高壓電網(wǎng)繼電保護不配合問題及其應對措施探討

吳冬英

摘 要：本文主要是對高壓電網(wǎng)繼電保護不配合問題展開的研究，通過對高壓電網(wǎng)輸電的背景進行研究，對其不配合問題進行分析，提出了解決其的基本原則，并且根據(jù)基本原則提出了具體的應對措施，這對實際的工作有一定的借鑒意義。

關鍵詞：高壓電網(wǎng)；繼電保護；不配合；措施

0 引言

進入21世紀，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，取得了令世界矚目的成績。經(jīng)濟的巨大發(fā)展使得我國廣袤的國土上發(fā)展更加的均衡，這就要求電力輸送能力必須跟上經(jīng)濟的發(fā)展。電力輸送是一項有關國計民生的重大任務，同時它也是一個非常復雜的系統(tǒng)，有多個子系統(tǒng)共同組成，其中最重要的系統(tǒng)之一就是繼電保護系統(tǒng)。繼電保護系統(tǒng)是在電力系統(tǒng)的正常運營當中具有不可替代的作用，通常在發(fā)生電力故障時，它承擔著斷開和隔離故障設備從而保護電力系統(tǒng)使其安全穩(wěn)定運行的目的。電力系統(tǒng)在這個長期的運行過程中，會面臨很多因素的影響，這些因素當中有人為的也有一些自然的因素。這些因素會導致電力系統(tǒng)在運行的過程中出現(xiàn)故障，甚至是會導致整個電力系統(tǒng)崩潰或者癱瘓。由此可見，繼電保護裝置是否能夠快速、可靠的保護系統(tǒng)并且有效的將故障元件剔除到系統(tǒng)之外將是電力系統(tǒng)能否安全有效運行的關鍵。在實際的工作積累中也可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的故障都是因為繼電保護系統(tǒng)不能夠安全有效的動作而造成的，尤其是高壓電網(wǎng)的繼電保護不配合問題的存在極易導致高壓輸電網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，從而導致大面積停電，影響工業(yè)的正常運轉和民眾的正常生活，甚至會引發(fā)安全事故，所以對其展開研究并研究出相應的應對措施是非常必要的。

1 高壓輸電線路的繼電保護研究現(xiàn)狀

正因為高壓輸電線路所展現(xiàn)出的遠距離大規(guī)模輸電的優(yōu)越性能以及繼電保護在高壓電能傳統(tǒng)系統(tǒng)中的重要作用，已經(jīng)有很多學者對高壓輸電線路的繼電保護進行了研究，并且取得了豐碩的研究成果。經(jīng)過多年的研究，衍生出了多種不同種類的繼電保護系統(tǒng)和方式，對其進行歸納以后大致可以分為四種，這四種方法在實際的應用中會根據(jù)具體情況進行不同的調(diào)整，但是基本的原理是不變的。

行波暫態(tài)保護：這種方法是由袁新成等人率先提出來的，其原理主要是利用電路中的反行波來進行對故障進行識別，起到保護電路的作用。在對其進行研究的過程中，主要是利用電壓微分和反行波的積分來對線路上內(nèi)外所存在的故障進行區(qū)分，并且做了相關的仿真分析，取得了良好的效果。自此以后，行波暫態(tài)保護的理論被廣泛地研究和接受，也被廣泛地應用于實際當中，現(xiàn)在比較流行的行波暫態(tài)保護主要由ABB和SIEMENS提供。之后，為了提高行波暫態(tài)保護的可靠性，又有很多學者對其進行了研究，比較典型的就有利用小波分析法來對行波方向進行保護的新原理，這讓行波暫態(tài)保護展現(xiàn)出新的活力。

微分欠壓保護：微分欠壓保護的是為了解決行波暫態(tài)保護的后備保護措施而發(fā)展起來的，但是隨著其發(fā)展其優(yōu)良的性能就逐漸的展現(xiàn)出來了，也逐漸作為高壓電路的主要繼電保護方式之一被廣泛應用。其主要原理是通過檢測電壓微分數(shù)值和電壓幅值水平來實現(xiàn)保護的。在應用的過程中發(fā)現(xiàn)，微分欠壓保護具有比行波暫態(tài)保護靈敏度和可靠性更高的優(yōu)勢，但是其響應速度較慢。

低電壓保護：低電壓保護電路的原理主要是依靠檢測電壓幅值水平來實現(xiàn)對電路的保護功能，正因為如此，它的準確度和可靠性相對前兩種方式較差，它的使用也是為了作為前兩種方式的后備保護而存在的。但是，這種繼電保護方式也有其明顯的優(yōu)勢，就是整個保護系統(tǒng)的原理非常簡單，在一些特殊的場合的適用性非常強。

縱聯(lián)電流差動保護：從原理來說這種方法的準確度和可靠性應該是最高的，但是在實際現(xiàn)場當中應用的時候發(fā)現(xiàn)其并沒有考慮輸電線路分布電容的影響，只是簡單地將兩端的電流進行線性的加和形成最終的判據(jù)，這對結果的判定就存在很大的誤差，對于一些高阻的故障具有良好的切除效果，但是并不能作為主要的繼電保護方法，只能作為后備的繼電保護方法之一來使用。

