500 kV繼電保護智能化改造方案分析

陳必鼎

摘 要：在電力網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，分布著功用不同且數(shù)量龐大的電氣設(shè)備和電器元件，它們直接參與電力輸送過程。為了防止電流對這些設(shè)備和元件造成破壞，必須采取繼電保護措施。因此，在進行電網(wǎng)智能化升級的過程中，繼電保護的智能化升級也成為了必須開展的工作。主要對500 kV繼電保護的智能化改造進行了敘述，并分析了其改造方案的可行性。

關(guān)鍵詞：電力網(wǎng)絡(luò)；電器元件；繼電器；斷路器

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.031

繼電保護是由繼電器實現(xiàn)的，其在電力系統(tǒng)中起著保護電器元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路和母線等）的作用，從而達(dá)到促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的目的。安裝繼電保護裝置后，可在電力系統(tǒng)及其設(shè)備發(fā)生故障時及時切斷故障部位的供電，進而降低對周邊設(shè)施的影響。同時，繼電保護裝置還能及時反饋故障信息，極大地降低了設(shè)備故障造成的影響。

1 繼電保護裝置

1.1 繼電保護裝置的組成和特性

目前，常見的繼電保護裝置主要由測量元件、邏輯環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出三部分組成。在設(shè)備設(shè)施的運行過程中，繼電保護具有以下特點：①選擇性。一旦電力系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生故障或電纜發(fā)生短路、斷路等狀況，繼電保護裝置會迅速選擇并切斷這部分設(shè)備或電路與整個電力系統(tǒng)的聯(lián)系，防止故障范圍擴大，以降低故障造成的損失。②速動性。故障發(fā)生時，繼電保護裝置能以最快的速度將故障部位從系統(tǒng)中切除出去，避免設(shè)備進一步損壞和對周圍其他設(shè)備、電路造成持續(xù)破壞。③靈敏性。在繼電保護裝置的保護范圍內(nèi)，一旦設(shè)備、線路發(fā)生故障，保護裝置的保護運作較快。④可靠性。繼電保護裝置具有的可靠性包含安全性和信賴性，是保護裝置必須具備的基本特性。其中，安全性是指繼電保護裝置在設(shè)備穩(wěn)定運行時，可保持長期靜止的狀態(tài)，不會因波動等的影響而引發(fā)錯誤的反應(yīng)；信賴性是指當(dāng)發(fā)生故障時，保護裝置能正確反應(yīng)。

1.2 繼電保護裝置的工作原理

在設(shè)備運行過程中，繼電保護裝置能識別被保護設(shè)備的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，可判斷故障是否發(fā)生在保護范圍內(nèi)。在實際保護中，繼電保護裝置是利用分析設(shè)備區(qū)域故障前、后的電氣物理數(shù)據(jù)來實現(xiàn)上述功能的。

當(dāng)遇到電流增大的狀況時，繼電保護裝置會自動切斷電器元件與電源的連接，防止因電流過大而損壞電器，同時，還會將狀況信息反饋到監(jiān)控中心，以便工作人員及時處理；當(dāng)電器中的電流急速降低時，可能會因低電壓運行而損傷電器，此時，繼電保護裝置會及時關(guān)閉設(shè)備開關(guān)；當(dāng)電流與電壓之間的相位角改變、測量阻抗變化時，繼電保護裝置會自動保護設(shè)備不受損傷。

2 保護方案設(shè)計

在對變電站的實際改造施工中，需要增加一定量的GOOSE交換機屏、MMS交換機屏，且原有的繼電保護小室備用屏位往往無法滿足需求，需要新建部分小室或活動板房。國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》中提到，保護裝置與智能終端（合并單元）之間采用點對點直接跳閘（直接采樣）的方式，220 kV正副母分段開關(guān)不考慮母線電壓并列（解列），線路保護啟動斷路器失靈和重合閘、斷路器失靈啟動母差、母差保護啟動斷路器失靈、斷路器失靈啟動遠(yuǎn)跳（變壓器保護聯(lián)跳各側(cè)）、變壓器保護跳母聯(lián)（分段）、解220 kV母差保護復(fù)壓閉鎖等信號均采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。繼電保護小室內(nèi)按照圖紙安裝智能化保護測控裝置屏、GOOSE 交換機屏和MMS交換機屏，在開關(guān)場安裝戶外智能終端柜（合并單元、智能終端等），完成上述步驟后再進行二次回路的調(diào)試。

2.1 方案一

方案一采取間歇性停電的方式，即在停電過程中完成對繼電保護的智能化改造。目前，這種方案的優(yōu)點是每個地區(qū)只停電1次，停電后電力系統(tǒng)能正常運作，對人們的正常生活影響較??；缺點是先改造的500 kV邊開關(guān)智能化保護、220 kV線路智能化保護需配置傳統(tǒng)輸入、輸出功能和配合母差保護，全部改造完成后投入GOOSE報文輸入、輸出功能和配合智能化母差保護會造成部分設(shè)備閑置，進而導(dǎo)致資源浪費。

2.2 方案二

方案二采取雙重化兩套保護同時進行的方式，改造過程是分開的。其優(yōu)點是不必考慮傳統(tǒng)保護與智能化保護之間的配合問題，試驗時只需斷開本套保護的跳合閘出口硬壓板，且二次回路試驗完整、齊全；缺點是在改造過程中需要停電2次，會對系統(tǒng)造成一定的影響，且500 kV和220 kV系統(tǒng)長時間采用單套保護運行。在實際改造過程中，傳統(tǒng)變電站開關(guān)失靈保護采用單重化配置，第一套保護先期改造時，需將開關(guān)保護中與第一套保護相關(guān)的二次回路斷開；同時，還需保證與第二套保護相關(guān)的回路接觸可靠、正確，且第二套智能終端接線和調(diào)試時，與第一套保護（智能終端）相距太近，易走錯間隔、誤碰運行設(shè)備，安全風(fēng)險較大。

3 結(jié)束語

綜上所述，相比于方案二，方案一具有影響小、風(fēng)險低的特點，因此，方案一更適合實際改造。全文對500 kV繼電保護智能化改造及其方案的敘述，證明了繼電保護智能化改造對電力設(shè)備甚至電力系統(tǒng)的重要性。因此，加強電氣設(shè)備的穩(wěn)定性建設(shè)，對提高輸電穩(wěn)定性和電企的發(fā)展都起著不可忽視的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]裘愉濤，杜浩良.傳統(tǒng)500 kV繼電保護智能化改造方案[J].電力自動化設(shè)備，2011（11）：31.

〔編輯：張思楠〕