì)較多，在發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和使用過(guò)程中，定子組匝間短路故障的出現(xiàn)幾率較高，一旦發(fā)生了這種短路現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)組區(qū)域的溫度異常升高，如果這種高溫情況長(zhǎng)時(shí)間得不到控制，高溫可能會(huì)引起絕緣層的損壞，在絕緣層無(wú)法保持正常的情況下發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受阻，存在巨大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。部分發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中也經(jīng)常出現(xiàn)失磁故障，定子繞組中所安裝的保護(hù)匝間裝置，對(duì)匝間短路故障的預(yù)防和控制非常有效。在此情況下，繼電保護(hù)裝置可與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、相位和電流結(jié)合起來(lái)，保護(hù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，確保發(fā)電機(jī)能夠處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下。發(fā)電機(jī)故障發(fā)生時(shí)，電流超出了正常限值，所配備的接地裝置可立即啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，對(duì)發(fā)電機(jī)加以保護(hù)，避免故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。

備用保護(hù)。發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)可能保持在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，在此狀態(tài)下絕緣擊穿故障很容易發(fā)生，經(jīng)由繼電保護(hù)裝置的配置，能夠在這一故障發(fā)生時(shí)立即切斷線路，阻斷故障點(diǎn)，進(jìn)入到電壓保護(hù)的狀態(tài)下。繼電保護(hù)裝置不僅僅能進(jìn)行保護(hù)，還可在有異常的情況下預(yù)警、發(fā)送報(bào)警信號(hào)，保障故障的及時(shí)處理，使得發(fā)電機(jī)能夠在電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

2.3 變壓器方面

在電力系統(tǒng)內(nèi)變壓器是關(guān)鍵的配置，在當(dāng)前繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展中，變壓器方面的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用逐步增多，在具體的應(yīng)用中，應(yīng)用依據(jù)為電壓等級(jí)、變壓器容量，參考這些指標(biāo)可進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備選擇。經(jīng)由相應(yīng)的設(shè)備配置可實(shí)施差動(dòng)保護(hù)，在相應(yīng)的計(jì)算下，也就可保障其保護(hù)功能的最大化實(shí)現(xiàn)。變壓器中的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用中，主要有以下三種類(lèi)型：

接地保護(hù)。在對(duì)直接接地的變壓器實(shí)施繼電保護(hù)時(shí)，可對(duì)接地的左側(cè)和右側(cè)開(kāi)展零序電流保護(hù)，如果面對(duì)的是沒(méi)有直接接地的變壓器，則引入零序電壓保護(hù)。

瓦斯保護(hù)。這也是重點(diǎn)的保護(hù)形式，當(dāng)變壓器油箱發(fā)生了故障時(shí)，由于絕緣材料的特殊性，可能會(huì)因?yàn)殡娀》纸馀c油發(fā)生反應(yīng)生成有害氣體，當(dāng)未針對(duì)這種情況加以有效處理時(shí)，后續(xù)可能會(huì)發(fā)生爆炸等更為嚴(yán)重的事故，引起的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失是不可估量的。針對(duì)這一方面的問(wèn)題，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)可起到應(yīng)有的作用，在繼電保護(hù)裝置下，即使油箱出現(xiàn)了破壞，也能夠利用保護(hù)功能來(lái)予以保護(hù)，切斷變壓器中的電源并發(fā)送警報(bào)。

短路保護(hù)。變壓器運(yùn)行中，短路故障的出現(xiàn)頻次是相對(duì)較高的，當(dāng)遇到了這種故障時(shí)，故障對(duì)變壓器運(yùn)行的干擾是非常大的。為有效應(yīng)對(duì)這一類(lèi)型的故障，可采用繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)過(guò)電流繼電保護(hù)和阻抗繼電保護(hù)，可有效降低短路故障的出現(xiàn)幾率，維持變壓器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

2.4 母線方面

在當(dāng)下電力事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的趨勢(shì)下，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍顯著擴(kuò)大，技術(shù)優(yōu)勢(shì)也顯著提高。在母線繼電保護(hù)方面，此項(xiàng)技術(shù)也有著良好的應(yīng)用，就當(dāng)前電力系統(tǒng)中母線繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用情況來(lái)看，更多地體現(xiàn)在相位繼電保護(hù)和差動(dòng)繼電保護(hù)上。從整體來(lái)看，母線相位保護(hù)下，經(jīng)由對(duì)比相位的使用大大提升母線的可靠性，使得母線能夠在電力系統(tǒng)內(nèi)維持其正常使用，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。差動(dòng)繼電保護(hù)下，需在母線元件內(nèi)進(jìn)行電流互感器的安裝，使得在實(shí)際的工作中，即使發(fā)生了故障，電流互感器也能快速進(jìn)行切斷故障，啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

但在電流互感器的設(shè)置過(guò)程中，卻需要依據(jù)有關(guān)的規(guī)定來(lái)設(shè)置。比如，在互感器的選擇方面，應(yīng)遵循統(tǒng)一變化的要求。只有如此，才使得電流相應(yīng)互感器的作用得以實(shí)現(xiàn)；當(dāng)電流互感器按照有關(guān)規(guī)定設(shè)置好以后，需將母線側(cè)端與二次繞組實(shí)施可靠連接，保障連接遵守了相應(yīng)的規(guī)定，只有電流互感器的配置符合了各項(xiàng)規(guī)定，才能夠凸顯其功能優(yōu)勢(shì)。在母線大電流需進(jìn)行接地處理時(shí)，有關(guān)人員可根據(jù)電力系統(tǒng)的具體情況，正確采用三相連接，充分發(fā)揮繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)母線的保護(hù)作用，母線小電流接地時(shí)，為保障繼電保護(hù)的有效性，需采用兩相連接。

2.5 繼電保護(hù)設(shè)備故障檢查排除

電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)得到了有效的應(yīng)用，凸顯了其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但這并不意味著在任何情況下繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)都能夠?qū)崿F(xiàn)其保護(hù)功能，因?yàn)橐坏┰诶^電保護(hù)裝置中出現(xiàn)了問(wèn)題，即使各項(xiàng)技術(shù)正常使用，裝置的保護(hù)動(dòng)作也很難實(shí)現(xiàn)。因此，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，也需加強(qiáng)對(duì)裝置的故障排查，相關(guān)人員在日常的工作中，需重視對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的維護(hù)與保養(yǎng)，安排專(zhuān)人定期對(duì)裝置實(shí)施檢查，判定裝置的運(yùn)行是否正常。對(duì)于已出現(xiàn)的電網(wǎng)問(wèn)題，可開(kāi)展以下兩個(gè)方面的工作：

逆序檢查。部分繼電保護(hù)裝置在發(fā)生了問(wèn)題后，不影響其使用，甚至在外界存在異常時(shí)，能夠正常執(zhí)行動(dòng)作，但在這種情況下的動(dòng)作是錯(cuò)誤的，可能會(huì)引起局部斷電等問(wèn)題。通過(guò)逆序檢查，可參考計(jì)算機(jī)記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)，向前排查逐步查找故障；順序檢查，繼電保護(hù)裝置處于非正常運(yùn)行條件下，經(jīng)由順序檢查的實(shí)施，可找出裝置拒動(dòng)和邏輯故障的原因，這一部分的檢查工作中，重點(diǎn)要對(duì)絕緣層、定值、電源性能開(kāi)展檢驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜，任何一個(gè)構(gòu)成部分發(fā)生了故障，都會(huì)影響到其他部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)由繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)在其中的使用，可針對(duì)一些故障啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，減小故障造成的損失。未來(lái)的電力系統(tǒng)中，應(yīng)加大對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的推廣。