繼電保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)調(diào)試中的構(gòu)想分析

廖基國(guó)

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展速度，與此同時(shí)，人們對(duì)供電可靠性方面提出了更高的要求。變電站作為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，其運(yùn)行穩(wěn)定與否直接影響供電可靠性。變電站中的繼電保護(hù)裝置是其穩(wěn)定運(yùn)行的根本保障。為此，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出繼電保護(hù)的功能和作用。基于此點(diǎn)，該文就變電站中繼電保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)調(diào)試中統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)想展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：變電站 繼電保護(hù)裝置 統(tǒng)一化

中圖分類(lèi)號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（b）-0056-01

1 變電站中繼電保護(hù)裝置的類(lèi)型及作用

在電力系統(tǒng)中，變電站是非常重要的組成部分之一，它的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在變電站中，繼電保護(hù)裝置主要是負(fù)責(zé)故障單元的隔離和控制，從而達(dá)到縮小故障范圍的目的。由于變電站內(nèi)的電氣設(shè)備相對(duì)較多，這使得繼電保護(hù)裝置的種類(lèi)也相對(duì)比較繁多，大體上可分為以下幾種。

1.1 電壓保護(hù)型繼電保護(hù)裝置

在變電站中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓，這會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成一定的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。電壓保護(hù)型繼電保護(hù)裝置能夠有效解決過(guò)電壓?jiǎn)栴}，這種類(lèi)型的繼電保護(hù)裝置又分為過(guò)欠電壓保護(hù)和零序電壓保護(hù)。其中過(guò)欠電壓保護(hù)可以防止變電站中的電氣設(shè)備遭受雷擊或是因操作不當(dāng)引起的過(guò)電壓等問(wèn)題對(duì)設(shè)備造成的影響，例如，在變電器的低壓側(cè)安裝避雷裝置便可以防止雷擊電壓從低壓側(cè)侵入損壞設(shè)備的情況發(fā)生。零序保護(hù)則能夠防止由于變壓器絕緣故障導(dǎo)致的單相接地問(wèn)題。

1.2 電流保護(hù)型繼電保護(hù)裝置

此類(lèi)保護(hù)又可分為電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)等等。其中電流速斷保護(hù)在理論上是不存在時(shí)限的，即出現(xiàn)故障后能夠瞬時(shí)將故障切除。而過(guò)流保護(hù)則會(huì)在其時(shí)限上進(jìn)行極差的設(shè)置，以此來(lái)達(dá)到保護(hù)的目的。

1.3 差動(dòng)保護(hù)型繼電保護(hù)裝置

當(dāng)被保護(hù)的電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生出電流差，此類(lèi)繼電保護(hù)裝置便是依據(jù)這個(gè)電流差進(jìn)行動(dòng)作的。通常情況下，被保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置可以整定為瞬時(shí)動(dòng)作，但是裝置卻并不會(huì)對(duì)被保護(hù)區(qū)域之外的故障作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。換言之，差動(dòng)保護(hù)具有非常明確的保護(hù)范圍，只要超出這個(gè)范圍裝置均不會(huì)動(dòng)作，這種保護(hù)裝置的原理非常簡(jiǎn)單，并且動(dòng)作過(guò)程中也不存在延時(shí)，所依據(jù)的電氣量也比較單純，故此常將其作為變電站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備的主保護(hù)，如變壓器、發(fā)動(dòng)機(jī)以及并聯(lián)電容器等等，此類(lèi)保護(hù)裝置在35 kV及以上等級(jí)的變電站中應(yīng)用比較廣泛。

1.4 電容器保護(hù)型繼電保護(hù)裝置

此類(lèi)保護(hù)裝置最大的作用是防止電容器自身故障的發(fā)生，一般情況下，會(huì)對(duì)其進(jìn)行帶時(shí)限的速斷保護(hù)。如果變電站內(nèi)的電容器組容量相對(duì)較大時(shí)，還可加裝差動(dòng)保護(hù)與之相配合。

2 變電站中繼電保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)調(diào)試中的統(tǒng)一化構(gòu)想

