淺談繼電保護裝置的不足及智能化升級

孫立峰

【摘 要】繼電保護裝置保障了電力系統安全可靠運行，但現有的繼電保護裝置存在著一些安全隱患。隨著智能化電力系統的建設，繼電保護裝置的智能化升級成為了降低安全隱患、提高系統可靠性的高效途徑。

隨著社會發展科技進步，電力系統的保護也由過去的電磁式繼電保護裝置、晶體管繼電保護裝置、集成電路繼電保護裝置，發展到現在的微機繼電保護裝置（微機綜保裝置）；由過去一套保護裝置只能實現單一、基本的保護功能，發展到現在一套裝置可以提供全方位、多功能、滿足不同運行條件下的保護。除了提供基本的保護功能，微機綜保裝置還可以讓運行人員隨時掌握電力系統的運行狀態，及時發現潛在隱患，有效控制故障持續的時間，盡可能縮小故障影響的范圍，減少電力系統故障帶來的損失，是電力系統安全可靠運行的有力保證。

但現有的微機綜保裝置并不是完美的，在設計和使用時仍然存在著一些不足。筆者認為主要有以下幾個方面：

1、繼電保護裝置在運行過程中，人為因素帶來的安全隱患。繼電保護裝置作為電力系統運行過程中最為重要的一道安全屏障，是各類發電企業和電力用戶能源管理中的重中之重，一般都會安排專業人員不間斷的進行監控、巡檢、維護及記錄。這些運行、維護人員都需掌握具備一定的知識文化水平，并經過相應的專業培訓，確認具有相適應的操作技能，方可參與電力運行的管理維護。這些人員每天都在面對電網結構、保護裝置設置及動作要求、設備正常運行及故障情況等等大量信息，并需要根據系統的運行情況對這些信息進行冷靜的分析判斷，及時做出選擇，快速處理故障并上報。這些工作十分繁雜，且重復性很高，很多工作甚至千篇一律且機械枯燥。在重復工作中人員極易產生松懈和麻痹，對突然發生的故障不能及時做出應對，給電力系統的安全運行帶來隱患。

2、繼電保護裝置設計、配置不完善帶來的安全隱患。在電力系統中，保護裝置動作的可靠性通常會由裝置內部軟、硬件的設計、二次回路的連接、裝置動作參數的設置等因素所決定。裝置本身設計和制造的完善程度、取樣參數的精確性以及動作參數的合理取值，都決定著電力系統在故障時能否精確動作，確保故障的及時切除。但很多企業的電力系統在實際運行中，上述基本要求卻常常無法保證滿足。例如，現在市場上的微機綜保裝置產品繁多、魚目混雜，各種檔次、品牌的新產品層出不窮。很多綜保裝置的生產企業只看重產品的利潤，而忽視了產品的質量性能。很多產品設計不夠完善，保護算法存在缺陷；還有些產品質量不過硬，設備內部元件提前老化。這些產品本身可靠性較差，實際運行時常常會導致系統的錯誤動作。再比如，繼電保護裝置必須依靠精確的電流、電壓信號作為判別依據。連接獲取這些信號的二次回路，在設計時可能存在不合理之處，設備安裝時也可能存在不規范的情況。這些看似細小的問題，卻使電流電壓信號產生較大誤差，進而影響保護裝置對系統的錯誤判別，導致不必要的事故發生。即使上述兩個方面的問題都得到了完善的解決，選取了高品質產品，取樣信號也足夠精確，但若綜保裝置內部參數設置不合理或者錯誤，系統運行仍然存在風險。繼電保護裝置的內部參數，特別是一些重要動作參數的設置，需要經過精確的計算，在考慮了電力系統各種運行可能的基礎上，結合長期運行經驗，設置一個比較合理的數值。針對上述這些問題，很多企業都提出各自不同的解決方法。有些企業在管理上狠下功夫，制定更為有效明確的制度，聘請更有經驗的管理人員；有些企業在電力設備上投入更多資金并選擇市場上更有信譽的安裝調試隊伍。這些措施，都在一定程度上提高了電力系統的安全性。但同時這些做法都需要投入更多的人力物力財力，從節約增效的角度講都不是最優化的。當前快速發展的智能化電力系統，才是解決繼電保護不足的更為高效和經濟的方法。

一套智能化的繼電保護裝置，至少應能滿足以下幾個要求：

1、通過與智能企業管理、能源管理等系統的聯網，降低人為因素對電力系統帶來的安全隱患。繼電保護裝置在平時的運行維護時，需要記錄大量的數據、圖形、表格、文件等。這些數據涉及到電力系統中一、二次設備參數、運行狀態、統計分析、圖檔管理甚至人事信息等等。但這些數據，常常并不能做到完整記錄，保留下的數據，也沒有進行更深層次的分析和研究。如果整個繼電保護裝置都改為智能化、聯網化，所有裝置內部數據都可以通過網絡上傳到能源管理系統或是特定的數據分析中心上去，那么這些數據就可以得到及時準確的分析整理，并最終以簡單直接的形式回傳給系統管理人員和企業管理人員，為企業及早發現系統中的安全隱患和為企業提高能源的利用效率提供可靠依據。

2、繼電保護裝置通過智能化的升級，進一步降低裝置本身產生問題的可能，提高電力系統的可靠性。繼電保護裝置本身的可靠性，雖然可以通過提高產品質量、增加取樣信號靈敏度來提高，但這些措施理論上還是存在上限，即電氣設備本身在運行時依舊存在發生各種情況的可能。對繼電保護裝置的智能化升級，可以在一定程度上抑制設備本身發生狀況時對系統的產生的影響。在一個智能化的繼電保護裝置網絡中，我們可以收集到不同企業、不同電力系統、不同運行工況的數據。通過對這些數據的分析、對比、整合，就可以對網絡中的每一臺保護裝置進行單獨優化，使每一臺裝置都可以起到最大的保護作用。

目前，世界各國的電力系統智能化都還處在一個起步階段，對于智能化電力系統還沒有一個共同的精確定義，相對應的也就沒有一套完善的規范和標準。但智能化電力系統，已經是電力系統發展的大方向，是整個電力系統效率提升的關鍵因素，是解決我國電力能源建設相對滯后、傳統電力系統管理和調配技術落后的唯一出路。在智能化的電力系統中，繼電保護裝置作為安全運行的保障，理應得到率先發展?，F在，我國的一些繼電保護裝置的生產企業，都在進行一些積極的探索和嘗試，推出了一系列網絡化、單元化、組態化的智能化產品。隨著產品的不斷推陳出新，繼電保護裝置的智能化升級必將日趨完善，電力系統的運行必將更為平穩安全。