电力系统继电保护和二次回路的现状与发展趋势

发表时间:2021/3/23   来源:《当代电力文化》2021年1期   作者:谢健 王昆 黄兴
[导读] 社会经济科技快速发展,各个行业现有的技术逐渐向现代化转变,为了保证电力系统运行安全可靠性,需要不断完善各项保护装置。
        谢健 王昆 黄兴
        国网新疆电力有限公司和田供电公司  新疆和田 848000
        摘要:社会经济科技快速发展,各个行业现有的技术逐渐向现代化转变,为了保证电力系统运行安全可靠性,需要不断完善各项保护装置。继电保护与二次回路部分,并呈现出智能化、自动化及集成化等特点。在智能电网建设中,逐渐凸显出传统继电保护与二次回路的劣势,信息网络技术、神经网络及自适应保护等已成为技术发展的重要趋势。
        关键词:电力;继电保护;二次回路
        引言
        随着我国社会经济的不断发展,社会中对于电力资源的需求也在不断增加,电气化设备的数量呈现出迅速增加的趋势,社会各行各业各领域,无论是在工业生产,还是在日常生活中,人们对于电力愈发依赖,这样的背景推动了我国电力系统的升级。在电力系统中,继电保护技术也有很大进步,并且呈现出网络化、智能化的趋势,各类先进继电保护技术也愈加成熟,对我国电网建设提供有利条件。
        1继电保护二次回路概述
        就我国目前的电力系统而言,其中组成包括变电一次设备与变电二次设备,而二次回路则是指依据具体的功能要求标准,对二次设备进行连接,从而形成电气回路,实现对电力系统的保护、监测、调节作用的二次设备。而继电保护二次回路是二次回路中的一种类型,能够实现对变电一次设备运行的控制,并能够自动化地处理电力系统运行工作中部分故障,将故障信号发出。继电保护二次回路最为主要的特点是其复杂性和综合性。一般而言,继电保护二次回路由开关控制系统、信号系统、电源系统、测量系统以及继电保护系统5个部分共同组成。在实际的工作中,继电保护二次回路会将电力系统以及控制回路进行连接,并且采用低压的形式实现对电力系统的安全保护。在当前的电力系统应用中,继电保护二次回路有着诸多的优势。(1)安全性高。电力系统能够安全运行的一个重要保证就是继电保护二次回路。虽然在社会发展的背景下,电力系统也获得了长足的进步,但是仍有部分电力系统采用传统的保护技术,从而导致了电力系统运行的不稳定性增加,影响了电力系统的安全稳定运行。当前,继电保护二次回路系统为了满足不断发展的电力系统安全运行需求,在不断更新与优化,一旦电力系统出现运行故障问题,继电保护二次回路能够及时发现识别,并进行处理,从而保证电力系统运行工作的安全性。(2)性能强劲。继电保护二次回路能够依靠绝缘材料的强抗腐蚀性,有效地保证电力系统运行。(3)自动化控制。当前继电保护二次回路中已经广泛应用自动化控制系统,一旦电力系统在运行中出现故障问题,自动化控制系统能够及时快速地对电力系统故障问题进行检查分析,并提出相应的解决对策,降低故障问题对电力系统运行工作的影响。
        2继电保护与二次回路现状分析
        尽管我国电力事业在起步阶段便大大落后于先进国家,然而经多年发展,电力系统整体水平迅速提升,其中便包括继电保护与二次回路部分,这是电力安全与稳定的基础。如今,我国具备了完整的继电保护技术体系,不论是继电保护系统的设计研发,还是保护装置的安装调试维护,均达到较高甚至领先的水平,而且在微机保护方面也有很大发展。通过将计算机技术应用于继电保护,使得电力设备得到全方位的保护,该方面的研究可追溯到二十世纪七十年代。当前,神经网络继电保护、自适应继电保护、暂态保护等先进智能保护理论不断发展,未来继电保护将会更加集成和智能。而且,计算机技术也较好的应用于二次设备功能的组合与优化,自动控制及监测功能得以很大提升。在智能电网建设与发展中,需要从基础技术入手,筑牢网架结构的技术根基,才能掌握电网发展的技术主动性,以便在激烈的国内外电力技术领域竞争中获得优势。


        3继电保护及二次回路新技术
        3.1故障信息与继电保护技术
