繼電保護(hù)配置研究

魏振宇

摘要：繼電保護(hù)設(shè)備是維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分，對(duì)變電站的繼電保護(hù)配置的設(shè)計(jì)研究，維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是相關(guān)工作人員的首要研究課題。本文介紹在介紹繼電保護(hù)原理的技術(shù)之上著重分析110KV電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置，重點(diǎn)介紹了數(shù)字化繼電保護(hù)的配置方案。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；配置；110KV；數(shù)字化變電站

引言

電力系統(tǒng)的運(yùn)行良好與否直接關(guān)系著人民的人身安全和各種社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)。組成電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且元件數(shù)量眾多，其運(yùn)行環(huán)境與運(yùn)行情況比較復(fù)雜。各種外界因素和設(shè)備本身都有可能產(chǎn)生故障，可能導(dǎo)致電路系統(tǒng)事故的產(chǎn)生，阻礙整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，針對(duì)導(dǎo)致故障產(chǎn)生的各種因素要做好積極的應(yīng)對(duì)預(yù)防措施，來(lái)減小或消除故障發(fā)生的可能性，當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)，能夠快速有效的切除相關(guān)的故障元件，防止故障的波及性擴(kuò)大，這個(gè)任務(wù)便是由繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置來(lái)完成。

一、繼電保護(hù)的基本原理及保護(hù)裝置組成

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行要求各個(gè)組成元件在額定的安全參數(shù)（電流、電壓、功率等）內(nèi)，系統(tǒng)的故障容易造成實(shí)際運(yùn)行數(shù)值超出安全范圍，對(duì)電路運(yùn)行構(gòu)成威脅。繼電保護(hù)配置起到反事故及時(shí)應(yīng)急處理的自動(dòng)保護(hù)作用，繼續(xù)保護(hù)配置的設(shè)計(jì)要求能夠正確的區(qū)分設(shè)備和系統(tǒng)的正常與非正常的運(yùn)行狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。

電路故障的一個(gè)顯著特征是導(dǎo)致電流劇增或者電壓銳減，繼電保護(hù)的最初設(shè)計(jì)原理反應(yīng)的便是針對(duì)這一特征就行電力系統(tǒng)故障保護(hù)，其中包括過(guò)電流保護(hù)設(shè)置，變壓器低電壓保護(hù)設(shè)置和母線保護(hù)設(shè)置等。同時(shí)能反應(yīng)這一特征的電路參數(shù)為阻抗，根據(jù)阻抗降低的數(shù)值反應(yīng)故障發(fā)生點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近。

繼電保護(hù)裝置主要組成部分有：參數(shù)測(cè)量部分、邏輯部分、額定值調(diào)整部分和命令執(zhí)行部分。如圖一所示。參數(shù)測(cè)量部分負(fù)責(zé)將給定的整定值與額定參數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，以判定設(shè)備的是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。邏輯部分根據(jù)參數(shù)測(cè)量部分輸出的數(shù)據(jù)（輸出量的大小、性質(zhì)、狀態(tài)出現(xiàn)的順序組合等）進(jìn)行邏輯判斷，相應(yīng)的進(jìn)行下一步的邏輯關(guān)系動(dòng)作。執(zhí)行部分則是依據(jù)根據(jù)以上順序的判定結(jié)果執(zhí)行斷路器跳閘或者發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

二、110kv數(shù)字化繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)研究

數(shù)字化變電站以IEC 61850通信規(guī)范，智能化一次設(shè)備和二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)設(shè)備之間的信息數(shù)據(jù)共享和互操作。數(shù)字化變電站對(duì)二次設(shè)備系統(tǒng)的改良影響最為深遠(yuǎn)。繼電保護(hù)配置作為二次系統(tǒng)的重要組成部分直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境，也一直是最受繼電保護(hù)工作人員最為關(guān)心的課題。通過(guò)數(shù)字化變電站技術(shù)的研究和技術(shù)設(shè)備的逐步完善，將提高繼電保護(hù)配置水平。

1、與常規(guī)110KV變電站的比較

根據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)分為變電站調(diào)控層、間隔層和過(guò)程層。其中調(diào)控層與過(guò)程層采用IEC61850-8-1定義規(guī)范，采用MMS技術(shù)規(guī)范，即通信服務(wù)映射接口制造報(bào)文技術(shù)規(guī)范。間隔層與過(guò)程層的網(wǎng)絡(luò)由IEC61850-9-1定義規(guī)范，采用單向多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行通信鏈路。數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)的影響主要體現(xiàn)在：

（1）簡(jiǎn)化二次接線設(shè)計(jì)。ETA、ETV將電子互感器的信號(hào)源采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，通過(guò)光線及網(wǎng)絡(luò)截圖繼電保護(hù)裝置，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，改善了傳統(tǒng)傳感器存在的二次交流回路。實(shí)現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)之間的電氣隔離。斷路器位置、刀閘位置也由數(shù)字信息形式接入繼電保護(hù)，因此常規(guī)變電中TA飽和，互感器二次斷線損害、多點(diǎn)接地等問(wèn)題得到了解決。智能開(kāi)關(guān)作為終端設(shè)備接接收并執(zhí)行控制命令，各單元之間界限分明，可以減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員人為操作失誤造成的誤接線等情況，同時(shí)簡(jiǎn)化斷路器控制回路的二次接線設(shè)計(jì)，減少繼電保護(hù)裝置的I/O插件。

（2）簡(jiǎn)化變電站繼電保護(hù)配置。面向變電站事件的通用對(duì)象即GOOE通信技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)同一標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)共享，從而簡(jiǎn)化了繼電保護(hù)配置。

