电气设备主动保护与控制概念及功能架构

管升任

摘要：对当前的电力系统保护工作和安全控制来说，受到的挑战越来越大。我们需要做的是找出问题产生的原因，并且发现不同后果产生的差异性，进而构建出完善的电力系统保护和控制装置，确保电力系统更加安全的运作。在未来的生产生活中，这一系统将会应用在更多的工作领域，不断挖掘深层次的技术手段，令相关研究取得进一步进展。希望在本文的论述下，相关工作者可以获取更多的灵感。

关键词：电气设备;保护;控制;系统

引言

众所周知，电力系统内部相当复杂，在当下社会发展的需求下，又对电力系统的调控工作提出了更高的要求，如何在保证稳定性的同时确保安全性是当下一个重要的议题。在电力系统运行过程中，会受到众多不确定因素的影响，为了控制这些全新的挑战，就要深入研究电力系统的保护装置，使其免受外界因素的干扰，更加安全稳定的运行。对此，本文将展开进一步的分析，探讨电力系统的相关问题。

1电气设备的主动保护及控制概念

在电力系统中，通常都具有一个自适应保护系统，起到保护和跟踪系统运行的作用。一旦出现故障，会根据当时的情形进行预判，找到合适的对策解决问题，起到主动保护的作用。但从本质上来讲，这种主动保护依旧是在故障发生后引起的一种触发启动，从某种程度上来说并不能构成完全意义的主动保护，因为它无法对故障的发展路径加以进一步预测。与此同时，保护整定值只是具有将故障和正常两种状态加以区分的功能，对于设备的承受力无法进行判定，也不能对设备产生的影响作出判断。

要想实现电气设备的主动保护和控制，就要考虑到供电冗余性的特点，同时认识到电力系统所具备的灵活调控性特征，这样一旦出现故障，便能在第一時间得到感知，采取更为主动的手段将故障扼杀在摇篮中。由此故障产生的损害才会降到最低，保证电气设备的安全运行。这样一来，保护系统会更加严密，化被动为主动，并且增加了智能化的设计，继而起到防控作用。故障发生的整个过程都处在全方位掌控中。电气设备的主动保护与控制大致上可以分为以下三个部分：一是对故障进行预;，二是对故障的发展过程予以干预;三是故障发生后的事后管控。一些故障在发生前是有预兆的，在电网运行过程中再结合气象信息，就能充分了解到电气设备是否在正常的运行状态下，进而起到预测的作用。但是仍有一些故障是突如其来的，这类无法预知的故障，也能在保护系统以及电网调度系统的双重保护下得到有效干预。综上，如果对电气设备的主动保护和控制加以定义的话，那么就是通过实时感知，对输变电设备故障发生的全过程进行干预，及时预测以及对后续的发展情况加以判定，最终采取必要的手段将不良后果降到最低。

随着技术手段的不断发展，主动保护和控制技术又有了进一步完善。其特点在于对设备故障产生的因素予以更多的关注，以起到事前避免故障发生的效果。同时，在设备自身所能承受的冲击力方面多下功夫，时刻关注其演变情况，通过对上述情形的关注，可以起到进一步约束系统安全的作用，实现了从固定约束到动态约束的转变，显然这对电气设备的安全性来说又提高了一个层次。此外，设备所具备的安全动态裕度可以得到全方位的掌握，也能将其有效利用起来。一旦系统出现紧急情况，设备所具有的安全资源便有了用武之地，将故障扼杀在可控范围之内，避免出现进一步扩散的情形。

2电气设备主动保护和控制的功能架构

在主动保护及控制功能中，其基础组成部分是对输变电设备在安全域以及动态安全裕度范围内的在线辨别及预测，整个故障发生的全过程都离不开它，包括前期的预测，对故障进行预警，以及对故障后果加以管控等。举例来说，在输电线路的主动保护构建中，具体的构建方案可以按照以下方式进行。最需要关注的因素是气象灾害，因为这一因素的影响，架空输电线路经常发生故障。根据对外部气象信息的了解和对电网内部状态的感知，就可以测算出发生故障的概率，对潜在的不安全隐患进行预防。如果故障已经发生，那么也可以采取在线辨识的方式，判定其他输电断面的耐受能力是否在安全范围内，在安全的耐受时间内进行系统保护，这样在最关键的时期不会因为时间的延误而出现故障进一步蔓延的后果。

3电气设备主动保护和控制需要的关键技术

3.1主动感知和预测技术

主动感知和预测技术对于保护电气设备的安全来说十分重要。因为电气设备受到各种不确定因素的困扰，会扰乱设备的正常运行。例如电网网架结构发生改变，再比如元件切除等，还有一些突发性的外在因素影响等。所以在这项技术中，既包含数据采集和通信技术，也包括了传感器技术，还有对设备故障进行预测的技术等。针对设备内部的状态量进行实时感知的技术来说，该项技术可以起到主动保护的作用，对输变电设备的状态加以精准的把握。在输变电设备中，状态参数十分复杂，电网运行状态和气象环境等都会对状态参数产生一定影响。只有大数据技术才能深入挖掘并分析上述信息数据并加以提取。

要想对电气设备的外部状态量进行感知并做到实时预测，那么就要采取精细化预测气象的相关技术，而这时实时感知技术就如雨后春笋一般涌现出来。这一技术的实现是建立在天气雷达预测信息基础上的技术，可以帮助工作人员在恶劣天气来临之前进行相应的预防工作。还有就是将气象资源信息进行融合的大数据技术。随着社会的不断进步，大数据技术可以说应用在方方面面。电气设备的保护和控制活动中也不例外，借助大数据的支持，能够进一步深入挖掘信息，并做到资源的有效整合。

另外，故障预测技术也包含在主动保护和控制技术范围内。这一技术依赖设备自身特点以及相关历史数据，再结合周围环境条件和相应参数等，能针对具有时间发展过程趋势性故障以及累积效应故障进行预测。包括建立在物理模型基础上的预测技术，常见的有观测器和滤波器等，还有建立在数据驱动基础上的技术，包括神经网络和专家系统等。

3.2安全域建模和动态识别技术

该项技术的核心是输变电设备的安全域表征方法以及对特征量量化加以深入分析。通过对多种物理场的耦合进行分析建立起相应的模型，从中找到输变电安全域的相应变化规律，进而找到合适的控制途径，还能加以深度预测，完善主动保护和控制体系。在相对复杂的环境下，还需要安全域动态辨识技术以及相应的跟踪技术，上述技术可以对模型进行快速的辨识并跟踪进展，在多元化、海量的信息中找到有效内容。

结语

综上所述，本文主要从三个方面对电气设备主动保护及控制的相关问题展开了论述，其中包括基本的概念及功能架构，当然还包括构建这一体系所应用到的技术。事实上，本文所论述的内容只是冰山一角，电气设备的主动保护和控制是一个庞大的体系，其中涵盖的理论内容不胜枚举，在今后的研究工作中，还需要相关人士能深入进行研究，提出符合社会发展要求的概念，这样才能促进社会不断进步。

参考文献

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