電氣自動保護系統(tǒng)探討

呂 品，黎 萌

煙臺工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 煙臺 264006

0 引言

在國家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度的大背景之下，對作為基礎(chǔ)能源部門的電力部門，建設(shè)力度也得到不斷加強。當前，由于我國能源資源相對缺乏，能源結(jié)構(gòu)不合理，能源供給能力和電力安全水平還需要進一步提高。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對電力的依賴度越來越高，生產(chǎn)、生活中需要有堅強電網(wǎng)作為重要保障，各類變配電站（所）作為電力運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其運行的安全性和可靠性決定著整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行。因此，加大變配電站（所）電氣自動保護系統(tǒng)研發(fā)力度，提高其自動保護能力，可以最大限度地減少停電故障發(fā)生時間，提高變配電站（所）的平均無故障運行時間，提高變配電站（所）供電可靠性。

隨著輸變電技術(shù)的日臻完善，電力系統(tǒng)變得更加巨大和龐雜，對變配電站（所）的運行保障能力要求也越來越高，各類用戶對電力供應(yīng)的可靠性要求也越來越高。變配電站（所）自動保護系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)當變配電站（所）運行過程中發(fā)生三相短路、兩相短路、單相接地等故障，以及出現(xiàn)過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等不正常現(xiàn)象時，能夠快速反應(yīng)，實現(xiàn)選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍，減輕對電氣設(shè)備造成的破壞，確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

1 變配電站（所）主要組成

變配電站（所）主要由電氣主接線及相關(guān)變電主要設(shè)備組成。具體包括：電氣一次接線，即電氣一次接線，主要是為了滿足預(yù)定的傳輸功率和運行要求設(shè)計，對電網(wǎng)供電的經(jīng)濟、可靠、穩(wěn)定運行具有決定意義；電力變壓器，通過電磁感應(yīng)原理，實現(xiàn)電力的不同電壓、電流的輸送，達到傳輸和分配電能的目的；高壓開關(guān)設(shè)備，通過對高壓電路的有效開合，確保電力系統(tǒng)的安全；互感器，其將電網(wǎng)高壓、大電流按一定的比例變換為標準低電壓、標準小電流以供變配電站（所）相關(guān)儀器、儀表使用的設(shè)備；避雷設(shè)施，通過這些設(shè)備可以在一定范圍內(nèi)保護相關(guān)電力設(shè)備免于受到雷電等惡劣電氣的破壞；母線設(shè)備，主要完成電能的匯集、分配和傳輸；無功補償裝置，主要是實現(xiàn)補償電能傳輸過程中的無功功率損耗，改善電網(wǎng)供電質(zhì)量；保護裝置，實現(xiàn)對變配電站（所）的故障保護，減少故障導(dǎo)致的損失。

2 變配電站（所）電氣設(shè)計原則

變配電站（所）作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計電氣自動保護系統(tǒng)必須要從整體著眼，綜合考慮，把握好變配電站（所）電氣設(shè)計的科學(xué)原則。

2.1 一次系統(tǒng)設(shè)計原則

變配電站（所）一次系統(tǒng)要突出人機交互、自動值機功能，通過發(fā)揮計算機的自動處理優(yōu)勢，提高一次系統(tǒng)的自動化控制水平，減少人工作業(yè)量，提高系統(tǒng)的安全性。

2.2 二次系統(tǒng)設(shè)計原則

變配電站（所）二次系統(tǒng)主要包括：測量、保護、控制與信號回路部分。二次系統(tǒng)電氣自動保護要突出雙路保護思路，在傳統(tǒng)的繼電保護基礎(chǔ)上，要另外設(shè)置一套計量、信號采集、控制回路，實現(xiàn)計算機自動保護控制。

2.3 主變保護

主變壓器是電力系統(tǒng)中的重要供電設(shè)備，其安全性能直接影響整個供電系統(tǒng)及電網(wǎng)的安全性，因此，必須要采取切實可行的措施，加強對主變壓器的保護與控制。通過傳感器技術(shù)實時采集主變設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，采取瓦斯保護、變壓器相關(guān)側(cè)過流保護等措施，實時監(jiān)測主變運行狀態(tài)，并自動進行保護調(diào)整。

