电力系统自动化继电保护技术探析.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 42 电力系统自动化继电保护技术探析 王永鹏 山西兴能发电有限责任公司，山西 太原 030200 摘要：摘要：电力系统自动化继电保护技术在电力系统的安全运行中发挥着重要的作用，它不仅能够保障电力系统的稳定运行，而且还能够避免因继电保护技术的故障而对整个电力系统造成严重的影响。因此，在电力系统运行中，必须要保证继电保护技术的稳定性，这样才能够使整个电力系统在运行中可以更好地发挥出其应有的作用。本文主要分析了电力自动化继电保护技术，供同行参考。关键词：关键词：电力系统；自动化；继电保护技术 中图分类号：中图分类号：TM77 1 概述 在我国社会经济发展的过程中，电力作为一种不可或缺的能源，对国家经济的发展起着举足轻重的作用。目前，我国的电网规模不断扩大，同时电网中所包含的内容也在不断增加，这就要求电网管理人员要对整个电网进行有效的管理。在电力系统的运行中，继电保护技术发挥着举足轻重的作用。随着科学技术的进步，电网的发展与完善，需要有更好的继电保护技术。如何提高继电保护技术的可靠性，提高继电保护技术的可靠性，是当今电网管理者必须面临的课题。电网自动继电保护技术的目的在于在电网出现故障时，能够迅速有效地对其进行处理，以保证电网的安全稳定运行。2 继电保护基本原理 在我国目前电力系统中，应用最多的继电保护技术主要包括主保护、后备保护、速断保护和过电流保护等。在主保护中，其主要是由电流互感器来完成的；在后备保护中，其主要是由电压互感器来完成；在速断保护中，其主要是由断路器来完成的；在过电流保护中，其主要是由电流互感器和熔断器来完成的。在实际生产中，电网故障种类繁多，要求对各种故障采取相应的保护措施。3 保护装置的组成结构 保护装置的组成结构主要包括 CPU、通讯接口、输入/输出模块、电源及直流电源等。保护装置的 CPU是整个装置中最重要的部分，它决定了整个装置的功能，也是整个装置的核心部分。它直接影响着设备的运行，是设备的中心环节。在硬件方面，CPU 主要包含了以下内容：数据采集、处理、逻辑判断以及执行等。主要包括：输入/输出控制、运行管理及通信等。为了保证整个继电保护装置的运行效率和可靠性，在硬件配置时一般将 CPU 的处理速度作为其重要标准。在 CPU 中，除了能够完成内部运算外，还具有其他的一些功能，如：将信息处理与故障识别结合起来；通过通讯接口将一些实时数据传输给后台进行处理；通过通信接口与上位机进行交互，将数据显示于上位机中。如果在软件配置方面能够满足继电保护装置的要求，那么其就可以正常工作。在继电保护装置中，输入/输出模块是整个装置最重要的部分。它不仅能够完成信息的采集与处理，而且还可以通过其输出端口与上位机进行交互。在实际应用中，输入/输出模块一般都会采用多路选择器。它能够同时接收来自 CPU、通讯接口等方面的数据信息并进行相应处理。其中最常用的就是 CAN 总线接口，它能够将数据信息通过 CAN 总线传送至上位机中。在该方式下，可以根据实际情况对输入/输出模块进行合理配置。通常情况下，该模块的配置有三种：第一种是 CAN 总线接口；第二种是以太网接口；第三种是串行通信接口。其中，电源部分一般包括：交流电源和直流电源两部分。交流电源主要包括：发电机、变压器、断路器、母线等设备中产生的电源；直流电源主要包括：断路器、隔离开关等设备中产生的直流电。在实际应用中，交流和直流电源一般都会采用混合供电方式，中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 43 这一方式可以有效减少供电系统中存在的噪声及谐波等问题对整个装置造成的影响。在继电保护装置中，当保护装置出现故障时，保护装置就会发出报警信号。而报警信号一般包括两种形式：一种是警号报警；另一种是复位报警。当出现警号报警时，保护装置会发出相应的警号信号；而当出现复位报警时，保护装置则会发出相应的复位信号。在实际应用中，复位信号与警号报警信号有时会同时出现。但是当出现复位报警时，其通常会采用先发出警号报警信号后再发出复位信号的方式进行处理。