智能變電站電流互感器的優(yōu)化配置分析

鄧立志

（婁底星源電力勘測設(shè)計有限責(zé)任公司 湖南婁底 417000）

智能變電站電流互感器的優(yōu)化配置分析

鄧立志

（婁底星源電力勘測設(shè)計有限責(zé)任公司 湖南婁底 417000）

電流互感器是繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，若電流互感器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，則會產(chǎn)生不正確的保護(hù)動作，導(dǎo)致重大安全事故的發(fā)生。本文主要對智能變電站中電流互感器優(yōu)化配置過程中的常見問題進(jìn)行分析，并為電流互感器的基本配置提供參考方案。

智能變電站；電流互感器；優(yōu)化配置

1 引言

當(dāng)前，電流互感器在我國智能變電站中得到了廣泛應(yīng)用，但是由于其技術(shù)發(fā)展尚存在一些不成熟的地方，特別是在保護(hù)用電流互感器的基本配置方面存在諸多問題，由于電流互感器繞組選取不合理而導(dǎo)致保護(hù)不正確動作或發(fā)生重大安全事故在國內(nèi)電網(wǎng)已發(fā)生多起，因此，應(yīng)加強(qiáng)對互感電流器優(yōu)化配置的研究，以確保智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 智能變電站電流互感器的概述

根據(jù)電流互感器使用功能的不同，不允許將測量用電流互感器和電路中的高壓回路進(jìn)行直接連接，以確保測量用電流互感器能對線路中的電流進(jìn)行準(zhǔn)確測量。另外，保護(hù)用電流互感器的安裝應(yīng)加大和繼電保護(hù)裝置的配合度，若線路出現(xiàn)故障的話，可及時將短路、電流等故障信息準(zhǔn)確傳遞到電流保護(hù)裝置中。

在變電站實(shí)際運(yùn)行中，所配置的電流互感器難免會出現(xiàn)測量誤差，但其誤差值是可控的。互感器在實(shí)際應(yīng)用中的選擇可參考以下方面：①電子式電力互感器適用于110kV及以上電力系統(tǒng)；②對于有關(guān)口計量點(diǎn)或有故障測距要求間隔的電力系統(tǒng)，適宜配置能符合其相關(guān)特性要求的互感器；③若采用GIS、HGIS配電裝置型號的話，電子式互感器應(yīng)和一次設(shè)備進(jìn)行一體化設(shè)計。

3 當(dāng)前智能變電站的主要模式

①基于站控層IEC61850。該系統(tǒng)的間隔層智能電子設(shè)備IED（保護(hù)及自動化裝置）允許安裝在間隔層設(shè)備上或集中組屏，推廣這一模式的主要目的是為了解決傳統(tǒng)變電站中智能設(shè)備的互聯(lián)互通及信息互操作的問題。②基于傳統(tǒng)互感器及過程層信息交換。這種模式將IEC61850有效應(yīng)用在站控層信息交換中的同時，還實(shí)現(xiàn)了通過過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)過程層信息的交換，并在每個間隔配置了過程層設(shè)備合并單元、智能操作箱，實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的信息與操作數(shù)字化，對于和其相對應(yīng)的間隔層智能電子設(shè)備IED，主要利用光纖以太網(wǎng)與對應(yīng)間隔的智能操作箱、合并單元進(jìn)行連接。③基于站控層及過程層全信息交換。該模式主要采用電子式互感器代替了傳統(tǒng)互感器，由于光電式互感器的性能優(yōu)勢，該模式是高壓及超高壓、特高壓電站的發(fā)展趨勢，主要采用光電式互感器有支柱式、內(nèi)置GIS等方式。

4 電流互感器優(yōu)化配置方案的常見問題

電力系統(tǒng)主要通過相關(guān)繼電保護(hù)裝置及其二次回路來實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的，而繼電保護(hù)裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于受到保護(hù)定值的修改、系統(tǒng)軟件升級、合并單元出現(xiàn)異常等諸多因素的影響，導(dǎo)致獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置退出運(yùn)行，無法實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效保護(hù)。若繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行時出現(xiàn)異常，最有效的解決方式為將區(qū)域故障內(nèi)另一套繼電保護(hù)設(shè)備及時切除掉，以避免故障范圍的擴(kuò)大。因此，在當(dāng)前繼電保護(hù)裝置的安裝使用中明確規(guī)定對電流互感器的二次繞組進(jìn)行合理分配，避免出現(xiàn)保護(hù)死角。

比如，在某一優(yōu)化方案中，繼電保護(hù)的雙重化配置保護(hù)中未按照相關(guān)規(guī)定將其安裝在斷路器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)交叉重疊，在這種情況下，若設(shè)備中某一裝置或線路發(fā)生突發(fā)故障，將會退出運(yùn)行，且在斷路器內(nèi)部出現(xiàn)保護(hù)死角，使電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行無法得到實(shí)質(zhì)性保障。

