電力系統(tǒng)變電運行中繼電保護改進策略研究

黃彥婕

（福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361000）

電力系統(tǒng)變電運行中繼電保護改進策略研究

黃彥婕

（福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361000）

在電力系統(tǒng)運行中，繼電保護被稱之為安全衛(wèi)士，它是電力系統(tǒng)安全運行的最重要組成部分。而繼電保護問題一直是人們研究關(guān)注的重點，本文將從繼電保護概念、在電力系統(tǒng)中的作用、工作原理、繼電保護方案及改進措施等四個方面進行探討，希望從根本上解決繼電保護裝置在運行過程中出現(xiàn)的問題，進而保證電力系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行。

電力系統(tǒng)；繼電保護；策略

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，繼電保護的要求也隨之增高。繼電保護不再采用傳統(tǒng)的單一的組合模式，而是向著一體化、智能化的方向發(fā)展。如何采用科學(xué)合理的繼電保護系統(tǒng)、如何阻斷故障損害防止事故擴大引起了深入思考。以下在深刻理解繼電保護工作基本概念與作用的基礎(chǔ)上，對繼電保護工作原理進行了分析，最后對繼電保護進行改進研究，并針對不同的元件保護提出了具體的繼電保護方案，確保電能質(zhì)量的良好和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 電力系統(tǒng)的繼電保護概念、作用與工作原理

1.1 繼電保護的概念

繼電保護裝置指在電力系統(tǒng)正常的運行過程中，在對電力系統(tǒng)進行準(zhǔn)確的監(jiān)測與測量的基礎(chǔ)上，及時對電力系統(tǒng)中的故障進行控制、保護正常設(shè)備繼續(xù)運行的一個自動裝置。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運行的時候，繼電保護可以迅速顯示其中的電氣元件出現(xiàn)故障的部分，并在最短的時間內(nèi)，完全切除故障，使得被保護元件不會再次受到損壞，確保電力系統(tǒng)中其他裝備繼續(xù)正常運行。同時，繼電保護系統(tǒng)還將發(fā)出事故或警告信號，從而使運行維護人員及時發(fā)現(xiàn)缺陷，并能根據(jù)繼電保護報文進行事故分析和定位。

1.2 繼電保護在電力系統(tǒng)中的作用

繼電保護裝置在電力系統(tǒng)運行過程中，主要任務(wù)分為以下三種：一是在電力系統(tǒng)正常運行時，監(jiān)視和測量用電環(huán)節(jié)和線路的正常運行；二是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如單相接地、過負(fù)荷等一系列輕微故障的情況下，通過發(fā)出警告信號，并在不中斷電力系統(tǒng)運行的前提下通知運行人員盡快處理；三是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的故障時，繼電保護裝置將使故障元件靠電源側(cè)最近的斷路器跳閘，停止故障點繼續(xù)工作。目的是確保非故障設(shè)備可以繼續(xù)正常運行，防止事故擴大。

繼電保護裝置在電力系統(tǒng)變電運行過程中，此外，還可以可借助繼電保護裝置和智能自動裝置的結(jié)合來實現(xiàn)自動重合閘和備用電源的自動投入，從而縮短事故造成的停電時間、減小事故造成的范圍，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。

1.3 繼電保護的工作原理

繼電保護系統(tǒng)包括測量、邏輯與執(zhí)行三個模塊。繼電保護系統(tǒng)也會對本身出現(xiàn)的故障進行判斷，區(qū)分出問題元部件和正常工作元部件，發(fā)出警告信號提醒運維人員進行處理，同時依據(jù)元部件受損壞的等級實施相應(yīng)的保護，增強了元部件的安全性和工作效率。繼電保護常見問題處理流程如下。首先根據(jù)警告信號尋找故障點，運用從室外到室內(nèi)查找測量電纜和設(shè)備的方式找出信號回路、直流接地和電源開關(guān)等可能出現(xiàn)的故障點。再基于已有知識，對故障點進行邏輯性的問題分析，如信號回路故障一般是由于指示燈與光耦遭受相互沖擊造成的；而直流接地故障和電源開關(guān)是電纜絕緣不合格或者指示燈發(fā)生異常產(chǎn)生的。最后對故障點進行維修，通過替換故障元部件使設(shè)備恢復(fù)正常運行。

