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【摘要】在科學(xué)技術(shù)水平提高和現(xiàn)代化社會發(fā)展的共同作用下，電力資源成為我國生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域發(fā)展中不可或缺的資源之一，電力系統(tǒng)也因此被視作重要的供應(yīng)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)本身就是大型且安全隱患較多的作業(yè)系統(tǒng)，因此，對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)十分關(guān)鍵，并且難度很大。基于此，論文分析了繼電保護(hù)技術(shù)的相關(guān)概念，匯總了電力工程繼電保護(hù)故障的成因，隨后探究了電力工程繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用原則，最后分析了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，以供相關(guān)人士交流參考。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

1引言

當(dāng)前，電力資源是人們生產(chǎn)生活中不可或缺的重要資源，供電系統(tǒng)也成為保證人們正常生活和穩(wěn)定生產(chǎn)的主要能源系統(tǒng)，電力系統(tǒng)中的任何部位出現(xiàn)安全隱患都會影響整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至引發(fā)大面積停電現(xiàn)象。由此可知，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)工作十分重要和關(guān)鍵。隨著電力系統(tǒng)的改革和創(chuàng)新，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)和維修工作的難度日漸提升。繼電保護(hù)是在這種背景下提出的新型保護(hù)方式，改善了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)保護(hù)方式的缺陷和不足，融合了幾種電力系統(tǒng)保護(hù)方式的優(yōu)勢，在現(xiàn)代供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中發(fā)揮了重要作用。

2繼電保護(hù)技術(shù)概述

2.1繼電保護(hù)技術(shù)的概念

繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用實質(zhì)上是繼電保護(hù)器在發(fā)揮作用的過程，繼電保護(hù)器由開關(guān)、電流感應(yīng)器等構(gòu)件組成。在電流感應(yīng)器感知到電流異常之后，會自動把主回路切斷來保證設(shè)備不受到損壞和工作過程中不造成人員損傷。繼電保護(hù)器主要具有2種功能，即過載保護(hù)和電流短路保護(hù)，一般會在設(shè)備產(chǎn)生漏電故障時自動啟用保護(hù)功能，從而避免意外事故的發(fā)生[1]。

2.2繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用背景

如果不正確使用熔斷電阻絲，實際運(yùn)用的電流量超過了承載值，這時流經(jīng)導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的熱量會將外表的絕緣層融化，這時就容易造成故障隱患。如果在日常工作中對器材的損壞較為嚴(yán)重并且沒有及時檢查和發(fā)現(xiàn)損壞情況，就容易影響電流的正常使用，容易造成安全隱患，從而引發(fā)安全事故，威脅人員安全。此時，繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用十分必要。

2.3繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理

繼電保護(hù)技術(shù)是應(yīng)用在設(shè)備漏電故障發(fā)生之時保護(hù)設(shè)備和保證安全工作的手段，因此，為更好地應(yīng)用這項技術(shù)，相關(guān)人員需要了解它的工作原理。繼電保護(hù)技術(shù)實質(zhì)上是繼電保護(hù)器對于設(shè)備出現(xiàn)漏電故障時利用其過載保護(hù)和短路保護(hù)的功能避免工作過程中安全事故的發(fā)生。在建筑電力系統(tǒng)工作過程中，因為使用電力系統(tǒng)的設(shè)備和環(huán)節(jié)過多，所以稍有不慎就容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。然而，一般使用這些電力系統(tǒng)設(shè)備的人員只是普通的建筑人員，操作不當(dāng)、檢查不及時、對實際的使用原理不了解是當(dāng)前工作團(tuán)隊中的常見問題，這極易導(dǎo)致各種漏電事故頻頻發(fā)生[2]。繼電保護(hù)器中利用其組成結(jié)構(gòu)中的電流感應(yīng)器，在感知電流異常時，保護(hù)器會自動關(guān)閉開關(guān)從而進(jìn)行斷電。一般的電力系統(tǒng)設(shè)備在電流輸入的地方會安裝繼電保護(hù)器，通過導(dǎo)線一端接入電流感應(yīng)變壓裝置，斷電的開關(guān)安裝在導(dǎo)線的在另一邊，以便在電流通過時及時感知異常，從而阻斷異常電流對設(shè)備的損壞。