2 高壓輸電線路的繼電保護不配合的問題

高壓輸電線路的繼電保護顯得非常重要，但是如果在實際的電力傳輸中存在繼電保護不配合的問題就很容易造成電路輸送的故障發(fā)生，這就要求我們應該對高壓輸電線路的繼電保護不配合問題進行深入的分析，只有通過對其進行深入分析才能夠找到解決其的措施。本文將高壓輸電線路的繼電保護不配合問題歸納如下：

網(wǎng)架結構的問題：由于網(wǎng)架機構比較密集，尤其是現(xiàn)在多層環(huán)網(wǎng)的結構比較多，造成繼電保護整定配合方案的極度復雜，這樣就會導致很嚴重的后果，很可能會使得后備保護段無法實現(xiàn)逐級配合?，F(xiàn)階段所使用的保護裝置的選擇性主要依靠雙重化配置的主保護來實現(xiàn)，但是如果線路故障時主保護拒動，就很可能會造成后備保護根本不可能完成相互之間的逐級配合從而導致故障線路相鄰的一級甚至幾級線路全部陷入癱瘓，從而甚至會影響到周圍變電站停止工作。

后備保護存在的問題：后備保護存在問題，無法實現(xiàn)配合的問題會很嚴重，很可能會造成全線停電，這樣對于整個電網(wǎng)正常運行的保護是致命的，實際上我們對大多數(shù)電網(wǎng)停運經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多都是因為后備保護不配合的問題導致其無法正常的工作。

后備保護限制條件：就后備保護來說存在一些限制條件，但是針對不同的線路來說，具體的限制條件會有一些差異，這要根據(jù)具體的情況來具體地進行分析。

例如，某220kV變電所內(nèi)，主變保護配置中壓側后備保護和低壓側后備保護兩段，也即110kV側配置了兩段復合電壓過流、兩段零序過流，35kV側配置了兩段復合電壓過流，此時，如果電流定值不能相互配合，中后備和低后備的整定值保護范圍超出出線的距離I段和距離II段的范圍，則容易出現(xiàn)保護定值不配合，導致保護越級跳閘，如果處理不好，容易導致停電。

3 不配合問題的應對措施

從上面的分析中我們發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)后備保護不配合是一個非常嚴重的問題，這就要求我們研究出解決后備保護不配合問題的優(yōu)化措施，就目前的發(fā)展趨勢是要求變電站具備雙母差雙失靈來作為完善的保護。一般要求線路中的兩套主保護必須要具有一套光差才能稱之為是完善的，所以由此可見，優(yōu)化必須是在不降低電網(wǎng)安全風險的前提下進行的，那么就要求在對后備保護進行優(yōu)化的時候應該有一個總體的原則作為前提。將這個總體的原則歸納如下：（1）需要找一個配合的基準，也是一個可能的失配點；（2）在進行配合時應當遵從優(yōu)先原則，一般情況下這個優(yōu)先原則是遵從同段優(yōu)先配合的原則；（3）如果在按照逐級配合的原則配合結束后的時間仍然是在某個閾值之上的，此時就應該按照現(xiàn)有的配合原則繼續(xù)進行配合。這是對電網(wǎng)繼電保護不配合問題應對措施的原則。

針對以上存在的繼電保護不配合問題，本文提出了對于改善現(xiàn)階段繼電保護不配合的問題的建議，主要歸納為以下幾個方面：（1）由于電網(wǎng)架構混亂容易引起繼電保護問題，所以在進行電網(wǎng)建設規(guī)劃時應當理順電網(wǎng)架構。（2）應該盡量避免重復使用一些老舊的線路。（3）保護配置應該雙重化，以免單一化造成統(tǒng)一性的問題。（4）加強計劃安排的科學性和可操作性。另外，對于不同地域的電網(wǎng)應當根據(jù)具體的情況采取具體的應對措施，也就是說對于原則的應用要更加的靈活一點。

例如，2014年2月，某電廠在#1機組啟機操作進行零起升壓，發(fā)電機定子電壓升壓至18kV左右時（發(fā)電機定子額定電壓為20kV），I回5023開關、500kV3號主變5033開關、#1主變跳閘。受此沖擊，3號機組零功率保護動作跳閘，甩負荷150MW（機組處于并網(wǎng)升功率階段）。經(jīng)分析，5013開關存在介損超標情況，同時，未加強清污等防控措施，導致開關擊穿引起放電，導致繼電保護動作，基于此，提出分析近3年污穢度測試報告，如已超過設計標準應要求電廠采取措施，并加強電廠設備管理。

4 結語

本文主要針對高壓繼電保護不配合問題進行了研究，對于現(xiàn)有的高壓電網(wǎng)繼電保護的背景和發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，從中找出了目前繼電保護存在的不配合問題。在此基礎上根據(jù)現(xiàn)在存在的問題找出了解決其的基本原則，并且根據(jù)基本原則給出了具體的應對措施，對于解決繼電保護不配的問題有一定的借鑒意義。

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（作者單位：國網(wǎng)福建省順昌縣供電有限公司）