电力系统中继电保护自动化技术的应用研究

时间：2024-11-06

葛彦昭

（许继电气股份有限公司，河南许昌 461000）

电网系统的运行必须根据用电需求不断调整，否则会因故障而导致安全事故的发生，给企业造成巨大损失。因此，必须优先解决用电需求的问题，保证电力系统的稳定运行。所以，通过研究继电保护自动化技术的应用，解决可能引起故障的继电保护装置存在的问题。

1 继电保护策略

继电保护技术的应用始于20世纪60年代，随着科学技术的推广，继电保护技术功能得到了改善。自动化技术的出现始于20世纪90年代，主要涉及三个要素。

（1）计算机

计算机运算以及逻辑处理能力极强，可以时刻监测设备的运行状态，精准检测各项参数。

（2）终端控制

终端控制及其安装在变电站内，它负责保护记录仪的接口，以获得最及时的用电信息，检测电力系统的运行状况并生成故障报告，同时也负责接收事故报告，并及时监控技术人员的工作状态，同时及时监控和上传各种异常情况。

（3）网络及调度支持

继电保护需要网络连接和调度的支持，这样才能实现资源共享，确保系统不被故障所影响[1]。

2 技术应用

（1）线路接地保护

电网系统布线非常复杂，接地方法存在很大的差别。电网系统的接线方式主要分为高电流和小电流两种类型。在前者的接地方法中，处理电网系统出现故障的方法是切断电源，后者则确定所述的继电装置发送的报警信号，确定出现的故障，同时在一定的时间对电网系统出现的故障尽快处理。

如果当前的接地架构是一个单相的接地结构，可以视为A相接地，接地点会流过B，C电容器和所述的零相电流。经过分析，A相电压呈现关闭状态，故障电流压降为0。根据B相电压的分析，可以得出该状态下的小电阻电压非常小，可以直接忽略。

三相电压的线电压值是相对来讲对称的，其相电压值大约是后电压值的两倍。因此，可以在特定计算的过程中选择对称分量方法，并且可以推断出相位的实时方向。因此，在发生故障时，在A相接地的情况下，线路故障和接地故障会同步跳闸。因此，必须根据接地故障的类型选择适当的保护措施，主要包括以下几点。

①零相功率。接地故障发生时的功率方向变化，零相功率电流相对稳定，波动不严重，能够预测电网系统出现的故障，而且可以保护系统的稳定运行。

②零序电流。在系统线路出现故障时，零序电流会短时间内迅速增加，继电保护装置可以在一定时间内切断电源。

③零序电压。零序电压主要发生在系统运行的过程中，因此，需要根据继电保护设备发出的报警信号进行处理。因此，工作人员应详细观察电压表，并根据显示值了解故障特征。通常，低于正常值的电压值表示发生了接地故障，因此，必须尽快处理故障[2]。

（2）变压器继电保护

变压器的保护主要包括以下几项要点：

①短路保护

短路保护分为两种不同形式的阻抗和过流，前者主要是阻抗分量。该部件根据操作时间的长度确定是否需要切断电源，从而可以实现保护电压装置的目的。后者主要是指在电流元件中安装继电器装置，电流元件根据运行时间确定是否需要切断电源。

②油箱保护

当变压器油箱的温度偏离正常状态时，绝缘材料会出现油气分解的现象，此时会产生有毒气体。因此，需要通过气体保护启动保护装置切断电源，并发出警报信号以提示工作人员尽快检测并处理故障。

③接地保护

根据变压器是否接地进行不同的处理。如果没有接地则选择零序电压，并在接地时选择零序电流。

④发电机继电保护

由于发电机与电力系统的运行安全密切相关，因此，必须保护发电机的继电设备。当发电机短路时，故障部件的温度变得高于正常值并且绝缘层损坏，因此，必须在绕组之间安装继电保护装置，使定子绕组始终处于稳定的运行状态。另外，如果单相接地电流存在偏差，则需要将相位与继电保护设备的中心点相匹配，以达到垂直差动保护的目的。

（3）备用保护

备用保护的主要形式是防止过压，以防止设备发生故障，尤其是在负载较低时，这种类型的保护可以防止由于短路故障而导致损坏发动机并在低负载的条件下自动关闭电源，并以报警的形式反馈给工作人员以便于技术处理故障。

（4）母线继电保护

母线保护分为两种不同的类型。

①相位保护可以提高母线的可靠性。

②差动保护。由变压器连接到母线元件的操作模式可以将连接的终端和绕组附加在该继电保护装置中，所述安装位置为母线差动单元。对于大电流和小电流的两个不同的接地方法，通常采取三相和两相的方法。电站驾驶员在操作的过程中，通过220kV变压器恢复操作测试，但有绝缘开关在一个特定的操作过程中是关闭状态，因此，总开关被接通需要在220 kV保护电压的情况下进行操作[3]。