220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)與繼電保護研究

張佳ZHANG Jia

（國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，呂梁 033000）

（State Grid Shanxi Electric Power Company Lvliang Electric Power Supply Company，Lvliang 033000，China）

0 引言

近年來，我國電力工業(yè)的發(fā)展，取得了很大的進步。作為我國重要的能源工業(yè)之一，電力工業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景，并且由于信息傳輸技術(shù)的進一步發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)也取得了重大的進展，以其簡單可靠、拓展性和兼容性好的特點被國內(nèi)越來越多的用戶接受。在變電站運行正常的時候，變電站中的繼電是不會觸動保護模式的，因此繼電裝置也可以作為是否發(fā)生電力故障的檢測儀器使用。當發(fā)生電力故障時，電力系統(tǒng)元件的不正常和報警信號就會被繼電保護裝置反映出來，繼電裝置迅速地將信號傳達出去并在第一時間跳閘，減少大面積停電事故的發(fā)生，使得電力系統(tǒng)整體上安全平穩(wěn)運行。目前，由于大容量發(fā)動機、超高壓和大電網(wǎng)的投入運行，對電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求，如果不能及時更新陳舊設(shè)備和進行技術(shù)改造，則很有可能出現(xiàn)較大的電力事故，所以對220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)和繼電保護進行研究，具有十分重要的意義。

1 220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)概述

220kV 變電站綜合自動化是指變電站系統(tǒng)利用計算機系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，形成變電站控制、測量和保護等功能于一身的監(jiān)控系統(tǒng)。作為一種新型的自動裝置和系統(tǒng)，具有技術(shù)先進、拓展性強和可靠性高的特點，其功能更是集監(jiān)測、報警、記錄和保護等于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享、數(shù)據(jù)清查和監(jiān)控等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為三個方面：分別是主控樓、通信管理層和現(xiàn)場控制層。

1.1 對主控樓分析 該系統(tǒng)的主控樓以上層網(wǎng)絡(luò)的計算機為核心，具有采集、分析、處理和命令數(shù)據(jù)的功能，通過建立和管理數(shù)據(jù)庫，為用戶提供各類數(shù)據(jù)報表。即便這些計算機中的一臺壞掉，仍不影響整體系統(tǒng)的運行。

1.2 對通信管理層分析 由于科技發(fā)展和用戶要求的提高，自動化通信系統(tǒng)的發(fā)展也越來越追求穩(wěn)定性、可靠性和兼容性。這樣才能迅速完成調(diào)度系數(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)以及終端設(shè)備之間的信息交換，同時也能夠兼容不同廠商的各種設(shè)備，有較強的抗壓能力，達到無人值班的要求。

1.3 對現(xiàn)場控制層的分析 現(xiàn)場控制層由三部分組成，分別是微機保護裝置、智能監(jiān)控裝置和整流機組。這一層與前兩者不同，主要進行電氣設(shè)備的保護，數(shù)據(jù)的采集和命令的執(zhí)行，并將收集的原始數(shù)據(jù)向主機發(fā)送。

2 220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)下的繼電保護

2.1 繼電保護的基本職能 ①能夠迅速、及時地將電氣元件的不正常情況表現(xiàn)出來，并根據(jù)收集到的情況，進行減負荷、跳閘和信號的發(fā)出工作，為值班人員及時發(fā)現(xiàn)問題和進行檢修提供必要的參考信息。②能夠自動、并且有選擇地跳開斷路器，避免電氣元件繼續(xù)被損壞，使其他沒有故障的元件正常工作。

2.2 電力系統(tǒng)對繼電保護的要求 ①速度性要求。繼電保護必須在第一時間發(fā)現(xiàn)故障問題及其出現(xiàn)的位置，減少用戶在電力故障狀態(tài)下工作的發(fā)生幾率，一方面保護電氣元件，將損傷程度降到最低；另一方面提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，避免電力故障蔓延，造成更大的破壞。②靈敏度要求。這主要是針對發(fā)生電力故障時的反應(yīng)能力而言的，這就要求繼電保護裝置在自己的保護范圍內(nèi)，無論何時、何地、何種類型的電力故障都能準確做出反應(yīng)。③選擇能力強。這就要求繼電保護裝置在發(fā)生電力故障時，能通過最小范圍的操作，將出現(xiàn)電力故障的部位檢查出來并將其切除，這樣影響的范圍就比較小，而其他部位則可以正常工作。④準確可靠性要求。繼電保護裝置在自己的職責范圍內(nèi)，應(yīng)該積極主動對故障問題做出反應(yīng)，而沒有故障時就不能發(fā)出錯誤的信息，誤導工作人員，保證檢測效果的準確性。一旦繼電保護發(fā)出錯誤的信號，對電力工作的檢查維修等會帶來很大的影響。