在继电保护装置中，为了使其可以实现对整个电力系统运行情况的全面掌握，一般都会在其内部设置监控单元以及各种监控模块等。在监控单元中主要包括了故障录波器、数据采集器、故障录波器等；在监控模块中主要包括了故障录波器、数据采集模块以及故障指示器等；在监控模块中主要包括了故障指示器以及故障录波器等。4 故障录波技术 故障录波技术是电力系统中最为常用的一种技术，它可以有效地记录电力系统运行过程中出现的各种故障，并且还能够通过故障录波来对电力系统的安全性能进行分析，从而保证了电网的安全稳定运行。由于电网运行中出现了各种各样的故障，故障录波技术也得到了快速地发展。在实际应用过程中，故障录波技术主要分为两种类型：第一种类型是静态录波技术，第二种类型是动态录波技术。第一种静态录波技术是指在电力系统发生故障时，将录波数据记录在计算机当中，然后再将计算机同传统的继电器进行连接，通过这些方法，可以分析并解决电网中存在的各类故障。该方法的优势在于能迅速地对电网运行中发生的各类故障进行记录，但也有其不足之处。首先是因为这种技术无法对电力系统出现的各种故障进行全面地分析和处理，其次是因为在对故障进行处理时，需要通过继电器进行相应的操作和控制，这样不仅会造成电力系统运行中出现大量的能源浪费现象，而且还会增加整个电力系统在运行过程中的故障率。因此，为了更好地保障电力系统在运行中的安全性和稳定性，必须要不断地对故障录波技术进行创新和完善。第二种类型是动态录波技术，这种录波技术是指在电力系统发生故障时将其记录下来并将其存储到计算机当中。它的优势在于：第一，它能对电网运行中所发生的各类故障进行综合分析与处理，第二，它能对电网运行中所发生的各类故障进行自动探测与诊断。并实现了对故障的自动诊断与分析。第三，因为这一技术在实施过程中，会耗费大量的人力、物力，因此其发展受到了一定的限制。由于录波设备本身存在着一定的缺陷和不足之处，所以为了更好地实现电力系统自动化继电保护技术的发展和创新，必须要不断地对录波设备进行完善和优化。首先，要加强对故障录波设备自身性能的研究。只有不断地对故障录波设备本身进行优化和完善，才能使其在实际应用中能够发挥出更大的作用。其次是要加强对故障录波设备与相关数据处理软件之间结合情况的研究。5 微机保护 随着国家电力工业的不断发展，微机继电保护被越来越多地应用于电网。微机保护可以根据用户需求和系统故障发生的特点，实现自动检测、报警和处理，从而保证电力系统的安全运行。微机保护具有以下几个特点：（1）功能强大，扩展性好。微机保护与传统保护相比，具有更强的功能。它可以同时满足不同用户的不同需求。微机保护可以对各种电气参数进行实时采样，并可实时进行数据处理和计算分析，然后以图形和报表的形式显示出来。同时，微机保护还具有一定的自检能力，可以进行逻辑判断、比较、逻辑选择和逻辑控制等功能。（2）可靠性高，稳定性强。微机保护在运行过程中不会出现故障，并且故障率低。在这种情况下，微机保护可以根据用户需求完成各种复杂计算和判断工作，并最终以直观的图形和报表形式显示出来。（3）体积小、重量轻、功耗低。微机保护硬件电路简单，可靠性高，功耗低。采用标准工业接口模块和通信接口模块与计算机相连，便于维护和升级。与传统的继电器相比，微机保护体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、安全性好等优点。中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 44（4）方便运行维护和管理。微机保护的操作维护简单方便，无需专业人员进行日常维护，只需定期对数据进行查看和修改即可。而且当发生故障时只需要更换一个接口模块即可完成故障处理工作。（5）性能价格比高。微机保护不仅具有很强的功能和稳定性，而且还具有较好的性价比。微机保护可以与其他设备进行连接，如 PLC、自动控制系统等。微机保护成本低、性价比高、性能优越等优点使其在电力系统中得到广泛应用和普及。6 电子式互感器的应用 电子式互感器是一种新型的测量设备，其主要是利用了光，电两种媒介的特点，将一次侧的电压和电流转化为二次侧的电压和电流，这样就能够避免因一次侧产生的磁场而对二次侧设备造成影响，同时还能够使二次设备的二次负荷降低。