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电力系统及其自动化和继电保护的关系
  • 企业:     行业:电力    
  • 点击数:1731     发布时间:2023-12-30 19:22:47
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随着中国生产规模的逐渐扩张,各个领域对电力的需求和依赖持续增加,对连续供电的可靠性、稳定性要求也越来越高,电力系统自动化已成为发展趋势。同时,由于电力系统与继电保护之间的关系,电力系统自动化可以有效帮助继电保护更好的实施,所以本文将围绕电力系统和继电保护之间的关系进行分析论述。

文献标识码:B文章编号:1003-0492(2023)12-076-03中图分类号:TP273

★陈铭婷,蒋佳烨(国网上海市电力公司浦东供电公司,上海201210)

关键词:电力系统;自动化;继电保护;关系

随着我国经济的持续增长和社会的发展,我国对于电力的需求逐年增加,作为关键基础设施的电力系统,其运行的可靠性、稳定性以及安全性成为了电力行业的首要任务。电力系统与民生、经济发展息息相关,电力系统自动化是现代电力系统的发展方向和成果体现。同时,电力工程也是一项重要的民生工程,在新时期取得了长足的进步。然而,现在人们用电量也越来越大。所以电力系统及自动化十分重要,系统根据自动化来进行电力供应,更好地满足了用户要求。同时继电保护也是电力系统及其自动化中非常重要的一环。

1 电力系统以及自动化概况

1.1 电力系统简单化和集成化

由于工业控制技术水平的提高,电力自动化系统在组成上越来越简易化和集成化,主要体现在以下几个方面:简化了人机界面,使操作人员能够轻松地监控和控制电力系统;提供了直观的图表和指示,降低了操作难度;建立了通信网络,将不同的设备、子站和系统连接起来,实现实时的数据传输和协调控制;可通过统一的用户界面,对电力系统中的各种设备进行操控,操作人员仅需从同一个界面访问不同的功能,减少了学习成本和操作复杂性;具有简单的一键操作或预设场景,例如一键切换至备用电源、一键恢复正常等,可以应对常见情况。

1.2 多样化的功能

中国逐步增加了电力系统的投资,电力自动化系统正在向着实现功能多样化的方向迈进。构建以实时监控和数据采集、负荷预测与优化、智能控制与调度、分布式能源整合、设备状态监测与维护、故障检测与定位、数据分析与决策支持、市场交易与能源管理为核心的自动化系统可以促进我国电力工业的发展,使电力工业全面检测,并能及时调整变电、输电和继电保护,实现资源的合理分配。

1.3 智能化的运行

数据分析、人工智能和预测模型集成到电力系统中,可以为决策提供更智能、精确的支持。引入智能控制策略功能,使系统能够自动地作出决策和控制,降低了人工干预的需求,并设定了智能报警系统,能及时发出警报和通知,提醒操作人员关注重要事件,降低了人们对系统运行状态的持续监控压力,并提高了操作的效率和准确性。

1.4 电力自动化系统现状

数字化、智能化和自动化技术的引入和发展使得电力系统能够更高效地实现监控、控制和保护,同时减少了一些传统的人工操作和干预,而在过去电力系统的运行和管理往往依赖大量的人工操作,需要人员实时监控和调度。因此,自动化对于控制运维更加方便,管理难度也降低了,有效地提高了供电管理的效率。然而,随着电力系统的数字化和互联,原本较封闭运营的电力系统面临来自网络攻击和恶意软件的安全威胁。智能控制策略功能需要大量实时数据来进行分析和决策,但数据的质量和可靠性仍然是一个问题,不准确的数据可能导致错误的决策。电力系统自动化涉及多个功能模块和设备,集成和管理变得更加复杂。目前国家陆续出台了多个电力接口规范文件,但确保不同系统和设备之间的无缝协同仍然是一个挑战。