2.3 繼電保護的基本工作原理 本文研究的220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)下的繼電保護裝置，是用珠海優(yōu)特公司生產(chǎn)的UT-2000 型綜合系統(tǒng)。通過對該系統(tǒng)下繼電保護的工作原理，進行了檢測操作，可以作為同類變電站繼電保護裝置工作原理的代表。變電站繼電保護裝置是根據(jù)電力發(fā)生故障時，電流量加強、電壓的升降、頻率正常與否和溫度升高等現(xiàn)象來確定是否發(fā)生電力故障，然后根據(jù)故障的情況發(fā)出報警信號。其中分析電流量的大小，有選擇地進行跳閘的被稱為反時限保護，當電流量越大時，跳閘的速度越快。而依據(jù)時間進行跳閘工作的被稱為定時間保護，這種保護方式在電流量超出一定量后，經(jīng)過特定的時間段后才會跳閘，此外瓦斯和溫度的影響被稱為非電量保護，采取的跳閘方式也不同。

而變電站繼電保護的可靠性系數(shù)是一個相對固定的經(jīng)驗值，在計算繼電保護的工作值時，要將計算出的結(jié)果再乘以可靠系數(shù)，這樣得出的結(jié)果才是準確可靠的，這個范圍一般是1.3-1.5 之間。而繼電保護的靈敏度是由發(fā)生電力故障的最小值和保護動作結(jié)果來決定的，一般范圍在1.2-2 之間，當然還要根據(jù)設(shè)計規(guī)范進行選擇。

2.4 變電站繼電保護的分類 ①發(fā)電機實施保護。發(fā)電機能夠?qū)崿F(xiàn)對電力的保護，是因為發(fā)電機在保護時有定子繞組短路、接地、過電壓，發(fā)電機外部短路、對稱過負荷等。而發(fā)電機的出口方式則是停機、解列和縮小故障范圍。②線路實施保護。線路保護的原理主要是根據(jù)電壓等級的高低，電網(wǎng)中接地方式的不同，電力運輸線路的長度大小，可以采取相間短路、單相接地等方式開展保護。③電力變壓器實施保護。電力變壓保護器通過引出線相間短路、中性點接地單向短路、繞組匝短路、外部短路的方式完成保護任務(wù)，把外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓和過負荷，變壓器溫度升高等問題解決。④電力電容器實施保護。電力電容器以內(nèi)部故障和引出線短路、電容器組和短路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓等方式開展保護。⑤高壓電動機的保護。高壓電動機通過定子繞組相間短路、定子繞組過負荷、低電壓，同步電動機失步、失磁和非同步?jīng)_擊電流等方式來進行保護。

3 結(jié)束語

近些年，由于科學技術(shù)的進步，計算機、通信、互聯(lián)網(wǎng)和電子技術(shù)越來越發(fā)達，變電站的管理方式也采用了自動化的管理系統(tǒng)，而且這種綜合自動化技術(shù)也成為我國電力工業(yè)進步的重要方面之一。而在綜合自動化系統(tǒng)下的繼電保護措施也被工作人員，大量地研究出來，在保護電力系統(tǒng)正常運營方面發(fā)揮了重要作用。因為繼電保護與安全制動裝置具備發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行不暢等故障，并迅速地收集相關(guān)信息，在最短時間、最小范圍內(nèi)、準確可靠地將故障切除，保證其他部分電力工作的正常開展。本文作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，對220kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)及繼電保護進行了認真地分析，重點研究了自動化系統(tǒng)的構(gòu)成和繼電保護的作用，對電力工作的實際開展具有指導意義，但是文章中仍存在一些不足，有待今后進一步探討總結(jié)和完善。

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