變電站綜合自動化系統(tǒng)中的繼電保護問題探討

摘要：為了使變電站綜合自動化技術(shù)能夠更廣泛和更迅速的發(fā)展和應(yīng)用，文章基于繼電保護在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的重要作用，分析了在變電站綜合自動化系統(tǒng)中設(shè)計繼電保護時需要注意的問題，探討了在變電站綜合自動化系統(tǒng)中與繼電保護有關(guān)的問題，以期對相關(guān)工作者能有所助益。

關(guān)鍵詞：變電站；綜合自動化系統(tǒng)；繼電保護；變電設(shè)備；電網(wǎng)運行 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM411 文章編號：1009-2374（2015）33-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.058

近年來，隨著自動化技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，變電站的綜合自動化技術(shù)也開始迅速發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)將越來越被人們重視，其內(nèi)容也在不斷充實和完善?？偟膩碚f，變電站綜合自動化大致可以分為三大部分：繼電保護系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、事件記錄系統(tǒng)。它們?nèi)咧g既存在依賴性，又存在相對獨立性，在功能上有明確的分工，在建立系統(tǒng)時，又有各自不同的系統(tǒng)。其中繼電保護系統(tǒng)的獨立性要比其他系統(tǒng)的獨立性更明顯、更突出，所以在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，繼電保護又有一些特殊的問題需要單獨拿出來妥善處理和解決。

1 變電站實現(xiàn)綜合自動化后的好處

變電站綜合自動化包括對變電設(shè)備的自動控制和調(diào)節(jié)、對電氣量和非電氣量的自動測量和記錄以及對系統(tǒng)運行狀態(tài)的自動分析和對信號的顯示。由于變電站實現(xiàn)綜合自動化技術(shù)后，很多動作都是靠設(shè)備自動管理完成的，而不是靠人來實際操作完成的，這樣一方面可以減輕運行人員的勞動強度，對由于人為因素發(fā)生誤操作的可能性加以避免；另一方面還可以使電網(wǎng)運行的安全性和可靠性得到進(jìn)一步的提高。變電站實現(xiàn)綜合自動化后可以大大降低運行費用，這主要是由于變電站實現(xiàn)綜合自動化后，一些傳統(tǒng)的設(shè)備可以去除，設(shè)備的整體布局會比較緊湊，占地面積會減少，可以有效地節(jié)省工程造價和運行管理人員數(shù)量，降低變電站的整體運行費用。

2 變電站綜合自動化系統(tǒng)對繼電保護設(shè)計的要求

繼電保護對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起著特別重要的保護作用，在對其進(jìn)行設(shè)計時要求當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)、事件記錄系統(tǒng)或通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護承擔(dān)的主要功能不受任何影響，比如繼電保護系統(tǒng)所承擔(dān)的跳、合斷路器的動作信號等都不受影響。這就要求它在整個變電站綜合自動化系統(tǒng)中具有獨立性。具體在進(jìn)行變電站綜合自動化系統(tǒng)中繼電保護設(shè)計時，應(yīng)滿足如下要求：

第一，繼電保護裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要獨立。對繼電保護裝置提供電流，電壓的線路要單獨從裝置內(nèi)部引用，對保護裝置進(jìn)行邏輯判斷的各種開關(guān)量要有自己獨立的系統(tǒng)，也要直接從裝置內(nèi)部引線，必須保證不與其他設(shè)備合用。

第二，在保護裝置上，跳合閘回路和相應(yīng)的保護出口壓板必須要有自己獨立的系統(tǒng)，并且在保護裝置的面板上，必要的動作信號、警告信號要有其相應(yīng)的顯示，必須滿足繼電保護轉(zhuǎn)載能夠單獨使用。

第三，在其他系統(tǒng)和保護裝置進(jìn)行鏈接時，要求鏈接系統(tǒng)一定要通過繼電器控接點，或光電耦合器，或計算機通訊接口，并且鏈接電纜最好采用光纖電纜或屏蔽電纜，這樣可以防止其他干擾信號的入侵，增強繼電保護的抗干擾性能，以保證繼電保護系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。

第四，在設(shè)計變電站綜合自動化系統(tǒng)中的保護裝置時，應(yīng)該按標(biāo)準(zhǔn)化模件設(shè)計，這樣不但可以提高保護裝置的質(zhì)量，而且還便于批量生產(chǎn)和維護。