        要知道,继电保护技术的关键在于故障信息的识别,通过采集和分析明显故障象征来找到故障判据,而故障信息的深度挖掘,能够为我们提供更加灵敏和可靠的跳闸依据,这也是继电保护技术发展的基本动力。传统故障信息的识别主要是工频量和谐波分量,对于保护所用故障象征判据的获取已然可借助合理的二次回路设计得以获取。然而当前故障信息的识别已发展为暂态信息,并且各类基于暂态信息的控制算法获得实际应用,但暂态分析在实用中对检测装置有较高要求,暂态保护也成为今后继电保护发展新方向。
        3.2信息网络技术的应用
        传统继电保护是基于模拟量和数字量的,而随着信息网络技术的应用,各类保护及控制装置能够按照主设备的分布进行安装,使其具有全分散的特点,这样使得继电保护配置更加的灵活,并且主要有两类分散模式:一是将保护系统进行单独设置,而将控制及测量回路进行组合优化;二是将三者全部合一,达到变电站综合自动化控制效果。信息网络技术已成为智能电网建设的重要基础,先进智能保护技术的实现往往也是建立在信息网络技术上的,所以发展信息网络技术极为关键,甚至影响智能电网建设与发展进程。
        3.3神经网络算法的应用
        随着电力系统愈加复杂,产生了许多非线性问题,具有较高的分析难度,再加上网架结构日趋复杂,通过采用神经网络算法,能够较好的解决大电网下的网络线损、暂态分析等非线性问题,还能对系统潮流做到有效的预测。在继电保护发展历程中,神经网络的应用起于二十世纪八十年代,其典型特点是运算量较大,要求同时进行大量数据的采集与分析,对其实际应用带来较大阻碍,需建设极为庞大的网络通信系统。而现阶段,计算机网络技术更加成熟且高效,电网运行数据计算效率显著提升,也使得神经网络算法具备实用化要求,在潮流计算等领域有更多应用,同时也使得继电保护具备了智能化的特点。
        3.4自适应继电保护
        运行中的电力系统,其运行方式及故障状态还在持续变化,传统继电保护采取的是固定值,难以及时适应电网变化,存在不安全隐患,而自适应保护的提出,正是基于这一问题,能够更好的适应系统变化,其保护效果得以提升,特别是当前大量分布式电源的接入,使得电网潮流具有很大不确定性,而且电源出力、用户负荷等也是不断变化的,自适应保护具有实际应用价值。现如今,自适应保护基本实现了整定值的在线计算,能够自主根据电网变化来修改整定值,也减轻了继电保护维护工作量,有着较高应用价值。
        3.5暂态保护
        该保护的关键便在于故障暂态信息的提取与分析,能够实现故障测距、类型判断等功能,也是新兴继电保护典型代表。在电力信号中,基态与暂态是相对的,但均包含着表征故障的相关信息,只有在有效获取的基础上,才能将其用于保护技术。由于许多故障信息隐藏在暂态信号之中,而传统的基于工频信号的保护装置,对于暂态高频信号是直接滤除的,暂态保护功能的实现主要是依靠高频检测装置来提出高频暂态成分,然后借助于控制算法来进行分析,从而达到暂态保护的目的。
        结束语
        电力系统在我国的发展速度较快,近年来,人们的生产生活水平得到质的飞跃,为了提升人们的用电安全性和稳定性,确保人们生产生活不受影响,就必须加强电力系统保护装置,加强对二次回路继电保护装置的创新和研究,这是由于继电保护二次回路能够确保电力系统的安全运行,促进我国电力企业的健康可持续发展。经多年发展,我国在继电保护领域进展迅速,创建了完善的继电保护研发、制造、安装、运维等体系,大量先进技术得以应用到继电保护及二次回路中,暂态保护、神经网络等先进算法已转化为实际应用,对现代智能电网发展有较大促进作用。
        参考文献
        [1]黄劲.浅谈电力系统中继电保护二次回路的维护与检修[J].新商务周刊,2020,3.
        [2]孙博.电力系统继电保护二次回路的检修策略分析[J].电力系统装备,2020,7.
        [3]何兵兵,何学楠.继电保护二次回路检修与维护方法分析[J].数码设计(下),2019,10.
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