电力系统自动化与继电保护的关系研究

摘要：在电力事业快速发展的推动下，电力工程进一步增多，电力系统的规模不断扩大，一旦电力系统发生故障，则会导致电能质量下降，甚至会引起大面积停电事故，因此确保电力系统安全、稳定、可靠运行尤为必要。电力及其自动化系统是一个复杂的系统，它涉及到各种不同的技术和设备，以及多种不同的工作流程和控制技术。继电保护是确保电力系统正常运行的一种重要手段，可以保证电力系统的安全和稳定性。因此，在电力系统中，继电保护是一项必不可少的重要任务，分析电力系统自动化与继电保护的关系非常重要。

关键词：电力系统；自动化；继电保护

引言

继电保护的主要工作内容包括检测电力系统中发生的故障，检测设备和线路中的异常情况，检测和控制设备和线路的运行状态，以及其他有关电力系统运行过程中可能出现的问题。继电保护技术可以有效地保障电力系统的正常运行，同时也能够提高电力系统的效率和安全性。因此，在电力系统中，继电保护是一项不可或缺的重要任务。

1继电保护的运行原理

继电保护的运行原理基于对电力系统运行状态的实时监测、故障分析和快速处理，旨在保障系统的稳定性和可靠性。其核心在于借助电气参数如电流、电压、频率、阻抗等的变化特征，由专用装置检测异常状态并迅速做出响应。继电保护装置通常由电流互感器、电压互感器、继电器和执行元件组成，采集和分析一次系统的电气量信号，判断是否存在故障或异常工况。当系统运行超出设定的安全范围时，继电保护装置会根据预设的保护逻辑启动动作，发出跳闸指令切断故障区域的电气连接，以防止故障范围扩大。继电保护的运行基于各种保护原理：（1）过电流保护原理，监测电流超限触发保护；（2）距离保护原理，阻抗计算判断故障距离；（3）差动保护原理，比较电气量差值识别故障区域；（4）方向保护原理，根据相角信息判断故障方向。现代继电保护装置采用数字信号处理技术，实现了更高的灵敏度、选择性和可靠性，可对复杂故障进行精准分析和快速处理。继电保护还可借助通信网络实现远程信息共享和协调动作，特别是在多端线路保护和主从站协作中发挥重要作用，其智能化和多功能化是当前技术发展的主要趋势。

2电力系统自动化与继电保护的关系

2.1继电保护是电力系统稳定运行的保障

2.1.1保护变电站

变电站是电力系统中最重要且最脆弱的部位，也是故障率发生较高的部位。传统人工检测很难及时发现故障，往往只能在发生故障后做事后处理。为了尽可能减少损失，减少故障，可用自动化继电保护及时监测故障，自动切断电源，减少变电站损失。继电保护的装置可以采用“二层三网”架构体系，提高设备运行可靠性。“二层三网”架构体系分为三层，其中站控层可实现自动化站级监控，远动装置实施数据采集。间隔层主要设备为继电保护装置，能够实现远方输入与输出。过程层能够及时执行上一层设备的发出的控制命令。

2.1.2保护输电线路

电力系统输电线路发生故障导致线路电流增大，母线电压降低，电流超过保护预定值，继电保护装置会进行输电线路保护。电流保护分为瞬时电流速断保护和限时电流速断保护。瞬时电流速断保护可保护电流增大的瞬时动作。限时电流速断保护能保护线路全长，保护的范围甚至可以延伸至下级线路，并设置一定的动作保护时限，以此达到线路保护目的。

2.2电力系统对于继电保护的具体要求

电力系统对继电保护装置的第一个要求为可靠性。电力系统自动化需要满足用户用电的要求，这对继电保护装置的性能提出较高的要求，旨在提高电能的质量。当电力系统出现线路故障时，继电保护装置可以选择故障线路进行处理，对其进行全面保护或是将线路切除，保护运行状态良好的线路。如果故障线路出现拒动现象，需要将全部电路进行保护，避免后续出现更大故障，影响整个电力系统[3]。电力系统要求继电保护装置具有灵敏性，纵联保护时，在保护范围内，金属性故障要有足够的灵敏性，接地保护最末一段，应适应多种短路接地电阻值。在同一个保护装置中要保障辅助元件动作的灵敏度。