繼電保護系統(tǒng)一般可分為進(jìn)線保護、饋線保護、主要保護、電容器保護、電動機保護、所用變保護以及備用電源自投裝置等，其中進(jìn)線保護可包括距離保護、電流保護、重合閘等，饋線保護可包括電流保護、重合閘等。

3 變電站綜合自動化系統(tǒng)中有關(guān)繼電保護的問題

3.1 繼電保護設(shè)備安裝方式的種類

目前繼電保護設(shè)備的安裝方式可分為兩種：集中式和分散式。集中式主要是指把保護設(shè)備集中安裝在控制室里的保護柜內(nèi)，通過每個保護柜的管理單元實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)系，保護設(shè)備與其他系統(tǒng)之間的信號傳輸是用數(shù)字量進(jìn)行的。分散式主要是指把保護設(shè)備分散安裝在開關(guān)柜上，一套保護裝置配套一個保護單元。把監(jiān)控系統(tǒng)放在控制室，通過保護裝置的管理單元實現(xiàn)保護裝置與監(jiān)控系統(tǒng)的鏈接，保護設(shè)備與其他系統(tǒng)之間的信號傳輸也是用數(shù)字量進(jìn)行的。集中式由于保護裝置和監(jiān)控系統(tǒng)之間是通過保護柜的管理單元實現(xiàn)的，它可以把保護柜與監(jiān)控系統(tǒng)柜之間的鏈接電纜節(jié)省下來。但鏈接到保護柜的CT、PT的電纜量增加了，這樣的方式保護設(shè)備有較好的工作環(huán)境，分散式保護裝置和監(jiān)控系統(tǒng)之間是通過每套保護的管理單元實現(xiàn)的，這樣保護柜和監(jiān)控系統(tǒng)柜之間的鏈接電纜量必然增加，但鏈接到保護柜的CT、PT的電纜量可以節(jié)省下來。這樣的安裝方式保護由于是分散開的，相對上一種鏈接方式來說，保護裝置的工作環(huán)境相對較差。此外要想保護設(shè)備與開關(guān)柜內(nèi)的設(shè)備成功順利工作，要求它們在設(shè)計上一定要設(shè)計配合好，并且要充分考核保護設(shè)備的工作環(huán)境。

3.2 關(guān)于數(shù)據(jù)采集共享的問題

由于繼電保護設(shè)備在對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的保障上有著特殊的作用，所以繼電保護最好不要與其他設(shè)備系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)采集單元。

如果共同使用一個單元，一旦其他設(shè)備發(fā)生數(shù)據(jù)采集故障，那么必將對電力系統(tǒng)的安全、可靠運行構(gòu)成極大的威脅。主要有以下三方面原因：首先，在管理問題上，如果數(shù)據(jù)集中采集和共享，一旦其中的一個設(shè)備發(fā)生故障，整個供電系統(tǒng)都會受到影響，并且不利于日常的維護和管理；其次，各個系統(tǒng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的速率往往各不相同，做一個通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較難；最后，各個系統(tǒng)要求的系統(tǒng)可靠性也是不統(tǒng)一的，對繼電保護的可靠性設(shè)計要優(yōu)于其他系統(tǒng)，所以很難在一起協(xié)調(diào)工作。

3.3 關(guān)于防止干擾信號對繼電保護設(shè)備的干擾問題

和高壓網(wǎng)絡(luò)相比，低壓網(wǎng)絡(luò)變電站對繼電保護的技術(shù)要求更嚴(yán)格，電壓系統(tǒng)的運行環(huán)境往往比較惡劣，特別是安裝在開關(guān)處的一些低壓繼電保護裝置常常會受到開關(guān)回路操作時的干擾和振動，且這種振動一般都比較大，即使集中放置在控室內(nèi)，如果集控室內(nèi)沒人值守也沒有空調(diào)，溫度對保護裝置的影響也會很大。此外在低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，直流電壓和短路電流的波動會比較大，以上這些都會對繼電保護設(shè)備產(chǎn)生不好的影響，因此在設(shè)計繼電保護系統(tǒng)時以上這些都應(yīng)該考慮到。

4 結(jié)語

希望通過本文對變電站繼電保護中一些問題的簡單論述，對今后人們在設(shè)計和使用變電站繼電保護裝置時能有所幫助，使變電站綜合自動化這門技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

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作者簡介：任衛(wèi)華（1975-），男，河北邯鄲人，國網(wǎng)河北省電力公司邯鄲供電分公司工程師，研究方向：綜合自動化及安全生產(chǎn)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）