关键词：电力系统自动化；改造；继电保护
1.引言
电力维持着国家和社会经济的正常运行，是重要的基本能源之一，能够保障社会的稳定发展。电能在社会生活发展过程中扮演着不可替代的角色，是人们使用最多的能源。电力系统是一个综合性的系统，能为企业的运转和人们的生活提供服务，通过向外界输出电能，用于生产生活，满足社会的发展进度。计算机自动化技术日渐成熟，继电保护与电力系统实现了相互结合。计算机技术赋予继电保护装置自动化运行的特点，使得其在电力系统的作用更加可靠，已经成为电力系统的必备装置。继电保护装置可以让电力系统在出现故障时，仍然能够安全稳定地工作。
2.继电保护自动化装置的运行特征
继电保护装置在电力系统发生短路或过载运行等故障时，对故障信号进行及时传递，做出调整，把故障与电力系统隔离开，此外，还可以保护系统中的其它设备，减少故障对系统的影响范围。正常情况下，电力系统不会出现较大故障，但是当故障出现时，继电保护装置就能够发挥不可忽视的保护作用，防止系统的损失被扩大。在继电保护装置保护电力系统运行过程中，自身也可能出现拒动故障和误动故障。拒动故障是指继电保护装置对电力系统中的故障不作出反应，没有发挥及时的保护作用，电力系统的正常工作失去保障。误动故障是继电保护装置在电力系统维持正常运行时，本身发出错误的信号，做出错误的反应，影响电力系统的运行。自动化技术与继电保护的结合，不仅可以有效减少继电保护装置自身出现故障的可能性，还增加了实时监测、调控设备运行参数、远程控制等功能，将电力系统的安全稳定提升至更高水平。
3.电力系统自动化改造
电力系统一个电能生产、消耗的系统，包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。电力系统以一次能源作为原料，将其转化为电能，提供给企业或用户用于生产生活。电力系统自动化改造与社会的现代化发展相适应，成为一种主要的发展趋势。
（1）功能多样化
传统的电力系统发电以后对电能进行变送运输，不能实现在电能传输过程中对电能数值大小的实时监控。自动化技术应用于电力系统中后，电力系统的功能逐渐增多，原有功能得到改善，电力系统在高负荷运行时也可以满足工作要求。
（2）结构简单化
电力系统的结构对于电力系统的运行具有重要影响。一个系统连接多个设备，操作人员的工作效率下降，需要负责的工作环节增多，不能充分发挥每个设备的功能。电力系统自动化后，简化了原有的结构，系统性能的发挥相比传统模式更充分，有利于电力系统的长久稳定发展。
（3）设备智能化
电力系统通过各个设备的配合协作发挥作用，发电、输电、变电等环节都是在电力设备正常运行的基础上实现的。自动化改造电力系统后，计算机控制比人工控制效率更高，操作更精确，通过程序代码来发布操作命令，设备运行精准，完成的工作效率更高，保证了电力系统运行的安全。
（4）操控一体化
电力系统完成智能化后，就可以一体化操作电力系统。一体化操控可以节约人力、时间以及资金，具备了继电保护装置的安装使用的条件。机械一体化、机电一体化、人机一体化等已经成为电力系统自动化改造的主要趋势。
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4.继电保护在电力系统自动化改造中的应用
继电保护装置可以针对性地处理电力系统中的故障问题，对不同的故障采取不同的解决形式。继电保护装置可以迅速将发生故障的电力设备从系统中隔离出来，针对性地保护电力系统的运行。继电保护装置通过模拟仿真，使系统发生故障时，仍然可以维持稳定运行，如图1，切断故障对电力系统的大范围破坏。在继电保护装置的作用下，电力系统可靠稳定地运行，提高了企业和用户使用电力的质量。
4.1在线路接地保护中的应用
电力系统各个复杂的电路中拥有众多的接地方式，主要是大电流型接地和小电流型接地。大电流接地时，要迅速关闭电源，避免故障威胁电力系统的运行。小电流接地时，继电保护装置会做出信号警告，但电力系统可以继续稳定运行一段时间。要采用不同的保护措施解决相应的故障状态。主要的故障状态分为三种：零序功率、零序电流和零序电压。对于零序功率，电力系统的故障会改变零序功率的方向，但零序电流几乎没有变化；对于零序电流，电力系统的线路故障使零序电流突然增大，继电保护装置感应到电流，立刻采取切断电源的操作；对于零序电压，电力系统的故障破坏电力系统正常运行，产生零序电压，工作人员接收到继电保护装置的报警信号，核对电压表的示数，检查故障的位置。
4.2在变压器保护中的应用
变压器在电力系统中发挥着重要作用，负责维持系统运行的安全性和稳定性。自动化继电保护技术对变压器的保护主要包括三个方面：短路保护、瓦斯保护和接地保护。其中，短路保护分为阻抗继电保护和过电流继电保护。阻抗元件工作一定时间，与电源的联系就被自动切断，阻抗继电保护就是利用这一原理来保护变压器。在变压器电源的旁边分别装有电源和时间元件，过电流继电保护装置安装在两个元件之间，工作一定时间之后，也会自己切断与电源的联系，这就是过电流继电保护装置保护变压器的原理。瓦斯保护主要是针对变压器油箱发生故障的情况，绝缘材料和油通过电弧的作用被分解，释放出有毒气体，与此同时还会发出警告信息，提醒工作人员进行故障检查。接地保护分为不接地变压器保护和直接接地变压器保护，前者采用零序电压保护，后者采用零序电流保护。
4.3在发动机保护中的应用
继电保护应用在发电机中的保护分为重点保护和备用保护。发电机定子绕组匝间出现短路现象时，会使局部温度升高，若是绝缘层被破坏，发电机的运行就会受到威胁，在匝间安装保护装置，可以在绕组匝间出现短路时进行一定的保护。接地保护装置可以在发电机出现单相接地导致电流升高，超出规定范围时做出继电保护。纵联差动保护将发电机的中性点、电流、相位整体连接，保护发电机。
发电机自身负荷较低时，绝缘层容易被击穿，过电压保护可以防止这一现象的发生，同时，外部发生短路故障时，过电压也可以实时保护发电机，避免被破坏。继电保护在发电机定子绕组负荷低时，将电源切断，给工作人员传递警告信号，及时保护发电机。
5.结论
继电保护在电力系统自动化改造中具有显著的保障电力系统稳定运行的作用，及时切断故障对系统运行的影响，保护线路和设备，继电保护装置是以后电力系统自动化改造必不可少的部分。企业在考虑使用继电保护装置时，需要结合电力系统的实际工作状况，确定保护的强弱程度，以及需要保护的工作区域，以便于使继电保护装置保护效率的最大化，保证电力系统高效、稳定地为企业和用户服务。
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论文作者:韩志
论文发表刊物:《中国电业》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
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