电力系统及其自动化和继电保护的相关性探讨

电力系统及其自动化和继电保护的相关性探讨

石海瑞

华能新能源股份有限公司云南分公司 云南昆明 650051

摘要：在我国社会经济不断发展、电力生产规模逐步扩大的背景下，关于电力系统自动化及安全保障方面的研究备受关注。文章阐述了电力系统自动化及继电保护的主要特征，分析了加强继电保护自动化研究的必要性和意义，探讨了电力系统自动化继电保护在发电机、变压器上的应用要点，希望能为相关技术从业者提供参考。

关键词：电力系统；自动化；继电保护；相关性

引言：

    随着电力用途不断扩大，电力系统规模越来越大，结构也越来越复杂，安全、稳定和可靠的运行愈加重要。电力系统中的自动化技术和继电保护是电力系统管理和运行中的关键环节，它们对电力系统的正常运行和发展具有重要作用。自动化技术通过技术手段实现信息处理、控制和监测等功能，可以提高电力系统的运行效率和控制水平，降低系统运行的成本和人工干预的风险。而继电保护则是电力系统中维护安全、稳定和可靠运行的重要措施，它可以有效地监测和控制电力系统中的潜在故障，在故障发生时起到防护作用，防止电力系统的进一步故障和损失。因此，电力系统、自动化技术和继电保护三者之间的相关性非常密切，必须进行充分的配合、协调和互补，才能保障电力系统的正常运行和可靠性。本文将探讨电力系统及其自动化和继电保护的相关性，以期进一步加强电力系统管理和运行的水平，确保电力系统的安全高效运行。

一、电力系统及其自动化的主要特征

    电力系统是现代工业、社会生活和国防建设的重要基础设施，成为现代化经济社会发展和国家安全的重要支撑。电力系统能够根据负荷需求和市场价格进行电力供需平衡的调节，实现供能平稳、用能合理的目标[1]。电力系统工作过程复杂，涉及到电力发电、输配电、电能计量、电能质量、电力市场化交易等多方面内容。同时，电力系统的性能指标也较高，要求电力系统能够实现高质量、高可靠性供电，保障用户使用电力需求。如今，在现代技术不断进步以及社会各界用电需求越来越大的背景下，电力系统自动化是大势所趋。具体来讲，电力系统自动化主要有以下几个方面的特征：

（一）集成化与数字化

电力自动化系统具有集成化、数字化的特点，能够对电力系统中的各处数据和信息进行集成、处理和分析，为电力系统管理和运行提供了高效的支持[2]。除此之外，电力自动化系统已经实现了数据网络化和通信化的高度整合，能够通过信息化手段，实现各个控制站或设备之间的无缝协作和通信，进一步提高了电力系统的自动化程度。

（二）智能化

在集成化、信息化、数字化的基础上，通过应用神经网络、专家系统等现代技术，电力自动化系统可以实现对各类数据进行实施采集、分析，对环境进行感知。通过预测分析、控制和优化等技术，能够自主化、智能化地实现对电力系统的全面控制和管理。同时，高度智能化的电力系统也可以对市场需求和供给进行自动化调节[3]。

（三）高可靠性及安全性

电力自动化系统能够对电力系统中的电能计量、电能质量、保护控制等关键环节进行精准的监测和控制，保障电力系统的高可靠性和高安全性。尤其在高度智能化的技术支持下，电力系统能够对各种设备运行状态进行实时监测，配合工作人员做好安全风险预测与防治。

二、电力系统继电保护的主要特征

（一）可靠性

电力系统继电保护必须极其可靠，以避免误动作和漏动作。电力系统的可靠性包括对故障的正确识别，以及精确的动作时间和动作方式等方面，并且应保证在各种复杂的工作环境下都能正常工作。如今电力系统中继电保护主要采取的是信息管理的方式，即基于大数据信息库，对电力系统运行参数进行采集、储存，便于分析其运行状态[4]。