3電力工程繼電保護(hù)故障的成因

3.1人為原因造成的故障問題

在電力工程中，技術(shù)人員往往會遇到一種情況，即根據(jù)事故報警裝置顯示繼電保護(hù)發(fā)生了故障問題，但是找不到導(dǎo)致這一故障發(fā)生的源頭[3]。另外一種情況就是繼電保護(hù)機(jī)械停止工作，事故報警裝置卻沒有提前預(yù)警，這就使得技術(shù)人員未能判斷故障產(chǎn)生的緣由和過程。然而，根據(jù)以往數(shù)據(jù)顯示這幾種故障情況的產(chǎn)生都是由于各種各樣的人為原因，如職工在工作崗位中不集中注意力、沒有采取及時有效的解決措施、操作不當(dāng)?shù)取Ｒ坏┏霈F(xiàn)這種人為原因?qū)е碌墓收?，技術(shù)人員一定要在第一時間將情況如實向管理人員匯報，以此來保障故障解決的效率。部分情況下，電力工程單位會發(fā)生一種故障情況就是電壓失常，這種故障情況在發(fā)生時檢測其開關(guān)等主要裝置均不會排查到任何異常情況。但是技術(shù)人員會因主觀原因?qū)е屡凶x不到位，進(jìn)而導(dǎo)致故障處理方法不當(dāng)，容易造成各種安全隱患。

3.2輔助工具應(yīng)用不到位造成的故障問題

一般情況下，技術(shù)維修人員在解決電力工程繼電保護(hù)故障問題時，會通過以往的故障匯總信息庫、機(jī)械報警裝置等要素來判斷故障發(fā)生的原因，并確定故障處理的方法。電力工程管理人員會安排專門的負(fù)責(zé)人員來對繼電保護(hù)器進(jìn)行定期排查，如果系統(tǒng)存在故障問題，可以對系統(tǒng)進(jìn)行針對性維修檢查，這種情況和繼電保護(hù)機(jī)械異常是無關(guān)的。然而，一旦排查到繼電保護(hù)機(jī)械出現(xiàn)了異常情況，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)先做好故障表現(xiàn)特征的信息備案，先規(guī)劃出解決故障問題的方案再實施正確的解決措施，以此來降低故障問題造成更大損失的概率。在電力工程單位中，各種機(jī)械裝置能夠作為技術(shù)人員檢查繼電保護(hù)機(jī)械的輔助工具，因此，技術(shù)人員必須充分發(fā)揮這些機(jī)械裝置的優(yōu)勢作用，以此來提升故障判斷的準(zhǔn)確性和故障解決的效率。在繼電保護(hù)機(jī)械發(fā)生故障問題時，這時觀察檢測裝置就會發(fā)現(xiàn)很多數(shù)據(jù)顯示正常，出現(xiàn)這些情況的原因是相應(yīng)的負(fù)責(zé)人員沒有做到實時監(jiān)測繼電保護(hù)機(jī)械的工作情況，未發(fā)揮輔助工具的作用，同時，并未做好日常數(shù)據(jù)的記錄，這時技術(shù)人員就會誤判繼電保護(hù)故障問題發(fā)生的原因，進(jìn)而引發(fā)更加嚴(yán)重的故障問題。由此可見，一旦繼電保護(hù)出現(xiàn)任何故障問題，技術(shù)人員必須對整個系統(tǒng)進(jìn)行整體綜合排查，以此來提高事故處理的質(zhì)量[4]。

4電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用原則

繼電保護(hù)技術(shù)是使得電力系統(tǒng)設(shè)備能夠正常運(yùn)行的手段，那么面對大量使用電力系統(tǒng)設(shè)備且用電環(huán)節(jié)多、大規(guī)模生產(chǎn)的電力企業(yè)來說，更應(yīng)該注重這項技術(shù)的使用原則。