2 电力系统及其自动化和继电保护的关系

2.1 继电保护是电力系统的核心

继电保护系统负责监测各种电力设备,如变压器、发电机、电缆等,以及其它关键设备,确保它们在故障情况下能够迅速切除故障部分,保护设备免受损坏。在自动化的改造过程中,电力系统经常会出现各种无法完全避免的问题,因此当问题发生以后,继电保护可以及时地做出相应的措施,通常在毫秒级别内进行动作,及时检测并隔离故障,防止故障扩大,保证了不会因为故障的出现,造成电力系统中断和影响电网的稳定性。继电保护不仅保护设备,还保护运维人员的安全。它可以在检测到危险条件时,快速切断电力系统的供电,防止人员触电或受伤,所以继电保护在电力系统中有着十分重要的地位。通过对继电保护设备的管理,可以减少一些严重问题的出现,避免电力系统出现故障。电力企业需结合行业需求和发展趋向进行适合的管理,并引入新的技术,以促进继电保护智能化,进一步保障电力系统的稳定发展。

2.2 继电保护对电力系统自动化改造的积极作用

在进行自动化改造的过程中,电气系统会有大量的设备进行更换以及信息记录,其中不可避免地会涉及大量复杂的信息内容,需要在具体操作过程中立即处理。根据相应的改变,相关的人员还需要保证电力系统在整个运行过程中的安全问题,同时还需要保障是否可以满足我国居民的需求,所以自动化改造是一个困难且要求严格的过程。继电保护在自动化改造中不但可以保障电力系统的运行安全,还能实时采集电力系统在运行过程中有关电力设备的不同信息,实时监测数据传输至控制中心,支持系统的自动调整和控制,促进电力系统进行自动转换。

2.3 继电保护对电力系统自动化系统的保护作用

电力系统及自动化控制平台在具体的运行过程中,对继电保护设备的可靠性、选择性方面要求十分严格。由于继电保护可靠与否,直接关乎到电力系统运行的安全,其要求继电保护系统的动作必须准确无误,能够准确地检测故障,并定位故障的位置,并在毫秒级别内作出响应。在选择性方面,因为电力系统正常运行当中都会产生大量的实时电力数据和信息,继电保护系统必须有选择性地处理这些信息,并且在特殊故障条件下,还可以按照不同的问题情况进行选择性的处理,避免更多问题的发生。每个保护装置应该有特定的保护区域,保护装置之间需要通过通信协调,确保只有最近的保护装置动作,确保了在故障发生时,最近的保护装置先动作,而其他保护装置不会过早或过晚动作。

3 继电保护自动化在电力系统的应用

3.1 在变压器运行中的应用

在变压器中引入继电自动化技术,可以更好地提升其可靠性。实时获取变压器的相关数据,监测变压器内部或外部的故障,如过载、短路、跳闸。分析数据,根据得到的结果确定保护装置中需要改善的地方,从而选择更好、更合适的保护装置。同时相关人员还需要关注变压器本身的绝缘性能,在进行保护设备的选择时,不能影响变压器的绝缘性,帮助变压器能够更长时间的使用。

3.2 在线路接地保护中的应用

电力系统中涉及的线路十分复杂,并且不同的设备还有不同的条件要求。在供电故障情况下,必须及时断开电源,以避免膨胀出现的土壤的电阻率。如果线路接地过程中出现误差,会使电流快速上升,线路接地保护通过监测电流的大小和方向,检测接地故障的发生,并及时作出动作,隔离故障。

3.3 母线保护中的应用

继电保护自动化技术在母线保护中主要用于差动保护和相位对比保护。相位对比保护通过比较不同位置的电流相位差异、差动保护通过比较进出电流或电压的差异,来判断设备是否发生故障。所以继电保护技术通过实时监测母线上的电流、电压等参数可以在故障中快速定位至某个母线分支。电流互感器的二次绕组连接到系统总线的侧端口,继电保护装置则安装在系统总线的差动位置。这意味着继电保护装置是用于监测和保护系统总线差动特性的,特别是在相间短路情况下。这种配置可以用来检测系统总线的内部故障,比如相间短路,确保在故障发生时能够快速隔离故障,防止其扩大,保护系统的安全和稳定运行。

