电力系统继电保护技术若干问题的研究

方振

摘 要：地铁电力系统的结构比较复杂，并且对电力系统的安全和稳定运行要求较高。继电保护技术能够对电力系统运行时发生的故障和异常工况进行检测，并利用信息系统及时发出警报，或是自动将故障区域进行隔离，从而消除故障对电力系统运行安全的影响。但是在继电保护技术应用过程中，也常常会出现一些问题，例如电流互感饱和、产生谐波等，影响了电力系统的安全运行。因此探究电力系统继电保护的技术优化手段成为当前维护地铁电力系统稳定运行的重要措施。

关键词：电力系统；继电保护；存在问题；优化措施

引言：继电保护装置为了完成故障切断和电力系统保护任务，要求必须同时兼具选择性、灵活性、速动性等特点，这就对继电保护技术提出了严格的要求。尤其是对于一些结构多样、线路复杂的电力系统来说，继电保护装置常常会出现误动作或不响应等问题，严重影响了电力系统的安全性。文章以地铁电力系统为例，首先对当前继电保护技术应用中存在的一些问题进行了概述，随后结合实际工作经验，提出了几点针对性的改进措施，并对未来继电保护技术发展趋势进行了展望。

一、电力系统继电保护技术应用中的问题

1、电流互感饱和

我国电力系统中配电系统的终端设备负荷受到用户用电习惯改变影响而不断增容，如果在这种情况下整个电力系统在运行中发生短路，短路造成的过大电压会在靠近终端设备区时产生电流互感饱和，即靠近终端设备区的电流甚至会达到电流互感器单次额定电流的百倍以上。为此，就继电保护技术在电力系统中的应用来说，一旦出现电流互感饱和则势必会影响到整体电力系统的正常运行，因此通过技术手段解决电流互感饱和问题也成为当前电力系统管理需要面对的重要任务。

2、谐波

电力系统的冲击性负荷、非线性负荷随着用电量的增加而大幅度提升，导致整个电力系统在运行过程中受谐波问题的影响开始不断增强，甚至在一定程度上影响了继电保护装置的正常动作。相关研究结果显示，在谐波长时间影响下会造成电缆寿命平均降低 60%左右，而且谐波的分量还会造成电流过零时的 DI/DT 的值变大，从而影响到电力系统中继电保护系统运行效能的发挥。我国电力系统中的高耗能用户都安装了并联电容器，并联电容器在特定条件下容易放大整个电力系统中的谐波，电力系统中电压的上升会导致变压器软芯饱和、励磁电流谐波增加，进而造成整个电力系统中的谐波电压水平上升。

二、电力系统继电保护问题的解决对策

针对现阶段电力系统继电保护技术应用存在的一些问题，一方面要求技术人员不断提高业务能力，强化责任意识，另一方面又要積极引进新设备、新技术，从而为解决继电保护问题提供必要的支持。

1、利用信息技术优化继电保护

在“互联网+”时代，计算机网络技术已经深入到各个行业领域，并发挥了显著的应用效果。近年来，继电保护技术中也融合了信息技术，尤其是在实现电力系统继电保护自动化控制方面，发挥了不可或缺的作用。同时，信息技术的更新换代速度快，许多设备、技术往往在短短数月内就实现了迭代，这就要求管理部门必须树立发展眼光，不断进行信息技术优化，实现硬件设备和软件系统的定期更新，从而发挥信息技术在继电保护中的应用效果。例如，利用信息技术实现了继电保护的远程监控，管理人员不需要逐个对机电保护设备进行检查，而是在远程计算机上就可以一目了然的掌握电力系统运行情况。

2、采用新型的互感设备

互感器是电力系统继电保护技术中最前端的设备之一，在整个电力系统中，互感器可以将前端运行信息及时发送到控制中心，以便于管理人员通过计算机了解继电保护设备的运行情况。因此，互感器的信息传输速率和信息精确度就显得十分必要。现阶段继电保护技术中常用的新型互感器主要有两种，其一是OTV（光学电压互感器），其二是OTA（光学电流互感器）。现阶段，部分发达国家由于技术上有领先优势，因此这两种新型互感器已经广泛应用，而近年来国内也开始在一些高端领域尝试推广，例如地铁、机场等电力系统。

3、继电保护自适应控制系统的应用

自适应控制保护早在20世纪80年代就已经应用到电力系统中，但是受硬件设备的限制，继电保护的自适应性能较差。进入21世纪后，信息技术、传感器技术蓬勃发展，为继电保护自适应控制提供了新的发展方向。现阶段的自适应控制系统已经可以很好的实现对电力系统运行中各种突发状况的感知、保护，在降低无效动作、提高故障判断准确率等方面具有突出应用优势。例如，当同一电力系统中两个或两个以上位置同时发生故障，自适应控制系统可以自行判断故障严重等级，然后有限选择对电力系统安全运行危害较大的故障进行处理。

三、电力系统继电保护的发展趋势

1、网络化

地铁电力系统结构复杂，管理人员要想实现统一管理和统一调配，就需要通过网络掌握各个部门的运行信息，跟踪电力系统运行状况，最大限度的杜绝电力系统运行安全隐患，减少事故发生概率。例如，地铁部门可以将所有与主站串联在一起的保护装置进行统一的管理，构建起以主站为中心的网络管理系统，这样一方面能够方便管理人员从主站发出控制指令，实现对各保护装置的集中式管理，保证了整个地铁电力系统继电保护装置的协调运行；另一方面，即便是发生了故障问题，也能够通过网络化管理系统快速锁定故障，提升了电力系统的稳定性。

2、微机化

电子信息技术的发展，使得具有各类控制功能的微机在电力系统运行中发挥了重要作用，早期的电力系统控制终端以小型计算机为主，随着信息技术的成熟，控制设备逐渐从小型计算机向微型控制器转变，现阶段常用的PLC、单片机等，都可以实现电力系统的继电保护。这类微机不仅成本降低，体积变小，而且能够根据实际的控制和保护需要，人为的烧录程序，保证了控制功能的多样化。除此之外，近年来国内许多微机研发机构还借鉴了国外一些先进技术，推出了一些能够适用于变电所、发电厂以及各用电机构的微机综合保护装置，可以实现对电力系统的保护、计量和控制等多种功能，大大提高了电力系统继电保护的性能。

3、智能化

近年来，电力系统中神经网络、遗传算法等人工智能技术得到了广泛应用，为实现继电保护的智能化提供了必要的技术支持。不同的人工智能技术在具体的控制模式和实现功能上也有一定差异，例如神经网络可以根据数据库中存储的信息，在遇到相同的电路故障时，自动搜索数据库中的相关信息并生成解决方案，实现了电力系统继电保护的自检和故障报警，而不需要技术人员花费时间和精力进行故障查找。而基于遗传算法的专家系统，也能够通过大量样本的训练，模拟出继电保护设备的运行工况，这样就方便了设备管理人员随时掌握继电保护设备的运行情况，并根据电力系统运行要求进行调节，保证供电的稳定性。

结语：现阶段电力系统继电保护技术发展虽然取得了显著成绩，但是在实际应用过程中仍然存在一些问题，相关部门除了要加强技术管理、做好日常监管外，还要尝试应用新技术，通过不断的进行技术改革和设备升级，为继电保护提供必要的支持，从而切实保障电力系统的稳定和安全运行。

参考文献：

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