与传统的互感器相比，电子式互感器具有以下优势：（1）其测量精度较高。电子式互感器应用了数字电子技术，并利用了光作为媒介，不仅能够实现对一次侧电流和电压的测量，而且还能够保证二次侧电流和电压的精度，从而确保了整个继电保护装置在运行过程中的准确性。（2）其使用范围比较广泛。与传统的互感器相比，电子式互感器应用范围较广，可以应用于不同类型的电压、电流等不同电压等级下。（3）其可靠性比较高。由于电子式互感器不需要使用铁芯材料和磁芯结构，因此具有较高的可靠性。（4）其测量结果比较准确。由于电子式互感器所采用的是数字电子技术，因此可以在很大程度上提高其测量结果的准确性和可靠性。（5）它的抗干扰性较好。电子型变压器无铁心材质、铁心结构等问题，具有更好的抗干扰性，能很好地抑制信号的干扰。7 综合自动化系统在电力系统中的应用（1）二次回路的综合自动化系统。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，电网的容量和结构日益复杂，对电网的运行提出了更高的要求。所以，要保证电网的安全可靠运行，就需要不断地提高电网的自动化水平。在综合自动化系统中，二次回路是其重要的组成部分之一，因此，为了使二次回路能够更好地适应电力系统运行要求，就必须要加强对其保护。（2）保护测控一体化。传统的继电保护装置不仅体积较大，而且还会对电网造成一定程度上的影响。在该技术中应用了综合自动化系统之后，就可以有效地解决传统继电保护装置的不足之处。具体而言，在该技术中应用综合自动化系统之后，不仅可以对电力系统运行过程中的数据进行有效地采集和处理，而且还可以将数据信息进行有效地传输和存储。此外，在该技术中应用了综合自动化系统之后还可以对电网运行过程中的各个环节进行有效地监控和管理。（3）故障诊断。在电网运行中，故障的发生在所难免。当电网在运行中发生故障时，必须立即采取有效的措施来应对。然而，当其发生故障时，将给整个电网带来很大的冲击。为此，需要加强对电网的监控与管理，才能及时发现电网的故障，并采取有效的措施来解决。通过对电力系统的集成控制，实现了对电力系统中各类故障的监控与诊断。（4）自动控制。将综合自动化技术应用于电力系统运行过程，能够有效地处理和解决电力系统中的各种问题。因此，将集成式自动控制技术应用于电网的运行，对改善电网的安全、可靠、高效、高效、稳定的运行具有重要意义。（5）人机界面。在电力系统运行过程中应用综合自动化技术之后就可以将人机界面应用到继电保护装置当中。人机界面主要是通过图形化的方式来实现对电网运行过程中各种数据信息进行处理和显示的功能。采用这种方法，不仅能够对电力系统运行中所发生的各类数据信息进行高效的处理与显示，而且能够对电力系统进行有效的监测与管理。8 结束语 总之，随着科技的进步，国家电网的快速发展，电网的安全稳定运行，对电网的安全可靠度和可靠性的要求也越来越高。当前，在电力系统中使用最多的继电保护技术是微机继电保护技术和继电保护装置，这两种技术可以更好地实现电力系统中的自动化继电保护，使得整个电力系统在运行中更加安全可靠。伴随着科学技术的持续发展，在我国电力系统的发展过程中，先进的继电保护技术也被不断地引入，这不仅可以更好地保证整个电力系统的安全运行，还可以有中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 45 效地提升整个电力系统在运行中的经济效益和社会效益，进而推动我国电力事业更好地发展。参考文献 1王治喻.继电保护自动化技术在电力系统中的应用J.中国高新区,2017(16):120-123.2王惠.电力系统中继电保护自动化技术的应用研究J.中国战略新兴产业,2017(28):221-223.3牟欣培.电力系统中继电保护自动化技术的应用与实现J.科技与创新,2015(21):34-37.4康晶晶.继电保护自动化技术的重要性及应用J.康晶晶.中国新技术新产品,2018(2):88-90.5闵世香.继电保护自动化技术的重要性及应用J.低碳世界,2019(09):210-213.