2.1 變電站繼電保護(hù)裝置硬件設(shè)計(jì)調(diào)試統(tǒng)一化

對(duì)于變電站的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)而言，它是一個(gè)集多功能于一體的裝置，具體包括保護(hù)邏輯處理、電氣量采集、監(jiān)測(cè)控制等等，而這些功能全部都是憑借裝置中的各個(gè)功能模塊予以實(shí)現(xiàn)的。在微機(jī)繼電保護(hù)裝置中主要包含以下幾類(lèi)功能模塊：電源模塊、CPU模塊、CT/PT交流模塊、出口模塊等等。由于變電站內(nèi)的繼電保護(hù)裝置所保護(hù)的電氣設(shè)備、元器件以及范圍均有所不同，從而使得其采集的電氣量也都不相同，致使設(shè)計(jì)出來(lái)的保護(hù)裝置的交流模塊及出口模塊區(qū)別較大，很難實(shí)現(xiàn)全部保護(hù)裝置的交流與出口部分硬件的模塊化。而智能變電站三層結(jié)構(gòu)框架體系的提出，使原本由保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的交流采集功能改為由過(guò)程層的電子式互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)跳合閘功能則是由智能操作箱來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這一前提下，繼電保護(hù)裝置的功能模塊便可以有所簡(jiǎn)化，只需要包含電源、CPU這兩大主要模塊即可，這兩大模塊在一個(gè)平臺(tái)上所有的裝置都是標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化的，幾乎不存在任何不同。對(duì)于繼電保護(hù)裝置而言，若是其硬件全部相同，則裝置的箱體大小也應(yīng)當(dāng)是相同的，唯一的不同之處在于裝置本身具有的功能以及應(yīng)用場(chǎng)合不同，可能命名會(huì)有所區(qū)別，如變壓器的繼電保護(hù)、電路的繼電保護(hù)等等。假設(shè)這種命名不同的情況不存在，便可以將變電站內(nèi)絕大多數(shù)乃至于變電站間隔層內(nèi)所有的繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)成為標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化。而想要使這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，只需要解決保護(hù)裝置命名不同的問(wèn)題即可，從理論上講，可以對(duì)不同的保護(hù)裝置的標(biāo)牌進(jìn)行分別識(shí)別，這樣便可以真正意義上地實(shí)現(xiàn)變電站繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的目標(biāo)，不僅有利于降低設(shè)計(jì)成本，而且還能使變電站繼電保護(hù)裝置維護(hù)的工作量大幅度減輕。

2.2 繼電保護(hù)裝置功能集成一體化設(shè)計(jì)

近年來(lái)，在電力電子技術(shù)不斷發(fā)展和完善的推動(dòng)下，使得繼電保護(hù)裝置主處理器的能力大幅度提升，同時(shí)，繼電保護(hù)裝置在變電站內(nèi)的應(yīng)用情況也越來(lái)越復(fù)雜。出于節(jié)約前期投資、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、資源合理化利用等方面的考慮，變電站要求設(shè)計(jì)出一種集多功能于一體的繼電保護(hù)裝置。例如，在進(jìn)線(xiàn)保護(hù)完成自身相關(guān)功能的前提下應(yīng)當(dāng)還可以完成進(jìn)線(xiàn)自動(dòng)投入功能，分段保護(hù)在完成自身功能的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)能夠完成開(kāi)關(guān)自投及變壓器保護(hù)主后備一體化的設(shè)計(jì)等等。采取這樣的設(shè)計(jì)，能夠使現(xiàn)有的資源得到最大化的利用，并且還能夠進(jìn)一步減少不同間隔單元多臺(tái)裝置間的信息交換，有效減少了中間環(huán)節(jié)，發(fā)生錯(cuò)誤的幾率也隨之顯著降低。目前，為了滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的要求，智能變電站不斷增多，這使其維護(hù)調(diào)試成為了一個(gè)比較難以解決的問(wèn)題。從傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置到當(dāng)前的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用，使變電站的維護(hù)工作量逐步減少，維護(hù)的難度也大幅度降低。這是因?yàn)槲C(jī)繼電保護(hù)一般只需要更換相應(yīng)的元器件，再進(jìn)行調(diào)試即可。然而，在智能變電站中，這種簡(jiǎn)單的更換方法滿(mǎn)足要求，致使維護(hù)工作的開(kāi)展受到了一定程度的影響。對(duì)于這一情況而言，我們可以嘗試對(duì)繼電保護(hù)裝置的功能進(jìn)行集成一體化設(shè)計(jì)。以110/10 kV的變電站為例，可以將10 kV的出線(xiàn)設(shè)計(jì)成為一臺(tái)間隔層的保護(hù)單元，同時(shí)將110 kV的進(jìn)線(xiàn)設(shè)計(jì)成一臺(tái)間隔層的保護(hù)單元，然后再將變電站內(nèi)的所有變壓器設(shè)計(jì)成為一臺(tái)間隔層保護(hù)單元，由這三個(gè)保護(hù)單元來(lái)完成所有的處理功能。這樣可以使整個(gè)變電站由三臺(tái)間隔層保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)所有的保護(hù)功能，有助于減輕維護(hù)工作量。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得變電站內(nèi)的各種電氣設(shè)備不斷增多，與之相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置也越來(lái)越多。繼電保護(hù)裝置作為變電站的重要組成部分之一，為了充分發(fā)揮出自身的作用，應(yīng)當(dāng)在裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中使其達(dá)到硬件統(tǒng)一化、功能集成一體化的目標(biāo)，這不但能夠提高變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，而且還能節(jié)約大量的投資成本，有利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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