電力系統(tǒng)自動(dòng)化繼電保護(hù)測(cè)試分析

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新迭代，作為生活中必不可少的重要能源之一的電能，同時(shí)，也在持續(xù)地引進(jìn)更新的技術(shù)以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的日常用電需求。而電力系統(tǒng)的自動(dòng)化，可從更多方面和角度保證對(duì)住戶進(jìn)行安全可靠的供配電，并且可以提供十分及時(shí)有效的送電服務(wù)，全方位滿足人們的用電需求。而這類型的繼電保護(hù)裝置，如果把前期的測(cè)試工作都做好，即可在保證在電力系統(tǒng)運(yùn)行遇到故障時(shí)，可以第一時(shí)間對(duì)故障作出判斷且及時(shí)解決，從而確保穩(wěn)定且高效的供電，這同時(shí)也順應(yīng)了科技發(fā)展的時(shí)代潮流。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；測(cè)試研究

對(duì)電力工作者來(lái)說(shuō)，工程師們進(jìn)行自主研發(fā)的自動(dòng)化系統(tǒng)即在很大程度上可以滿足人們的日常用電，隨著系統(tǒng)的更新迭代和科技的不斷創(chuàng)新，電氣系統(tǒng)也在不斷地受到人們的好評(píng)。而繼電保護(hù)裝置在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)有效地做出判斷，所以，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試研究就更被人們所重視。當(dāng)前，電力系統(tǒng)和自動(dòng)化的建設(shè)發(fā)展中，該裝置不僅僅作為重要部分之一，同時(shí)，還具有十分重要的作用和意義，所以對(duì)其進(jìn)行測(cè)試研究尤為重要。自動(dòng)化系統(tǒng)因?yàn)橛衅渲悄芑托畔⒒?，雖然為人類的生產(chǎn)和生活提供了許多便利，但在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)因不確定性經(jīng)常出現(xiàn)一些問(wèn)題，存在相應(yīng)的缺陷。本文即主要從線路保護(hù)的重要裝置之一繼電保護(hù)裝置測(cè)試出發(fā)，談?wù)剬?duì)其保護(hù)策略的研究。

1在自動(dòng)化設(shè)備中繼電保護(hù)裝置的意義

電能作為必不可少的能源之一，其具有的清潔性、再生性也讓電能的應(yīng)用范圍更加廣泛。這時(shí)，做好其測(cè)試研究，即可以讓電能對(duì)人類生活有著更加正向的影響。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，偶爾會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)或是線路的故障，出現(xiàn)斷路或是短路的現(xiàn)象，而這時(shí)候，系統(tǒng)中的保護(hù)裝置便發(fā)揮了重要作用。它的出現(xiàn)，不僅可以極大限度地讓電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化設(shè)備保持穩(wěn)定的電壓和電流，還能解除一些過(guò)電壓和過(guò)電流帶來(lái)的安全隱患，防止電力設(shè)備的使用壽命縮短。但是，如果在電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)過(guò)載或是短路等問(wèn)題時(shí)，有可能讓裝置也出現(xiàn)使用故障，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備因?yàn)殡娏骱碗妷翰环€(wěn)定而造成損害，所以，在對(duì)裝置進(jìn)行故障檢修時(shí)，一定要注意提前切斷電源。

2繼電保護(hù)裝置可靠性測(cè)試

2.1可靠性測(cè)試指標(biāo)