4.1三段式繼電保護(hù)原則

在電力系統(tǒng)工作時，流過電流感應(yīng)器的電流有相反的方向和相同的大小，這就說明電流是正常的，繼電保護(hù)器并沒有工作。一般來說在這種情況下，感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通數(shù)值為零，且斷電開關(guān)沒有啟動。而如果一切情況相反，流過感應(yīng)器的電流有相同的方向，感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通的數(shù)值不為零，且其中電流大小數(shù)值相等，斷電開關(guān)工作，這就是設(shè)備在漏電故障情況下自動啟用繼電保護(hù)器的征兆。

4.2接零保護(hù)原則

一般電力系統(tǒng)設(shè)備如果存在導(dǎo)線外露的情況，管理人員會安排設(shè)備人員對接線采取接零保護(hù)，主要針對器材中帶有金屬的部分。一般接零保護(hù)時，只是配備保護(hù)的零線而不是熔斷電阻絲。另外，開關(guān)不會安裝在次要的保護(hù)零線上，接地保護(hù)零線和接零保護(hù)零線也不會安裝在一起，這樣能夠保證繼電保護(hù)器的安全使用。

4.3接地保護(hù)原則

為有效避免使用的電力系統(tǒng)裝備接地效果受到影響，技術(shù)人員應(yīng)該遵循接地保護(hù)原則。在大型軌道工具作業(yè)時，接地處理和3個以上的接地點是必備的，另外，1~4Ω是電力系統(tǒng)連接節(jié)點處可控的電阻率范圍。接地保護(hù)是應(yīng)用在電力系統(tǒng)設(shè)備導(dǎo)線外露的情況下，主要是在外露的導(dǎo)線并沒有產(chǎn)生電流的情況下對其進(jìn)行接地保護(hù)，從而使得工作人員在觸碰外露導(dǎo)線時不會出現(xiàn)安全事故。這是任何金屬外殼和裝備進(jìn)行接地處理時的必要措施，這樣能保證每一個工作環(huán)節(jié)的工作人員在接觸金屬外露的部分時不會造成故障問題[5]。

4.4繼電保護(hù)器的安裝原則

①額定的繼電保護(hù)時長。一般來說，針對不同等級的支干線額定的繼電保護(hù)時長不同，一級的支干線相較于平常的保護(hù)時長會相差0.2s，而三級的額定保護(hù)時長則與其相差0.4s。②針對不同等級的支干線來說，額定的繼電保護(hù)電流大小也不同，主要在0～300mA的數(shù)值范圍根據(jù)不同等級的支干線分別調(diào)節(jié)。

5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢

5.1網(wǎng)絡(luò)化

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展推動了社會各個領(lǐng)域的變革，例如，技術(shù)領(lǐng)域、政治領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，等等。國民的數(shù)據(jù)信息通信工具就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且在新時代占據(jù)了重要的支柱性地位，促使國民生活生產(chǎn)的情況出現(xiàn)了本質(zhì)轉(zhuǎn)變，其對工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生了很大程度的影響，也使得該行業(yè)具備了有力的通信保障。近期，基于縱聯(lián)差動保護(hù)的繼電保護(hù)設(shè)備在新時代占據(jù)了重要的地位，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行提供了保障。雖然繼電保護(hù)主要的作用是體現(xiàn)在排除問題配件與降低安全事故影響等方面，但是該裝置的作用并不僅限于此。在20世紀(jì)末，國內(nèi)某大學(xué)專門為三峽水壩的回路母線研發(fā)出了一類分布型母線保護(hù)設(shè)備，這一設(shè)備是將傳統(tǒng)的集中型母線保護(hù)劃分為不同的母線保護(hù)。技術(shù)人員會在不同回路的保護(hù)屏當(dāng)中安裝這些保護(hù)單元，單元之間會留有一定的空隙，不同保護(hù)單元之間是通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接的，這一網(wǎng)絡(luò)會將回路的所有保護(hù)單元構(gòu)建成為一個完整的體系。各個保護(hù)單元會按照該回路的電流量以及由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所得到的其余回路電流量作為參考依據(jù)，從而計算母線的差動保護(hù)數(shù)值。當(dāng)結(jié)果得出是母線發(fā)生了故障問題，那么繼電保護(hù)裝置就會將該回路的斷路器隔離，排除故障線路。當(dāng)外部發(fā)生故障問題時，任一保護(hù)單元計算結(jié)果均顯示為外援故障，所以不會發(fā)生任何反應(yīng)。相較于傳統(tǒng)的集中型母線保護(hù)技術(shù)來說，當(dāng)前這一類通過計算機(jī)所實現(xiàn)的分布型母線保護(hù)技術(shù)能夠為電力保護(hù)系統(tǒng)提供更加穩(wěn)定的技術(shù)保障。