2 電力系統(tǒng)中繼電保護方案及改進措施

2.1 電力系統(tǒng)中繼電保護事故出現(xiàn)原因

（1）人為因素。由于電力系統(tǒng)工作人員中有些專業(yè)知識不足、有些工作態(tài)度不認(rèn)真等因素造成電力系統(tǒng)繼電保護事故的發(fā)生。如現(xiàn)場設(shè)備未按照繼電保護裝置的運行要求進行配置或整定，在電力系統(tǒng)繼電保護裝置出現(xiàn)問題時沒有及時處理，都將造成損失。

（2）繼電保護裝置方面存在的因素。繼電保護裝備主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微機裝置的保護與管理裝置等組成。其中任何一項發(fā)生故障，均會引起繼電保護事故的發(fā)生。繼電保護裝置發(fā)生故障會在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電源模塊發(fā)生異常。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的異?？赡軐?dǎo)致繼電保護裝置判斷該數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，進而閉鎖保護，在發(fā)生故障時保護裝置不能正常切斷故障；也可能導(dǎo)致在正常運行時保護裝置的誤動。電源模塊異常則將直接閉鎖保護裝置。這些都是繼電保護系統(tǒng)中存在的隱患，如何改進保護方案、改進裝置硬件都是未來繼電保護需要不斷探討的問題。

（3）繼電保護系統(tǒng)軟件因素。從電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史來看，造成軟件出錯的主要原因在兩個方面，軟件編碼錯誤、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計有缺陷是一方面，而測試操作有誤、定值輸入出現(xiàn)不規(guī)范等原因是另外一方面。而繼電保護電力系統(tǒng)中系統(tǒng)軟件出現(xiàn)問題，會直接造成繼電保護裝置錯誤啟動甚至是拒絕啟動。

2.2 電力系統(tǒng)中繼電保護的先進方案

（1）電力系統(tǒng)中主變壓器的繼電保護方案。變壓器作為變電系統(tǒng)的重要設(shè)備，為防止其故障對電網(wǎng)造成巨大影響，必須進行全面的保護。根據(jù)變電設(shè)備的容量和電壓等級，在高、低壓側(cè)及本體上裝備安全可靠，性能良好的繼電保護裝置是十分必要的。

目前智能變電站中，根據(jù)相關(guān)安裝規(guī)范的要求，220kV及以上變電站電量保護適宜采取智能終端、合并單元、保護裝置組成的雙套獨立系統(tǒng)。在配置時，電量保護的主、后備一體化，兩套電量保護分別與各自的智能終端、合并單元對應(yīng)。非電量保護一般與第一套智能終端、合并單元相對應(yīng)，直接就地化配置。繼電保護裝置不通過網(wǎng)絡(luò)采集，而是通過對合并單元直采獲得電壓電流，從而防止網(wǎng)絡(luò)延遲、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴對繼電保護系統(tǒng)的影響。變壓器的終端設(shè)備不但與繼電保護裝置通過光纖直連，還與測控裝置通過網(wǎng)絡(luò)進行連接，從而實現(xiàn)保護、控制的智能化。

（2）電力系統(tǒng)中線路的繼電保護方案。220kV及以上智能變電站線路間隔配置設(shè)備包括：2套保護裝置、2套智能終端、2套合并單元、1套測控裝置、2臺過程層交換機（分別為AB網(wǎng)使用）。其中保護裝置的主保護通常為差動或縱聯(lián)距離保護，后備保護有三段距離保護、三段零序過流保護。為提高供電可靠性和電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，一般保護裝置中將投入單相重合閘功能。大部分的線路故障（單相接地短路）能夠?qū)⒐收舷鄶嚅_再進行重合，若是瞬時性故障，重合后三相將恢復(fù)正常運行；若是永久性故障，重合后將立即斷開三相。智能變中保護裝置采樣及跳閘的傳遞也都采用直采直跳，測控裝置采樣及跳閘的傳遞則采用網(wǎng)采網(wǎng)跳，針對不同應(yīng)用在保障可靠性和集約設(shè)備上進行了平衡。