2、配置方法

與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)配置相比，數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)配置采用光纖接口插件，GOOE光纖通信接口代替I/O接口插件。CPU插件的模擬量處理更換為通信接口處理。

變壓器配置上每臺(tái)采用一個(gè)MU合并單元，負(fù)責(zé)采集母線電壓以及主變壓器各側(cè)電流，主變壓器差動(dòng)保護(hù)、錄波裝置、高低側(cè)電能表由MU合并單元直接提供數(shù)字接口。每條10KV出線、電容器才有采用獨(dú)立的合并單元。

GOOSE網(wǎng)與保護(hù)和測(cè)控裝置以及站控層網(wǎng)絡(luò)相連接，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸以及監(jiān)控指令的接受，具體圖示如下：

二、加強(qiáng)繼電保護(hù)的應(yīng)對(duì)策略

為了保護(hù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對(duì)繼電保護(hù)故障有合理的處理策略，以減少故障產(chǎn)生帶來(lái)的損害。具體措施從以下幾點(diǎn)著手：

1、持續(xù)完善繼電保護(hù)設(shè)備的合理配置方案

我國(guó)110KV的繼電保護(hù)配置方案限于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)投入上的制約，在雙重保護(hù)配合和智能化配置上仍顯不足，更完備的繼電保護(hù)配置方案得不到后備資金的支持而無(wú)法具體實(shí)施。相關(guān)部分應(yīng)該意識(shí)到繼電保護(hù)的重要性，提高繼電保護(hù)重要性意識(shí)，加大對(duì)其資金上的投入，變電設(shè)備應(yīng)該符合110KV的繼電保護(hù)配置要求，后期故障處理方案和維護(hù)方案的制定必不可少。我國(guó)近幾年來(lái)電力系統(tǒng)中比較常見(jiàn)的問(wèn)題是變壓器不同程度的損毀，其主要原因就是對(duì)變壓器缺少足夠的持續(xù)性保護(hù)措施，繼電保護(hù)設(shè)備在配置上過(guò)于簡(jiǎn)單，為了節(jié)省預(yù)算在繼電保護(hù)人員配置和方案制定上從簡(jiǎn)處理，此類(lèi)短期電路保障方案的實(shí)施可能造成日后維護(hù)工作上的困難度加大，變相的加大了維修和保護(hù)成本。所以在繼電保護(hù)上應(yīng)該加大合理的資金投入，采取多種保護(hù)措施，完善繼電保護(hù)設(shè)備的配置。

2、調(diào)度人員對(duì)繼電保護(hù)按照獨(dú)立裝置類(lèi)型進(jìn)行檢查和統(tǒng)計(jì)

對(duì)目前系統(tǒng)運(yùn)行的各種保護(hù)裝置常出現(xiàn)的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。獨(dú)立裝置包括線路保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置、母線保護(hù)裝置、重合閘保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)操作箱以及其他安全自動(dòng)裝置等。對(duì)其常見(jiàn)故障進(jìn)行分類(lèi)檢查和統(tǒng)計(jì)，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以快速、正確的針對(duì)性處理，系統(tǒng)故障的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和研究對(duì)繼電保護(hù)方案的優(yōu)化和升級(jí)提供了寶貴的參考資料。

3、了解繼電保護(hù)存在的缺陷，提前預(yù)防

工作人員要透徹的了解繼電保護(hù)裝置存在的客觀缺陷，掌握設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的故障點(diǎn)有深入的了解，能夠通過(guò)缺陷管理尋找設(shè)備運(yùn)行的常發(fā)性和非常發(fā)性故障。針對(duì)繼電保護(hù)的故障點(diǎn)進(jìn)行提前預(yù)防，掌握故障數(shù)據(jù)，了解其性質(zhì)，在事故未發(fā)生之前，就及時(shí)的分析和制定針對(duì)各種問(wèn)題的相應(yīng)解決對(duì)策，以便在故障產(chǎn)生時(shí)能有序、快速的對(duì)故障進(jìn)行消除。

4、合理配置繼電保護(hù)高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才

電力系統(tǒng)調(diào)度人員根據(jù)繼電保護(hù)方案的具體需要根據(jù)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平和職業(yè)素養(yǎng)合理調(diào)整和配置技術(shù)人員的地域分布以及工作崗位分配。同事組織在職人員進(jìn)行技術(shù)學(xué)歷和培訓(xùn)，工作人員的技能掌握水平要和繼電保護(hù)的技術(shù)發(fā)展保持一致，為繼電保護(hù)配置的良好運(yùn)行打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。對(duì)技術(shù)人員根據(jù)地域需求和電力系統(tǒng)分配進(jìn)行合理的配置，一旦配置方案實(shí)施以后不能做頻繁的變動(dòng)，因?yàn)槔^電保護(hù)配置方案因地而異，工作人員合理調(diào)配之后的頻繁崗位變動(dòng)會(huì)對(duì)繼電保護(hù)帶來(lái)負(fù)面影響。

總結(jié)110KV繼電保護(hù)設(shè)備是保障我國(guó)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件。通過(guò)研究和推廣數(shù)字化繼電保護(hù)配置能夠提高整個(gè)電網(wǎng)的技術(shù)水平和安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。繼電保護(hù)配置方案并非一成不變，要根據(jù)地區(qū)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變動(dòng)或升級(jí)相應(yīng)的改善和提高繼電保護(hù)配置技術(shù)水平，在日常運(yùn)行中對(duì)系統(tǒng)故障做好檢查和統(tǒng)計(jì)，以制度完善的預(yù)防措施，減少故障產(chǎn)生時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)造成的損害。