在繼電保護(hù)裝置配置的過程中還存在另一種情況，即斷路器的每側(cè)僅一組TPY繞組，由于TPY繞組和5P繞組的分布和布置存在一定的不合理性，導(dǎo)致設(shè)備的掛裝檢測無法及時到該故障電流，導(dǎo)致其直接成為保護(hù)死角。上述問題在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中普遍存在，因此，加強(qiáng)實(shí)現(xiàn)互感器的優(yōu)化配置對保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

5 電流互感器的優(yōu)化配置

5.1 加強(qiáng)工程設(shè)計的規(guī)范性

消除電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時出現(xiàn)保護(hù)死角的關(guān)鍵在于從工程設(shè)計中對互感器的配置進(jìn)行改善。通過在設(shè)計中配置一定數(shù)量的互感器二次繞組來實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)動作的高效性和準(zhǔn)確性，并對各個繞組的分配進(jìn)行合理規(guī)劃，避免出現(xiàn)保護(hù)死角現(xiàn)象。比如在某一設(shè)計方案中增加一組TPY繞組，將原本兩側(cè)只有一組繞組的配置轉(zhuǎn)變?yōu)橛袃山MTPY繞組和一組5P繞組，并將5P繞組安裝在TPY繞組的內(nèi)側(cè)，促使保護(hù)器在設(shè)備斷路器區(qū)域能夠完全交叉重疊。在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，若其中任意一臺保護(hù)器由于出現(xiàn)故障而退出運(yùn)作，或者兩臺保護(hù)器都產(chǎn)生故障，這種情況下，斷路器內(nèi)部故障并不會立即出現(xiàn)保護(hù)死角。當(dāng)斷路器發(fā)生內(nèi)部故障或斷路器拒動時，失靈保護(hù)都能有效檢測到故障電流而持續(xù)進(jìn)行運(yùn)作。

5.2 增加線路與變壓器的保護(hù)配置

為避免斷路器每側(cè)的TPY繞組不會導(dǎo)致保護(hù)死角的存在，可將線路保護(hù)與變壓器保護(hù)內(nèi)設(shè)置專門的用來保護(hù)故障死角的設(shè)備，以加強(qiáng)對斷路器與電流互感器之間的故障檢測，提高對故障檢測的準(zhǔn)確性與敏感性。在具體的操作過程中，在線路保護(hù)動作開啟后，系統(tǒng)中某斷路器的電流仍高于規(guī)定值，即將其視為故障死區(qū)。

死角保護(hù)短延時切除與斷路器相鄰的所有斷路器，在母線保護(hù)與間隔保護(hù)實(shí)施保護(hù)作用后，應(yīng)加強(qiáng)對間隔保護(hù)的改造，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而確保系統(tǒng)能始終處于安全運(yùn)行的狀態(tài)。另外，還可將斷路器保護(hù)電流的來源與斷路器另一側(cè)的繞組進(jìn)行連接，以消除保護(hù)死角的存在，但該方式的不足之處在于會將保護(hù)邏輯與算法變得更為復(fù)雜。

5.3 增加線路與變壓器的保護(hù)配置

斷路器每側(cè)只有一組TPY繞組會導(dǎo)致保護(hù)死角的出現(xiàn)，為了避免這一情況，可將線路保護(hù)與變壓器保護(hù)內(nèi)安裝專門的保護(hù)故障死角的設(shè)備，以便對斷路器與電力互感器之間的故障進(jìn)行有效檢測，有利于提高對故障判定的敏感性。在實(shí)際操作過程中，在線路保護(hù)動作開啟時，系統(tǒng)中某臺斷路器的電流仍高于固定值，即判定為故障死角。

死角保護(hù)會經(jīng)過短延時切除與斷路器相鄰的所有斷路器，同時，在實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)和間隔保護(hù)后，應(yīng)加大對間隔保護(hù)的改造力度，將相關(guān)運(yùn)行問題排除掉，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯性，促使電力系統(tǒng)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。另一種常見問題的有效解決措施為：將斷路器保護(hù)電流的來源于斷路器另外一側(cè)的繞組相連接，可有效消除保護(hù)死角的存在，但不足之處在于會增加保護(hù)邏輯與算法的復(fù)雜性。

6 結(jié)語

綜上所述，電流互感器配置對電力系統(tǒng)的安全、運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾绊?，因此，?yīng)嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行電流互感器配置，并予以正確的操作，為智能變電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

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[3]張思琪，王炳艷，劉春梅，等.智能變電站電流互感器極性配置的研究[J].華北電力技術(shù)，2016（2）：27～32.

TM63

A

1004-7344（2016）36-0142-01

2016-11-1

鄧立志（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事變電設(shè)計工作。