基于高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的研究

1、 基于高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的研究 內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市霍林郭勒市029200摘要：電力系統(tǒng)在整個(gè)社會(huì)的生產(chǎn)生活中具有重要意義，其主要責(zé)任是提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，從而為廣大民眾提供安全可靠的電力。本文對(duì)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：高電壓電網(wǎng)；繼電保護(hù)；可靠性隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的負(fù)載越來越大，供電范圍也越來越廣，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也越來越大、越來越復(fù)雜。繼電保護(hù)作為電網(wǎng)運(yùn)行的三大防線之一，顯得尤為重要。因此，為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，必須加強(qiáng)及提高繼電保護(hù)的可靠性。一、我國(guó)繼電保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀由于我國(guó)工業(yè)起步較晚，在發(fā)展過程中一直處于相對(duì)落后的狀態(tài)。電力系統(tǒng)的繼電

2、保護(hù)系統(tǒng)歷經(jīng)多年的發(fā)展。20世紀(jì)40年代，創(chuàng)辦了電氣保障學(xué)科和電氣保護(hù)設(shè)計(jì)，以及繼電保護(hù)制造業(yè)和電機(jī)保護(hù)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。20世紀(jì)50年代初，晶體管電保障的研究興起，在20世紀(jì)60、80年代得到了廣泛應(yīng)用。從20世紀(jì)70年代中期后，人們開始分析集成運(yùn)算放大器的集成電路保障，到80年代初，產(chǎn)生了替代晶體管保障比較完備的系統(tǒng)。我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)從20世紀(jì)90年代進(jìn)入計(jì)算機(jī)保障時(shí)代，研發(fā)了計(jì)算機(jī)保護(hù)軟件。由于計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在繼電保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，使我國(guó)的繼電保護(hù)系統(tǒng)正逐步向智能化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。二、高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性研究繼電保護(hù)可有效監(jiān)測(cè)電力網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)相關(guān)設(shè)備，電網(wǎng)正在向計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展，

3、今后還會(huì)日益網(wǎng)絡(luò)化，它將保護(hù)和測(cè)量，包括控制、通信等融為一體，這是繼電保護(hù)未來的發(fā)展方向。為了了解高電壓電網(wǎng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，有必要使用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電及正常供電，包括日常輸配電等設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù)被收集和整合在一起，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)這些信息，可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控保護(hù)功能的目的，或?qū)ΡＷo(hù)定值進(jìn)行修正。在過去，電網(wǎng)模型可分為總線型、星型、環(huán)型線路三種。線型模式的特點(diǎn)過于單一，所有潮流點(diǎn)只會(huì)在同一方向，因此提出了電流保護(hù)策略。例如，最常用的方法是距離保護(hù)，此方式廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。過去高電壓電網(wǎng)最常見的兩種結(jié)構(gòu)是線性和星型，目前更多采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)

4、狀結(jié)構(gòu)的每一個(gè)點(diǎn)都可當(dāng)作一個(gè)電源點(diǎn)，也稱為用戶點(diǎn)，可見其線路潮流可朝不同的方向。分布式電源也屬于網(wǎng)狀電網(wǎng)中的某一點(diǎn)，是系統(tǒng)的一部分。這類網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是微網(wǎng)最常用的運(yùn)行機(jī)制，但很難確定其運(yùn)行方式。這樣系統(tǒng)的運(yùn)行阻抗就會(huì)出現(xiàn)明顯的易變性，并且可能會(huì)影響過流保護(hù)和距離保護(hù)。因此，傳統(tǒng)電網(wǎng)和高電壓電網(wǎng)都應(yīng)增加一種保護(hù)方案，從而使電網(wǎng)維持相同的運(yùn)行方式，進(jìn)而保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。三、高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性影響因素1、人為干擾因素。電網(wǎng)需大量的技術(shù)人員及運(yùn)行人員協(xié)同工作，有些技術(shù)人員缺乏專業(yè)知識(shí)，對(duì)繼電保護(hù)裝置原理不熟悉，因而不能準(zhǔn)確檢修出設(shè)備的具體問題，或發(fā)現(xiàn)問題所在也不能及時(shí)解決。還有一些運(yùn)行人員，由于缺乏

5、操作知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況不熟悉，在操作中容易發(fā)生誤碰，這些均是影響保護(hù)裝置可靠性的原因。人為因素可通過培訓(xùn)等措施加以解決，電網(wǎng)需提高工作人員的安全意識(shí)及技術(shù)操作水平，減少工作失誤，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。2、外部的自然因素。外部自然因素也會(huì)影響電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行，如雷電等極端天氣。雷電天氣易產(chǎn)生雷擊事故，從而導(dǎo)致高阻抗地網(wǎng)系統(tǒng)中高頻電流的電位升高。電位升高會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置的錯(cuò)誤識(shí)別，進(jìn)而降低繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性。3、硬件系統(tǒng)裝置方面。電力系統(tǒng)主要由信道、繼電保護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備通信系統(tǒng)和二次電路等組成。這些部件的可靠性直接沖擊繼電器保障的可靠性，并對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性和可靠性有很大的影響。