（3）電力系統(tǒng)中母線的繼電保護方案。在電力系統(tǒng)繼電保護中，母線是電力傳輸中線路的核心部分。母線出現(xiàn)問題將給電力繼電保護系統(tǒng)帶來不可挽回的損失。

母線的繼電保護是基于分布式的設(shè)計方法，對于220kV及以上母線同樣采用雙套保護配置，根據(jù)差動電流計算來判斷母線是否故障并判斷出發(fā)生故障母線。母線保護中的差動、失靈均需要電壓開放，電壓均取自母線合并單元，各支路電流均取自各線路間隔合并單元，所有采樣均走直采通道。其跳閘的傳遞同樣通過直跳通道完成，而各支路的啟動失靈開入及母線保護送至各線路保護的遠(yuǎn)跳則通過網(wǎng)采網(wǎng)跳。母線保護一旦誤動將導(dǎo)致母線上所有饋線開關(guān)的誤跳閘，影響范圍大。加強母線系統(tǒng)安全性，有利于智能化的繼電保護正確性。

2.3 電力系統(tǒng)中繼電保護改進措施

（1）加強繼電保護工作人員專業(yè)知識與職業(yè)素質(zhì)。專業(yè)性強、技術(shù)要求高是繼電保護工作人員的兩點特征。我們要求在日常的工作中，繼電保護工作人員首先要做到的熟悉繼電保護裝備的各部分功能，熟練操作繼電保護各部組件，以便在發(fā)生異常情況時，用科學(xué)的態(tài)度做出正確判斷，確保繼電保護工作順利進行。此外，要特別重視繼電保護工作人員專業(yè)知識與素質(zhì)的培養(yǎng)，可以通過對工作人員定期的培訓(xùn)，讓工作人員把安全意識問題放在第一重要位置，建立一支充實配備技術(shù)力量的專業(yè)隊伍。

（2）加強繼電保護裝置日常的巡視、檢查和維護。我們每一位繼電保護工作人員都應(yīng)該養(yǎng)成一種對繼電保護裝置加強日常巡視、檢查和維護良好的工作習(xí)慣。首先要做到的是工作巡視及記錄，記錄每一個工作細(xì)節(jié)和處理方法，相當(dāng)于是一份可供參考的技術(shù)檔案，對于之后的工作有借鑒作用；其次要做到的是對裝置的檢查，每一次工作完后均認(rèn)真檢查一遍所接觸過的設(shè)備，排查設(shè)備隱患，如老化的線路和老化的元件；最后要做到的是對裝置進行定期維護，維護保護電源板、模擬量采集板、跳閘出口板，CT回路等，以保繼電工作者在繼電保護裝置運行過程中即使出現(xiàn)問題也可做到心中有數(shù)，及時處理，保障其正常運作。

3 結(jié)語

繼電保護系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵所在，作為變電運行中的工作人員，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，最重要的職責(zé)就是采用各種技術(shù)，收集故障信息進行分析處理，及時可靠的消除故障，保證人身、財產(chǎn)和設(shè)備安全，確保電力統(tǒng)在安全的環(huán)境下得以正常運行。

[1]王莉娟.繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 科技傳播,2012(19):167-168.

[2]歷炫, 廖力清, 史震. 分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)的研究[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2017(9):47-48.

[3]何紅軍, 郭偉, 常瑩. 基于DSP的微機繼電保護裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電力工程技術(shù), 2006, 25(4):40-42.

TM63

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0066-02