继电保护和紧急控制系统的研究

周丽芳，杨 丽，魏 蔚，范义民

（1.国网江苏省电力有限公司技能培训中心，江苏 苏州 215004；2.国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，江苏 南通 226001）

0 引 言

我国西电东送的背景下，全国联网的电网发展迅速，逐渐形成了厂网分离运行的新型电网运营模式。因此，继电保护和紧急控制系统从原则到概念都应发生转变，以更好地适应我国电网发展方向。继电保护和紧急控制系统在我国大规模互联电网运行中一直起着关键作用，特别是保障互联电网运行的稳定性和安全性[1]。为保证我国供电体系的健康发展，应注重对继电保护和紧急控制系统技术层面的深入研究，不断提升实际应用效果。

1 继电保护与安全防御系统主要问题分析

1.1 互联电网连锁跳闸问题分析

系统检修过程中，大功率传输出现单一故障并切除后输电断面会发生突然阻断情况，是继电系统有效保护电网系统和紧急控制系统中必须解决的基本问题。如果大功率输电断面发生突然阻断，将直接导致整个互联电网系统产生灾难性后果。由于系统中多条交直流线路需进行并列运行，很大程度上加大了故障连锁反应，相应地提高了跳闸可能性。如果出现简单故障问题，在基本元件的保护下，有可能会出现联锁跳闸，甚至导致互联电网系统崩溃。为保证输电断面在某一阶段联络的线路故障切除后不会发生连锁跳闸问题，需加强对新型网络继电保护装置与紧急控制系统的研究[2]。

1.2 互联电网系统常见问题及有效措施分析

为更好地适应互联电网的发展趋势，需以互联电网系统运行效率最大、系统安全系数最高、系统经济效益最强等要求为基本原则，对实现全网继电保护的紧急控制系统进行研究。

1.2.1 故障的控制

如果是系统局部区域的部分插件或元件发生故障，通过扰动识别进行故障切断后，应在局部采取有效消除措施，尽量避免对此区域外整个系统造成干扰，即该将故障控制在一定范围，避免故障扩散至系统其他区域[3]。

1.2.2 元件故障控制

如果是系统之间或者输电断面区域的元件发生故障，应切除故障，同时应尽量保护输电断面完整性，保证电网系统输电能力。如果出现输电能力不足的情况，应在输送两端采取有效阻断措施，以免故障发生蔓延，影响电力系统的正常运行。

1.2.3 大范围故障控制

对于影响互联电网系统多个区域运行安全的故障扰动，需在所有相应区域内采取有效控制措施，并消除扰动，避免故障在系统中蔓延，导致整个互联电网崩溃。

1.2.4 解列故障处理方式

如果出现因互联性导致故障难以消除且可能对互联电网整体产生威胁的状况，必须采取能尽快恢复联网的解列处理方式，在解列后的独立系统中对故障问题进行分别处理，消除扰动对互联电网造成的影响。

2 提高互联电网安全防御能力的主要途径

2.1 建设全面网络保护系统

继电保护中包含的设备部件相对较多，主要有变电器、各种电力元件及整体线路。因此，故障处理中，可能会出现功率转移的状况。如果发生设备运行功率超出额定功率，则可能引发整体电网出现问题。需对互联电网进行全面网络保护操作，利用信息技术手段实现有效保护控制，从而提高电网系统的运行稳定性和安全性[4]。

2.2 避免因励磁涌流导致误动

电网运行中，初期阶段的励磁涌流会出现最大峰值，小型变压器在经过一定周期运行后，其励磁涌流会相应减小。为提高电网防御水平，可相应延长电流速断保护动作，从而有效避免励磁涌流造成的误动。这种操作在应用过程中无需对电网系统中的装置进行任何改造[5]。

2.3 提高环网配套建设水平

环网结构通常需建设在电缆网络基础上，应从多个方面对继电保护能力的提高进行考虑，以便更好地实现对故障的快速隔断，最快速度恢复电力供应。环网建设中，应结合配电系统自动化建设情况，从而提高继电保护系统的运行能力。具体实施中，还应对电网实际建设情况进行综合评价，以保证环网建设的合理性。

2.4 有效防止电流互感器饱和问题发生

为进一步保障继电保护系统的安全运行，应防止电流互感器出现饱和问题。有效防护措施可参照以下方式。首先，需严格遵循速断保护基本原则。高压电动机在启动阶段的瞬时电流能达到额定电流倍数以上，如果在启动阶段超过了设定限值，就可认定出现了故障，必须及时采取相应措施进行保护操作。其次，需合理控制电流互感器的电压，充分考虑线路短路时电流互感器出现的饱和问题，结合问题制定措施。最后，需采用科学方式尽量减少电流互感器存在的负载阻抗问题，预防电流互感器出现饱和现象；应尽量减少电流互感器二次侧使用的电缆长度，并适当增加电缆截面[6]。

2.5 对继电保护相关设备进行定期检修

为准确判断继电保护装置中插件和元件是否出现故障问题，可替换为相同的无故障插件和元件，并进行测试。该处理方式能尽快缩小故障范围，方便查找故障原因，是较常见的保护装置内部故障排除法。如果继电保护相应插件发生故障，可使用备件对内部回路较复杂的单元继电器装置进行替换，替换后如果故障解除，则说明此元件故障或损坏。操作过程中，应注意以下问题。首先，操作时应对运行中的插件和继电器采取安全保护措施。例如，一些插件替换时需先行关闭电源，纵联保护装置应退出对侧保护状态等。其次，需先行确认替换插件的相应程序、跳线及平和定值芯片等是否一致，确定无误后，才能进行替换操作。最后，如果使用的是同一厂家的继电产品，需进行外部加电压操作，确认极性一致后，才能进行替换操作。

2.6 智能解列系统设计的应用

当发生紧急控制系统或者继电保护都无法及时处理的系统故障时，互联电网就会出现失衡的工作状态。解决此种故障的合理措施为通过设计智能解列系统，将互联电网进行分解处理，对每一个解列系统进行功率平衡的合理调整，从而避免电网系统发生瘫痪或崩溃等重大事故。解列系统通过使用智能技术进行控制和操作，可避免因功率发生变化而导致电网运行出现问题。

3 结 论

电力系统中，继电保护可较及时地反映电力设备当前的运行状况，并能及时切除发生故障部分，将故障对电力系统造成的不利影响降至最低。继电保护功能还可提升电网运行中的事故分析能力和事故处理能力。相关工作人员能通过观察了解监测录波装置运行情况和危机保护情况。继电保护和紧急控制系统，可迅速判断故障，并做出继电保护动作，以提高电力系统的调度水平、运行水平及管理水平。