电力系统自动化继电保护装置及其测试研究

摘要：在近年来，随着我国科技水平的不断发展，电力作为生活中不可缺少的组成部分也在不断的创新，其中电力系统自动化继电保护装置的应用非常的广泛，不仅可以促进系统的稳定性，还有助于减少各种安全问题的发生，全面的促进电力系统的正常运转。因此在电力行业发展中要加大对电力系统自动化继电保护装置的科学利用，配合着完善的测试方法有效地修复在装置使用中存在的问题，满足现代化电力行业的发展要求。

关键词：电力系统；自动化继电保护装置；应用与测试

在进行电力系统自动化继电保护装置应用和测试的过程中，要根据装置的特点选择合适的应用方案，并且考虑内外部环境对装置运行所产生的影响，选择正确的测试方法，全面的优化系统的运行模式，提高电力系统的发展水平。

一、电力系统自动化继电保护装置的应用方法

（一）基于电网特性的适配规划

电力系统自动化继电保护装置应用过程中，根据电网特性对其进行适配规划是非常关键的基础环节，不同电网都有其特殊的构造，运行方式和负荷特性，要深入分析电网拓扑结构，理清输电线路、变电站和母线各部分连接关系及布局特点。如对环网结构电网而言，继电保护装置配置需兼顾故障情况下的功率流向和选择性跳闸，以免扩大故障范围，在辐射状电网中，更加注重线路末端故障的敏感检测和迅速切除。接下来，需要深入探讨电网的各种运行参数，如电压、规定的容量以及负荷的变动模式等，针对不同电压等级选择适当的继电保护装置型号和参数设置。针对高压和超高压电网，由于其故障能量巨大和影响范围广泛，继电保护装置需要具备更高的反应速度和可靠性。因此，采用如光纤纵差保护等先进技术手段，能够实现故障的快速和准确识别以及隔离。同时考虑负荷变化给电网运行带来的冲击，适配规划中继电保护装置应能适应各种负荷工况电气量的变化，以免负荷波动发生误动或者拒动[1]。

（二）实现多参数智能监测和预警

在电力系统自动化继电保护装置中，多参数智能监测和预警功能是其高效功能的核心表现。本设备可对电网运行过程中电压、电流、相位角和功率因数等诸多电气参数进行实时采集，利用高精度传感器和先进信号处理技术实现了上述参数的快速、精确测量和分析[2]。比如在对电压参数的监控中，既可以实时得到电压的幅值，又可以准确地分析电压的波动、谐波含量等等，当发现电压的偏差超过预设范围后，如果过电压或欠电压、或电压谐波过大，会影响电力设备正常工作和寿命，应立即启动预警机制。除基本电气参数之外，电力设备运行状态参数也得到了监控，以变压器为例，对变压器的油温、绕组温度、油位和瓦斯含量进行了监控。在变压器内发生故障造成油温非正常上升或者生成瓦斯气体后，继电保护装置能够按照预设阈值和变化趋势建立模型，预先发出预警信号提醒运维人员进行及时排查和处置，以免因故障的进一步加剧而造成严重事故。同时采用智能算法综合分析和判断多参数以提高预警精度和可靠性。比如将电流和功率因数结合起来进行分析，就可以更加准确地判断出电网无功补偿的合理性，如果检测到无功功率不平衡可能会造成电压质量恶化等故障，则会及时进行预警和优化建议，该多参数智能监测及预警系统还具有较好的通讯和数据共享能力，将收集到的数据实时传送到电力系统的监控中心，并与其他监控系统进行数据的交互和融合，从而实现对电网运行状况的全面和多层次的监控。在预警信号下发时，能迅速定位故障隐患点并向运维人员给出详细故障分析报告和处理意见，从而采取及时有效对策，确保电力系统安全稳定运行，并尽可能减少故障停电所需时间和损失。