6、若其中一個(gè)關(guān)鍵部件出現(xiàn)性能問題，那么整個(gè)電力系統(tǒng)將直接爆發(fā)故障。例如，繼電器保護(hù)裝置可能會(huì)因觸電而斷裂或松動(dòng)，繼電器的負(fù)載轉(zhuǎn)換操作會(huì)爆發(fā)深遠(yuǎn)故障。這些故障是由于繼電器尺寸不適當(dāng)造成的，從而嚴(yán)重影響了整個(gè)電力系統(tǒng)。4、軟件系統(tǒng)方面。若相關(guān)軟件系統(tǒng)出現(xiàn)問題，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響。若軟件出現(xiàn)問題，容易爆發(fā)拒絕繼電保護(hù)或錯(cuò)誤操作。如系統(tǒng)軟件瓦解，繼電保護(hù)裝置的邏輯認(rèn)定直接爆發(fā)，指令混亂，極大地降低信賴度，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為了確?？尚胚\(yùn)行，保障高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的傳遞系統(tǒng)，檢驗(yàn)?zāi)甓葯z查、軟件升級(jí)理論等保護(hù)裝置的功能，必要時(shí)給予完善、管理和維護(hù)。需注意的是，作為電力系統(tǒng)核心組成部分的繼

7、電器保障，其程序和邏輯應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格措施，防止黑客和病毒對(duì)高壓電網(wǎng)的毀壞。四、電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)技術(shù)1、廣域保護(hù)技術(shù)。廣域繼電保護(hù)包括兩部分:安全自動(dòng)控制及繼電保護(hù)。前者在很多情況下是面向電網(wǎng)本身的故障處理，為故障的“自行解決”提供多元化的處理技術(shù)及方法。而后者所述繼電保護(hù)技術(shù)的目的是確保繼電保護(hù)配合多元化的故障問題，使其得到根本性處理，有效提高繼電保護(hù)的整體自適應(yīng)能力。高電壓電網(wǎng)不斷創(chuàng)新，對(duì)繼電保護(hù)提出了新的要求。繼電保護(hù)不僅要有良好的自適應(yīng)能力，還要能適應(yīng)高電壓電網(wǎng)不同階段整體運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)變化。2、保護(hù)系統(tǒng)的自身重構(gòu)技術(shù)方面。高電壓電網(wǎng)的創(chuàng)新對(duì)繼電保護(hù)提出了新的要求。繼電保護(hù)不僅要有良好的

8、自適應(yīng)能力，還要能適應(yīng)高電壓電網(wǎng)不同階段整體運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)變化。在自適應(yīng)能力方面，新繼電保護(hù)還應(yīng)支持重構(gòu)。例如，在繼電保護(hù)元件嚴(yán)重失靈的情況下，高電壓電網(wǎng)能自動(dòng)尋找替換的元件，從而恢復(fù)繼電保護(hù)。至此，原繼電保護(hù)系統(tǒng)也將喪失適應(yīng)高電壓電網(wǎng)的基本能力。此時(shí)，需考慮對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行重建，這是達(dá)到預(yù)期效果的基本要求。3、智能設(shè)備和新型電子傳感器的應(yīng)用。高電壓電網(wǎng)最突出的特征是通過自動(dòng)、智能化來監(jiān)測(cè)設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。其中，有較高水平的智能控制設(shè)備，該設(shè)備能有效控制智能系統(tǒng)內(nèi)的不同元件。而電壓傳感器實(shí)際上是智能應(yīng)技術(shù)的最佳體現(xiàn)。在高電壓電網(wǎng)的日常建設(shè)中，智能傳感器應(yīng)安裝在智能設(shè)備上，從而準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù)信

9、息，綜合評(píng)估高電壓電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，以此為故障維修提供可靠的數(shù)據(jù)參考，進(jìn)而提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的自身性能。五、提高高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的策略1、構(gòu)建信息平臺(tái)。建立穩(wěn)定可靠的信息平臺(tái)，結(jié)合高電壓電網(wǎng)的基本特征，準(zhǔn)確收集狀態(tài)數(shù)據(jù)，以此為高電壓電網(wǎng)評(píng)估提供準(zhǔn)確的信息支持。在高電壓電網(wǎng)下，繼電保護(hù)平臺(tái)的建立應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為前提，以保證繼電設(shè)備的長(zhǎng)效發(fā)展。在信息平臺(tái)支持下，繼電保護(hù)能準(zhǔn)確獲取電網(wǎng)信息，進(jìn)而完成同步監(jiān)控。2、加強(qiáng)信息傳輸。電力系統(tǒng)的變革在于建設(shè)新的高電壓電網(wǎng)。顯然，高電壓電網(wǎng)將成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，高電壓電網(wǎng)的基本理論將進(jìn)入一個(gè)新的階段。為了保證繼電保護(hù)的功能，需改善信息傳輸?shù)恼w質(zhì)量。總體上,利用技術(shù)創(chuàng)新和擴(kuò)大投入來提供和諧傳輸環(huán)境,促進(jìn)電網(wǎng)分級(jí)與分層保護(hù),為電網(wǎng)傳輸提供優(yōu)質(zhì)保護(hù),進(jìn)而提供繼電保護(hù)專項(xiàng)信息共享，以適應(yīng)高電壓電網(wǎng)的變化需求。3、完善繼電保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)。針對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)暴露的問題，運(yùn)用智能傳感器能獲得準(zhǔn)確可靠的運(yùn)行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可作為繼電保護(hù)最重要的參考條件，提高設(shè)備切除故障的整體效率。在實(shí)際應(yīng)用中，由于自然環(huán)境的限制，振動(dòng)傳感器也會(huì)將自然振動(dòng)認(rèn)定為故障。因此，建立及完善繼電保護(hù)系統(tǒng)，健全人工智能分析系統(tǒng)。在故障判斷中，考慮周圍濕、溫度兩大因