3 變配電（站）自動保護系統(tǒng)設(shè)計

3.1 一次系統(tǒng)電氣設(shè)計

根據(jù)一次系統(tǒng)電氣自動保護系統(tǒng)設(shè)計原則，采用工業(yè)控制計算機作為保護系統(tǒng)的主控設(shè)備，加大對各類設(shè)備實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集與分析處理，通過一次系統(tǒng)電氣自動保護系統(tǒng)中計算機控制，實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的遠程控制，合理控制電氣開關(guān)的動作，確保系統(tǒng)在合適的時候自動進行切換。

3.2 二次系統(tǒng)設(shè)計

繼電保護要區(qū)分層次進行設(shè)計，對高壓供電系統(tǒng)要綜合考慮采用計算機保護，并且要盡可能采用相關(guān)綜合自動化控制單元，提高保護的可靠性。對于低壓供電系統(tǒng)保護可采取以傳統(tǒng)的繼電保護為主、綜合自動控制保護單元為輔的模式進行保護，在條件允許的情況下，可以高配置進行繼電保護，以提高系統(tǒng)的安全性能。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成對系統(tǒng)各類測量數(shù)據(jù)進行采集，變配電站（所）根據(jù)設(shè)計需要，將各類參數(shù)標準提前寫入系統(tǒng)，系統(tǒng)通過各類傳感器采集電壓、電流等信息，測量為交流采樣，直接從電流互感器或電壓互感器取交流電流信號或交流電壓信號，并與系統(tǒng)設(shè)定的標準參數(shù)進行比較，根據(jù)兩者之間的差值指揮相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)進行運作，實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護。同時，要綜合考慮集中自動控制的優(yōu)缺點，防止因功能過度集中而導(dǎo)致任務(wù)過重，速度和效率受到制約，影響系統(tǒng)可靠性等，加強對系統(tǒng)的綜合布線與設(shè)計，防止發(fā)生主機冗余，減少系統(tǒng)維護量，節(jié)約維護成本。

同時，要加強信號回路的設(shè)計，減少系統(tǒng)誤動作的機率，確保系統(tǒng)安全。根據(jù)電壓等級的不同，采取不同的接地模式。要按照分布式、開放化和信息化的要求，加強對控制回路及信號回路的控制與設(shè)計，盡量采用模塊化設(shè)計，以達到分散危險系數(shù)的目的，確?？刂苹芈返慕^對安全。要采用合適的合閘與分閘繼電器輸出接點，將其并連接到開關(guān)柜的合分閘開關(guān)或按鈕上，即可實現(xiàn)遠程控制，完成合分閘操作。對于系統(tǒng)的合分閘繼電器接點與開關(guān)柜上合分閘開關(guān)或按鈕之間應(yīng)同時具備手動與遠程自動轉(zhuǎn)換兩種功能。對于不同的供配電系統(tǒng)選擇不同的接線模式，選用不同的轉(zhuǎn)換和控制模式，以實現(xiàn)最佳控制，進一步降低故障率。

3.3 變配電站（所）綜合自動化系統(tǒng)

變配電站（所）綜合自動化系統(tǒng)，由管理計算機通過通信電纜與安裝在現(xiàn)場的所有具有計算機保護與監(jiān)控單元進行信息交換，完成測量，繼電保護，信號與控制，以實現(xiàn)自動控制的綜合系統(tǒng)。中央控制計算機可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改，隨時接受微機保護與監(jiān)控單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計算機就可通過對信息的處理，進行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對系統(tǒng)的運行情況進行分析，通過上述采集單元可以隨時發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時間，通過中央控制可以合理調(diào)配負荷，實現(xiàn)優(yōu)化資源配置和運行調(diào)度，提高電力運營的現(xiàn)代化水平，為地方經(jīng)濟社會發(fā)展貢獻更大的力量。

[1]周業(yè)榮，嚴映峰，宋柯.瀑布溝水電站電氣二次系統(tǒng)總體設(shè)計介紹[J].水電站機電技術(shù)，2010(6).

[2]盧仲圩.220KV變電站綜合自動化系統(tǒng)與繼電保護[J].科技風(fēng)，2010(9).

[3]王艷.變電站綜合自動化微機差動保護系統(tǒng)設(shè)計[J].西鐵科技，2009(3).

[4]湛文軍.繼電保護在綜合自動化變電站的應(yīng)用與探討[J].民營科技，2008(2).