2.3继电保护对电力系统自动化发电机影响

继电保护装置可以保护发电机失磁、过激磁保护、定子接地保护以及失步保护等。失磁保护是指在发电机发生失磁故障时进行的保护，发电机励磁电流出现异常或者完全不起作用时，继电装置可以起到保护作用。过激磁保护是对发电机在运行过程中，由于频率下降或电压过高而造成的铁芯工作磁密过高的一种保护。定子接地保护指定子单相接地故障保护作用，它包括两个部件，一个是基波零序电压，另一个是三次谐波电压，其中基波零序电压保护作用在从设备起始端到机尾的单相接地故障，发电机机头零序电压是主要构成原理，采用PT断开锁闭装置进行保护。

3对电力系统中继电保护设备及其自动化技术的有效建议

3.1继电保护装置升级改造

电力系统中现有继电保护装置的动作选择性不理想、自动化功能欠缺，无法满足实际使用需求，没有根据电力系统运行方式、电气设备运行工况来自行调整继电保护决策，这也是装置误动、拒动问题频繁出现的根源。因此，在继电保护自动化技术应用期间，应对现有继电保护装置进行全面升级改造，以增强开关动作选择性、完善自动化功能、保证非故障区域稳定供电作为改造目标，改造范围涵盖中心开关站、专用配电站、电缆分接箱、环网分接箱、用户专线分界开关等部分。

3.2加强对继电设备的保护及其自动化装置的管理

一是要建立完善的继电设备保护及其自动化装置的管理制度，规范继电设备保护及其自动化装置的使用和管理；二是要加强对继电设备保护及其自动化装置的维护和检修，及时发现和处理继电设备保护及其自动化装置出现的问题，确保电力系统安全稳定运行；三是要定期对继电设备保护及自动化装置进行检查，及时发现和处理存在的问题，确保继电设备保护及自动化装置运行良好；四是记录装置初始状态，为后续工作提供支持，可以进行数据对比，及时发现故障问题，处理故障问题，及时排除自动化装置中存在的问题；五是为了实现硬件冗余，必须要提高继电保护与自动化装置的容错性。这样可以确保当发生故障时，迅速恢复正常运行，从而避免对电力系统的影响。为了达到这一目的，需要采取一些措施，如增加数据采集系统、完善监控系统等，以提高对故障的检测和处理能力。此外，还需要加强设备的维护和管理，定期检查和维护设备，以确保其正常运行。

3.3建设智能化维护平台

智能化维护平台建设是现代继电保护维护策略的重要方向，旨在将智能技术与维护流程深度融合，提升整体维护效率。智能化维护平台以数字化和信息化为基础，整合继电保护装置的运行数据、状态监测数据和故障记录，形成统一的数据中心。平台接入电力系统的在线监控系统、历史数据库和专家系统，实现对继电保护装置的全生命周期控制。维护平台应具备故障诊断、趋势分析、保护定值优化和远程维护等多项功能，例如，当设备出现异常状态时，平台可自动生成故障报告并提供诊断建议。

结束语

电力系统对社会生活与生产有重要作用，随着自动化技术广泛运用，继电保护设备也朝着自动化方向发展，能够为电力系统稳定运行提供帮助，能够及时发现电力系统故障，做到预防、排查、保护，全力保护安全稳定地运行，保障电力系统供电质量。总之，相互依存、相互影响的关系，共同构成了一个完整的电力系统。

参考文献

[1]李强.电力系统及其自动化和继电保护的关系研究[J].电子乐园，2020 （7）：271.

[2]王磊.电力系统及其自动化和继电保护的关系研究[J].电脑乐园，2020， 5（9）：401.

[3]刘波.电力系统及其自动化和继电保护的关系研究[J].电力系统装备， 2021（6）：28-29.