5.2智能化

隨著新型電子芯片的研發(fā)和新興技術(shù)的快速發(fā)展，繼電保護(hù)裝置的智能化水平不斷提升。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如，在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一種非線性問題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動。如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其他方法如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快[6]。天津大學(xué)從1996年起便開始研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)，已取得初步成果?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

5.3綠色化

近年來，國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展速度不斷加快，國民的生活水平也日漸提升，能夠享受到越來越好的物質(zhì)條件。然而，在經(jīng)濟(jì)水平高速提升的同時環(huán)境問題日益凸顯?，F(xiàn)階段，國內(nèi)的污染情況越來越嚴(yán)重，資源浪費(fèi)問題也越來越嚴(yán)峻，國家對環(huán)保節(jié)能的關(guān)注度提升，相關(guān)部門出臺了很多環(huán)保相關(guān)的政策和節(jié)能策略。由此可知，未來社會將會朝著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的方向發(fā)展，由此還誕生出了環(huán)保產(chǎn)品的概念。無論是從設(shè)計、生產(chǎn)、研發(fā)、運(yùn)用等角度來看，繼電保護(hù)裝置都和保護(hù)環(huán)境、國民健康發(fā)展的需求相關(guān)。

5.4一體化

在實現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)計算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機(jī)，是整個電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運(yùn)行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，即實現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化[7]。

6提升繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果的有效方法

6.1配備專業(yè)技術(shù)人員

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)處在不斷發(fā)展的狀態(tài)當(dāng)中，并且繼電保護(hù)技術(shù)尤為重要，對于工作人員的素質(zhì)提出了較高要求。相關(guān)部門需要聘請專業(yè)的技術(shù)人員，并且組織對于工作人員的專門培訓(xùn)，使其掌握繼電保護(hù)技術(shù)的理論知識和操作原理，從而在電力系統(tǒng)工作中重視繼電保護(hù)技術(shù)的準(zhǔn)確運(yùn)用和電力系統(tǒng)設(shè)備的定期排查，從而提高人員素質(zhì)，促進(jìn)工作安全有效開展[8]。

6.2重視繼電保護(hù)器

繼電保護(hù)器是繼電保護(hù)技術(shù)中主要應(yīng)用的設(shè)備，其使用種類和作業(yè)場所的環(huán)境都會對其正常使用產(chǎn)生影響。電力企業(yè)應(yīng)該將繼電保護(hù)器安裝到固定電源處且遠(yuǎn)離對電力系統(tǒng)產(chǎn)生安全隱患的因素，從而保證繼電保護(hù)器的正常使用。另外，安裝具有報警器的繼電保護(hù)器是必要的，這使得電力企業(yè)中的工作人員可以及時通過警報發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和安全隱患，從而提升供電工作的質(zhì)量。

7結(jié)語

綜上所述，國內(nèi)的繼電保護(hù)技術(shù)歷經(jīng)了4個發(fā)展階段，由于科學(xué)技術(shù)與供電體系的快速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也朝著多個方向發(fā)展。具體表現(xiàn)為朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化的方向發(fā)展，這使得相關(guān)行業(yè)的人員面臨著更加復(fù)雜的問題，但也推動了繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展。

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作者：王俊星   單位：中國水利電力對外有限公司