4 电力系统中的继电保护设备及其自动化可靠性

4.1 设备选择以及初始状态调控

电力系统继电保护装置自动化程度的应用效果与设备选择、参数设置、定期检测与维护等息息相关。在投入前期必须筛选出可靠的继电保护设备供应商和产品,生成候选清单,并在条件允许的情况下,对设备进行选型测试、环境适配等,确保设备具有高质量和合适的性能。参数调整和控制也是效果好坏与否的关键之一,原因是当继电器安装在线路中时,它可以首先通过线路自动控制和检测装置调节电流管理结构,自动化系统会记录继电器的调试数据(包括参数、运行历史等)用于支撑维护电力系统正常运行。在继电器安装的过程中,相关的工作人员需要对安装过程进行充分了解和控制,通过自动化系统检测测试与继电器连接处是否存在冲突,优化参数和不协调的连接。自动程序可以利用历史数据进行分析,根据系统的需求调整操作数据。这有助于确保继电保护装置在变化的情况下仍然能够准确地进行控制。设备管理人员负责对相关条件进行分析和测试,以评估继电保护装置的工作情况。如果初步运行数据符合安全结构的应用要求,说明自动化设备应用良好。

4.2 故障问题调控测验

故障问题测验控制是当继电器自身出现问题时,设备可以通过自动化的程序进行问题分析和处理。自动化系统可以根据人工神经网络方式确定继电器出现问题的具体情况,同时电力系统中的继电器还可以根据系统进行相关的评估和处理。比如当继电保护中使用程序进行相关测试时,可以通过相应的程序确定继电器出现问题原因并提供相应的解决方式。

4.3 设备投入

冗余部署和应急备用设备是保障继电保护可靠性的关键之一,在关键位置配置冗余继电保护设备,确保在一个设备发生故障时,其他设备能够提供保护。冗余配置可以提高系统的可靠性。条件不允许的情况下采用备用继电保护设备可以作为替代装置。备用设备通常保持在非运行状态,但在主设备故障时能够快速投入运行,保障业务的连续性。

4.4 注重工作人员的培训,提高其整体工作效率

电力系统可靠性一方面是要求继电保护设备,同时还需要提升工作人员的整体能力并出台相应的设备资产管理制度。在这方面,相关电力公司可以制定培训计划,定期进行评估,并将新技术和知识融入培训;建立健全的继电保护设备管理制度,包括设备的登记、维护记录、故障处理等,以提高设备的可靠性和管理水平。

5 结语

总而言之,继电保护在电力系统中扮演着防范故障、保障安全、维护稳定运行和提高可靠性的重要角色。通过确保及时检测和隔离故障,继电保护设备确保了电力系统的安全和稳定。因此,为了达到电力系统稳定运行的目的,促进电力工业现代化的进程,有必要重视继电保护系统。根据中国现在的情况来说,电力系统和自动化技术都有了很好的发展,因此电力系统自动化和继电保护都得到了更深入的研究,保障了整个电力线路能够更安全可靠的运行,帮助了电力行业更好的发展。

作者简介:

陈铭婷(1994-),女,辽宁沈阳人,硕士,现就职于国网浦东供电公司,主要从事继电保护及自动化方面的研究。

蒋佳烨(1995-),女,上海人,学士,现就职于国网浦东供电公司,主要从事继电保护及自动化方面的研究。

参考文献:

[1]黄华颖,饶苏敏,叶锦坤.电力系统及其自动化和继电保护的关系分析[J].电工材料,2021,(1):66-67.

[2]闫丽花.电力系统及其自动化和继电保护的关系[J].造纸装备及材料,2020,49(1):35.

[3]严凌霄,包正楷.电力系统中的继电保护措施分析[J].集成电路应用,2023,40(6):234-235.

[4]梁志雍.电力系统自动化与继电保护关系研究[J].企业技术开发,2019(32):103-104.

[5]曲维杰.电力系统中的继电保护设备及其自动化可靠性研究[J].中国新通信,2019,21(24):100.

摘自《自动化博览》2023年12月刊

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