在對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行可靠性的測(cè)試時(shí)，需要注重一些技術(shù)指標(biāo)，重要的指標(biāo)如下。（1）成功率（R）。成功率，即指在裝置正常工作的情況下，將工作成功完成的次數(shù)和進(jìn)行的總數(shù)的比例。成功率和裝置的可靠性之間成正比關(guān)系。（2）平均故障時(shí)間周期（MTBF）。MTBF指的就是該裝置平均情況下會(huì)發(fā)生故障的周期。MTBF和該裝置的可靠性成反比規(guī)律，即故障出現(xiàn)的周期越長(zhǎng)，那就說(shuō)明故障出現(xiàn)的次數(shù)越少，而同時(shí)，裝置所具有的可靠性也就越高。（3）平均故障恢復(fù)周期（MTTR）。相關(guān)工作者可以對(duì)通過(guò)統(tǒng)計(jì)在裝置正常工作的過(guò)程中，其從出現(xiàn)故障到恢復(fù)正常運(yùn)行的平均時(shí)間來(lái)大概估計(jì)對(duì)于本次故障的恢復(fù)時(shí)間。同時(shí)，在對(duì)其進(jìn)行可靠性測(cè)試的過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)本次測(cè)試的裝置自有的有效度去進(jìn)行測(cè)試，而有效度這一指標(biāo)，指的就是該裝置保護(hù)電力系統(tǒng)的有效程度，有效度在系統(tǒng)中與裝置的可靠性也成正比關(guān)系。

2.2可靠性測(cè)試

裝置的平均故障時(shí)間周期，與其所在的電氣系統(tǒng)的可靠性緊密相關(guān)，所以，在進(jìn)行可靠性的測(cè)試時(shí)，應(yīng)優(yōu)先對(duì)其平均故障時(shí)間周期去進(jìn)行測(cè)試，這種測(cè)試的方法較簡(jiǎn)單，只需在普通的實(shí)驗(yàn)室用定數(shù)截尾法即能正常地進(jìn)行測(cè)試，具體的測(cè)試方法如表1。在測(cè)試開始之前，應(yīng)先對(duì)周圍的環(huán)境仔細(xì)觀察，要確保測(cè)試環(huán)境一切正常，無(wú)異常區(qū)域和情況的出現(xiàn)。即一定要保證相關(guān)工作者在電力系統(tǒng)及裝置都在正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。還要保證所使用的測(cè)試工具都在要求范圍內(nèi)，且相關(guān)的測(cè)試工具不存在任何故障，只有這樣在正常情況下進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，才能保證實(shí)驗(yàn)的可信度。從上表的綜合數(shù)據(jù)顯示可知，本次試驗(yàn)的截尾失效數(shù)應(yīng)選擇的正常范圍應(yīng)選在4～7。第一，假設(shè)該裝置的平均故障時(shí)間周期是N，在這當(dāng)中，N是截尾數(shù)倍數(shù)的任意數(shù)。第二，應(yīng)該嚴(yán)格按把握隨機(jī)抽樣的方法去選擇實(shí)驗(yàn)樣本t，在做選擇樣本T的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格其代表性，而且選擇t的數(shù)量也應(yīng)適中，不能多也不能少。在正常的實(shí)驗(yàn)情況下，可以緊緊依據(jù)T的大小去選擇實(shí)驗(yàn)樣品，如表2，其中的樣本數(shù)就是實(shí)驗(yàn)中合適的樣本數(shù)。從表2中可以看出，當(dāng)T的選取較小時(shí)，就可以對(duì)所有給出的樣本去進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)樣本數(shù)量過(guò)多時(shí)，這時(shí)候做全部測(cè)試會(huì)比較麻煩，不能全部將其測(cè)試，此時(shí)，應(yīng)按照一定的比例去選擇樣本數(shù)去進(jìn)行測(cè)試。

3繼電保護(hù)裝置的保護(hù)策略

繼電保護(hù)裝置，其主要作用就是保護(hù)在正常運(yùn)行中的系統(tǒng)不被電流和電壓的不穩(wěn)定因素影響，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這不僅有利于電能的正常輸送，進(jìn)而還能為人們的正常生產(chǎn)和生活提供重要保障。若想提高對(duì)裝置的保護(hù)能力，則可以從以下幾種方式中進(jìn)行保護(hù)。

3.1自動(dòng)檢測(cè)

繼電保護(hù)裝置，可以在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)上提高保護(hù)能力。在做空投主變的過(guò)程中，如果變壓器因?yàn)槟承┮蛩爻霈F(xiàn)故障，那么，差動(dòng)保護(hù)就可以在第一時(shí)間感應(yīng)到故障區(qū)域，并且收到反饋、做出保護(hù)動(dòng)作，以此保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)自動(dòng)檢測(cè)裝置的安裝上進(jìn)行檢測(cè)和提高，不僅可以實(shí)現(xiàn)更精確的故障檢測(cè)，還能在第一時(shí)間通知到相關(guān)電力工作者，以確保工作者最先了解故障問(wèn)題和區(qū)域，并且最快地解決故障。

