电力系统继电保护可靠性问题分析

发表时间:2020/9/27   来源:《中国电业》2020年15期   作者:任洪强
[导读] 随着国内社会的高速发展,电力系统在市场的占有也越发增多
         任洪强  
         国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司 223800

         摘要:随着国内社会的高速发展,电力系统在市场的占有也越发增多,安全快速的继电保护设备也受到广泛关注。继电保护是电力系统的重要部分,也是安全有效运行的前提,其可靠性也必将成为关注的焦点。本文主要对继电保护的可靠性问题进行简单分析,促进继电保护的有效的发展。
         关键词:继电保护;电力系统;可靠性
         引言:
         国内经济的快速增长,各行各业的蓬勃发展,离不开电力系统的支持。稳定安全的电力系统是社会发展的重要基础,电力电保护的默默付出。继电保护也在各行各业中扮演着重要角色,其功能也不在局限于保护安全,更全面更智能的继电保护走进人们的生活。其继电保护的可靠性也开始受到广泛关注。
         一、继电保护技术
         继电保护的对象主要分为两类,输电线路和电气设备。通常继电保护由侦测、逻辑判断、输出三个部分组成[1]。在外部发生危险时,继电保护设备可以快速准确做出反应,从而保护电力系统的安全。
         (一)电力系统简介
         电力系统主要由电力生产、电力运输、电力的消耗组成。发电厂通过发电设备将自然中的热能、风能等其他能力转变为电能,通过升压变压器提升电压由输电线路进行运输,再通过降压变压器调制用户所使用的额定电压。电力不会凭空产生与消失,当电力过剩或不足时就需要依靠电网对电力进行调节和分配,从而确保各地区电力的消耗需求。
         (二)常见继电保护装置
         电力的安全使用离不开继电保护装置的安装,生活常见的继电保护装置主要由分为两大类。一类是入户闸刀,另一类是电器保护器。以图1为例:

图1常见继电保护线路图
         左为常见输电线路保护,将入户闸刀安装在火线上,当家庭电路发生危险时,闸刀就可以快速做出反应。具有保护输电线路不被破坏的重要作用,是结构最为简单的继电保护装置,其可以侦测线路电压变化,当电压短路增加时可以快速做出判断,并做出跳闸的输出行为。
         右为常见的加热装置线路图,其热断路器可以监测在电器工作加热时的线路温度,当加热器发生故障或过热时,热短路器可以断开停止加热,从而预防持续加热所造成的火灾等安全隐患。在大功率以及金属外壳等电器上,需要考虑到外壳带电或漏电的情况发生,所以也会增加“漏电保护器”这类继电保护装置,从而达到安全用电的目的。
         (三)继电保护技术现状
         随着技术的发展,继电保护器也不再像以前那样结构简单。经过相关科研人员的努力,继电保护器走过了电磁结构继电保护,晶体管继电保护和集成电路继电保护的路程,来到了微机继电保护的阶段[2]。
         继电保护技术不仅在电力系统中出现,也运用各大型设备的生产制造中,从而保证仪器设备的安全稳定的运行。继电保护对仪器以及人员安全起到了不可替代的作用。
         二、可靠性研究
         继电保护运用在各个方面,有方便、快捷、迅速的优点,其可靠性问题也值得去审视和分析。
         (一)继电保护可靠性指标
         在可靠性的常用衡量指标包括概率、时间、以及频率三个方面[3]。概率即指在一定的次数内,继电保护完成预定要求次数与总次数的比值。此指标可以快速的收集数据并做出分析,但该方法数据不能全面反应多种条件下的真实状况,具有一定的局限性。时间主要体现在其开始运行到发生故障时的平均时间,故障间的平均时间等。频率指一定时间内,正确判断的次数。继电保护的可靠性应该是综合三个方面参数从而对其进行判断。