（三）网络化协同保护策略的发展

网络化协同保护策略的制定，是提高电力系统自动化继电保护运行效能的一项关键措施，现代电力系统电网规模越来越大，复杂度也越来越高，各种继电保护装置的协同显得非常重要。通过建立高速可靠的通信网络把分布于不同地理位置上的继电保护装置连接为有机整体，从而达到信息实时共享和互动[3]。例如，当电网出现问题时，位于故障点附近的继电保护设备能够迅速地将故障的各种信息，例如故障的种类、位置和电流的大小，通过网络传递给邻近的保护设备和上层的监控中心。各个继电保护装置可在共享故障信息的基础上协同工作，对故障进行分析和决策。邻近保护装置能够根据所接收信息对其保护动作逻辑进行调整，以避免故障切除时误动或者不配合。以复杂环网结构为例，某一条线出现故障后，网络化协同保护系统可以兼顾各条线负荷情况、潮流分布和保护装置动作特性等，确定了最佳故障切除顺序和隔离范围，在保证故障快速切除的前提下最大程度保持电网平稳运行和降低非故障区域冲击。同时网络化协同保护策略也可以达到后备保护最优设定。常规后备保护通常具有整定配合繁杂、动作耗时较长的特点，通过网络化协同保护并利用网络通信快速性和信息共享全面性，可实现后备保护自适应整定和迅速动作。例如，在主保护不启动的情况下，后备保护可以依据网络中其他保护设备提供的数据，迅速并准确地确定故障的位置和范围，从而在最短的时间内消除故障，增强电力系统的稳定性和安全性。

二、电力系统自动化继电保护装置的测试

电力系统自动化继电保护装置测试，是保证电力系统安全、稳定运行至关重要的环节，测试前需要认真计划，确定测试的对象、范围和过程，为各种不同的继电保护设备，例如线路保护和变压器保护，制定专门的测试计划。在准备阶段，应在采集设备技术参数、运行要求和其他信息的前提下，做好测试仪器的校准和调试工作，确保仪器测量精度和可靠性。在测试期间使用了各种手段，一种是静态测试，是将仿真得到的电压和电流信号输入到设备中，来检验其逻辑判断功能的准确性，如校验过流保护是否能在所设置电流值下正确动作。另一种是采用动态测试方法，使用电力系统的动态模拟工具，来模拟电网在不同故障场景下的电气参数变化，并观察继电保护设备的动态反应特点，如响应的时间和顺序是否达到了预定的标准。对继电保护装置及有关二次回路和断路器等作了整组测试，以考察它们在实际使用条件下是否协调和正确，保证故障出现时能够快速地切除故障设备，发出精确的信号。另外，可靠性测试也是非常必要的，通过对设备长期通电运行、温度循环变化和电磁干扰等环境模拟测试来检验设备在复杂环境中的稳定性和抗干扰能力。在测试期间对各种数据进行了详细描述，其中包括测试条件、设备输入和输出数据以及动作情况。测试结束后，深入分析数据，对照设备各项技术指标及标准规范做出评价，根据检测出的问题，及时给出整改措施及复测结果，直到继电保护装置充分满足电力系统的运行需求，这样才能有效地保证电力系统中自动化继电保护装置工作的可靠性，才能为供电的连续性和安全性构筑起一道稳固的防线。

结束语

在电力系统日常运行的过程中，继电保护装置可靠性和稳定性决定了电力系统运行的效果，其中自动化继电保护装置运行更为重要，因此在实际工作中需要科学地使用电力系统自动化继电保护装置，配合着完善的测试方法消除各种因素对装置运行所产生的影响，完善自动化装置的性能，推动电力行业的良好发展。

参考文献

[1]刘严鸿.电力自动化继电保护安全管理问题分析[J].电气技术与经济，2024（03）：242-244.

[2]张瑞程，张仁尊，王书源，申柯.基于大数据的电力系统继电保护自动化技术的研究[J].自动化应用，2024，65（02）：36-38.

[3]陈铭婷，蒋佳烨.电力系统及其自动化和继电保护的关系[J].自动化博览，2023，40（12）：76-78.