3.2反應(yīng)速度

在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，往往單純地憑借人力來(lái)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，主要依靠人力去進(jìn)行檢測(cè)的相關(guān)工作，雖然一定程度上可以保證精準(zhǔn)性，但可能會(huì)出現(xiàn)敏感性差、反應(yīng)速度慢等問(wèn)題。所以，單純憑借人力進(jìn)行檢測(cè)工作，在新的電力系統(tǒng)下，已經(jīng)不適應(yīng)了。提高保護(hù)裝置的反應(yīng)速度，可以大幅提升系統(tǒng)在差動(dòng)保護(hù)時(shí)的靈敏度，所以如果系統(tǒng)再被不穩(wěn)定的電流電壓影響時(shí)，該裝置不僅不會(huì)繼續(xù)受到影響，還可以對(duì)目前線路中存在的問(wèn)題比如短路或斷路情況，第一時(shí)間做出反應(yīng)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

3.3保護(hù)速度

裝置的系統(tǒng)內(nèi)部，本來(lái)就設(shè)有一系列的差動(dòng)保護(hù)，而差動(dòng)保護(hù)的反應(yīng)速度很快。在系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，如果出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，那么，此時(shí)的動(dòng)作將會(huì)在20ms之內(nèi)完成。除此之外，差動(dòng)還可以高效區(qū)分不同金屬引起的故障，且對(duì)金屬類別的檢測(cè)時(shí)間在30ms內(nèi)。因此，繼電保護(hù)裝置本身就具有保護(hù)速度快的特點(diǎn)，在對(duì)裝置進(jìn)行保護(hù)速度的維護(hù)和改進(jìn)方面，可以讓其更加迅速地檢測(cè)出系統(tǒng)中產(chǎn)生的故障，并且第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。

3.4靈敏度

對(duì)電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，靈敏度這一特性非常重要，因?yàn)樵趦?nèi)部的保護(hù)系統(tǒng)中，運(yùn)用了差動(dòng)保護(hù)的理念，所以，電力系統(tǒng)如果出現(xiàn)輕微故障或嚴(yán)重故障，它都還可以保持系統(tǒng)內(nèi)部高度的靈敏性，如果當(dāng)此時(shí)的故障相對(duì)嚴(yán)重時(shí)，它還可以實(shí)行自動(dòng)切除，迅速切除嚴(yán)重故障區(qū)域。在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，會(huì)因?yàn)樵O(shè)備中的互感器而導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，這樣也會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生些許影響。所以，為了避免這種影響，可以在提升裝置的靈敏性上采用多重濾波算法，提高其保護(hù)范圍和穩(wěn)定性。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行測(cè)試，會(huì)發(fā)現(xiàn)在整個(gè)電力系統(tǒng)中，該裝置具有非常強(qiáng)大的功能和作用。該裝置不僅可以對(duì)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，還能以自啟動(dòng)的方式來(lái)切除嚴(yán)重的故障區(qū)域，從而更可能地去保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行中的穩(wěn)定性，同時(shí)，該裝置擁有極高的工作效率、強(qiáng)大的可靠性，所以在電能輸送這一過(guò)程中做出了巨大貢獻(xiàn)。綜上，該裝置的可靠性在很大程度上決定著系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)對(duì)裝置不斷地去進(jìn)行可靠性測(cè)試，同時(shí)，要結(jié)合科學(xué)評(píng)價(jià)和反饋，從而對(duì)裝置的綜合性能有更多的認(rèn)識(shí)和改進(jìn)，將這項(xiàng)工作做好，會(huì)對(duì)整個(gè)電力行業(yè)的發(fā)展具有十分深遠(yuǎn)的意義。

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作者：劉武旭 單位：中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北電力試驗(yàn)研究院