         (二)继电保护风险评估
         在继电保护的研究中,需要对其风险进行评估。其风险评估中需要考虑到事故发生的概率,以及所产生的后果。在电力系统风险评估中,其建立的评估模型还不够成熟,这往往会影响评估效果。为提高风险评估水平,应该提升评估次数,综合考虑其实际运用环境和保护失败所造成后果,建立全面评估手段。
         (三)继电保护可靠性的意义
         日常生活、工业生产、仪器运行,每一个环节的正常运行,背后都有一个继电保护在默默付出。当运行中某个环节出现偏差,继电保护就会及时站出来保护。例如,在仪器运行中,出现了操作人员未曾注意到的失误,继电保护就会发现错误,及时停止运行,从而减少损失。若继电保护故障或其他原因没有发现参数的变动,那后果将变得更为严重。所以在继电保护不仅降低了灾害的发生,还使仪器线路不会受到严重损害,降低了仪器损坏维修的频率。
         作为继电保护仪器的操作人员,我们需要减少操作所带来的故障,延长继电保护设备的使用寿命。需要做到的是,规范操作仪器,定时对仪器进行清理等。继电保护不能认为是一个纠错的老师,应该将其作为安全的最后一道保障,正确认识到继电保护的意义。
         三、继电保护发展趋势
         随着需求的逐渐增加,致使继电保护要求也逐渐严苛。继电保护技术不再单单的运用于电力的运输,更开始走向各电器的内部,用于保护电器正常运行。继电保护也逐渐朝着数字化、一体化、智能化的方向发展。
         (一)数字化
         现在的继电保护一方面需要达到保护保护系统的作用,另一方面要求具有一定存储传递信息的能力,也就促使继电保护逐渐走向数字化[4]。
         首先,要求继电保护可以数字信号有较强的处理能力,以及对大规模集成电路起到保护作用。需要在仪器发生错误时,能够给出正确的判断,并保护电路使其能再次运行。例如在粉碎机中,碰到过于坚硬得物体时,继电保护可以使其立刻停止运行,在排除异物后能够继续正常运行。
         其次,数字化模式可以使电力系统中对其电流等数据更快速更精确的获取。例如在对发电机的发电量统计时,可以使其数据的获取更加迅速和真实,还可以对其故障类型等加以统计,从而更方便完善数据收集等工作。
         最后,数字化可以将一些指标转换成为具体数据,当数据发生波动时可以及时排除存在问题,而不需要等到继电保护使其停止,缩短了故障处理和发现的时间。
         (二)一体化
         未来的继电保护将实现通信计算等功能的同时还能完成保护的作用,高度集中的一体化继电保护就应运而生。实现数字化后,可以建立通信网络,促使将多个方面数据进行传输至同一计算机中,由计算机统一汇总分析数据。将错误所产生的保护信息快速准确的传递,降低人为的记录与计算所带来的误差,从而提升可靠性。继电保护一体化建设有利于及时全方位监控电力系统的运行,从而为电力系统提供安全的保障。
         (三)智能化
         计算机行业的高速发展,使继电保护受到了广泛的运用,也促使继电保护的发展走向智能化的时代。例如在人工智能技术上,通过监控数据变化,进行逻辑运算,使其输出相应的指令。在电力系统中也同样可以运用此类技术,通过对线路的监控,及时发现故障,并给出位置距离等信息,方便电力工人的前往。在智能化的继电保护下,可以让人更加轻松全面监控,及时处理存在故障。
         四、结束语
         继电保护技术日益成熟,其继电保护的可靠性也有所提高。继电保护是方便于人操作和保护的最后一道防线,在继电保护技术运用的同时,我们也需要提升自身的操作规范。现阶段继电器的保护工作还存在一定不足,为确保电力系统的正常运行、安全运行,需要在现有的基础上实施技术上的优化。继电保护在日后需要跟随时代的步伐,数字化、一体化、智能化的综合发展,在保护的基础上使生活操作更加方便快捷。
         参考文献:
[1]周全兴.继电保护及二次回路状态评价研究[D].华北电力大学(北京),2017.
[2] 李大银,胡因宝.继电保护在电力系统中的可靠性及风险分析[J].电力系统装备,2018(08):85-86.
[3]季欣臣.风力发电机可靠性分析研究[D].上海交通大学,2018.
[4] 石晶.电力系统继电保护可靠性问题分析[J].科技创新报,2018,15(36):51-52.
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