（二）快速响应

在电力系统运行过程中，多数故障的风险性都比较高，需要在故障未发生或发生之初及时采取有效方法进行防范或处置。基于此，继电保护需要在系统出现故障时迅速进行动作，以保障设备和系统的安全。通常需要在数毫秒内完成动作，以避免设备因电流过载或短路而受损。显然，依靠人员紧急处置较难满足快速响应的需求，而在信息化、自动化技术加持下，可以对故障进行实时监测，并在系统自动处置和人员处置结合的情况下，达到快速响应的效果。

（三）多元化

现代电力系统规模越来越大，涉及到的设备、装置、元件越来越复杂，同时应用场景也呈现多样化特征。因此电力系统继电保护需要多种类型的保护机制，来充分保障系统安全。在自动化背景下，现代电力系统继电保护拥有的保护机制包括过流保护、零序保护、差动保护等等。这些保护机制还可以组合成多种复杂的保护系统，从而保证系统在各种工况下都有适当的保护措施。

三、电力系统及其自动化和继电保护的相关性及应用策略分析

（一）相关性

1.继电保护在电力系统自动化改造中产生的影响

电力系统中，保证电能运输稳定及安全是重中之重，为实现这一点，需要结合电力生产服务以及技术现状及趋势，对系统进行科学改造。而继电保护本身的通信就调度功能比较突出，当电力系统无法达到标准化运行水平时，可以利用继电保护及相关分布方式，对其进行改造。

2.继电保护在电力系统升级中的促进作用

电力系统在长期运行中难免会出现故障，这其中包括各类设备老化故障、人为操作失误故障等。而继电保护则是电力系统自动化中十分重要的应用环节，通过在各个设备及运行系统中加入继电保护装置，可以有效减少设备或系统故障率。尤其是自动化监测及远程监控技术加持下的继电保护，可以进一步提升电力系统运行的稳定性[5]。

（二）应用策略

1.在变压器中的应用

在自动化技术条件下电力系统中，变压器的保护通常采用多种继电保护组合，以确保在多种故障情况下能够快速呈现保护动作，并确保变压器的持续稳定运行。具体包括：其一，差动保护。用于检测变压器内部绕组短路和绝缘故障，保护变压器内部零序环流的流动；其二，过电压保护：检测系统短路故障，确保变压器得以安全运行；其三，过流保护。用于检测变压器的负载情况，防止过载情况；等等。

2.在电动机中的应用

发电机作为电力系统中尤为重要的动力设备，需要充分利用信息化、自动化技术，建立多种继电保护装置、系统构成的安全体系。首先是过电压保护，通过监测仪器实时检测发电机输出电压异常，确保发电机安全运行；其次是低电压保护，当检测到发电机输出电压下降时，及时发出警报，避免因缺电导致发电机损坏；然后是频率保护，对检测系统频率波动情况进行监测，自动控制设备调节，确保发电机输出稳定。同时还要设置对于发电机短路、接地、欠电压等特殊保护，以确保发电机在各种情况下都能保证安全运行。

结束语：

综上所述，自动化技术在电力保护中发挥着非常重要的作用，可以使保护系统更加智能化、高效化、可靠化，提高设备的保护能力，同时也为设备的运行提供帮助和修复建议。电力系统自动化与继电保护技术升级具有多方面的相关性，这要求技术人员充分结合电力系统的应用、管理、服务情况，将自动化技术应用到继电保护之中，为保障电力系统的稳定、安全运行做出重要贡献。

参考文献：

[1] 李佳霖. 电力系统中继电保护自动化技术的应用[J]. 电力系统装备,2022(5):52-54.

[2] 崔如静,戴林峰,朱宇轩. 继电保护自动化技术在电力系统中的应用原理及作用[J]. 电力系统装备,2022(1):36-38.

[3] 杨波. 继电保护自动化技术在电力系统中的有效应用[J]. 光源与照明,2022(10):204-206.

[4] 韩清超,戴张斌. 电力系统中继电保护自动化的应用[J]. 电力系统装备,2021(1):23-24.

[5] 高洋. 电力系统中继电保护自动化的应用[J]. 数字通信世界,2022(1):123-125.