變電運(yùn)行中繼電保護(hù)可靠性運(yùn)行策略探究

馬先超

摘要：繼電保護(hù)是一種電力系統(tǒng)的反事故自動(dòng)裝置，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者不正常運(yùn)行時(shí)，準(zhǔn)確、迅速的切除故障元件或發(fā)出信號以便及時(shí)處理。繼電保護(hù)構(gòu)成電力系統(tǒng)不可或缺的部分，維持著電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免事故的蔓延。電力系統(tǒng)發(fā)展不斷進(jìn)步同時(shí)，要求較高的繼電保護(hù)，處置繼電保護(hù)中存在的異常問題，對電力系統(tǒng)管理而言，尤為必要。應(yīng)依據(jù)變電設(shè)備運(yùn)行狀況、故障缺陷記錄數(shù)據(jù)、狀態(tài)檢測實(shí)施數(shù)據(jù)、載荷數(shù)據(jù)和信息、設(shè)備檢修信息等綜合數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依照一定的標(biāo)準(zhǔn)，對變電運(yùn)行中繼電保護(hù)相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行量化評估。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電力系統(tǒng)；故障診斷；可靠性分析；安全運(yùn)行

隨著變電運(yùn)行中繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化，不僅極大提高了整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)降低了運(yùn)行檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能判斷出發(fā)生故障的區(qū)域，并將其隔離，確保其他沒有發(fā)生故障的區(qū)域能繼續(xù)正常運(yùn)行。本文結(jié)合工作實(shí)際，以現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，注重就變電運(yùn)行中繼電保護(hù)的相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行了分析與探討。

一、變電運(yùn)行中繼電保護(hù)狀態(tài)的評估問題分析

1.繼電保護(hù)狀態(tài)在評估中的分類

根據(jù)繼電保護(hù)設(shè)備在使用狀態(tài)、負(fù)載電荷等多方面不同進(jìn)行不同層次的分類。方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，對變電運(yùn)行中各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能清晰掌握。具體可分為四類：類，危險(xiǎn)狀態(tài)，指在變電運(yùn)行中，可能隨時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)或者危險(xiǎn)程度很大；C類，可靠性下降狀態(tài)，指通過檢測充分反應(yīng)出變電運(yùn)行中的缺陷和故障；類，可疑狀態(tài)，指變電系統(tǒng)存在某些無法查明的缺陷和故障，有一定安全隱患；A類，正常狀態(tài)，指變電設(shè)備運(yùn)行良好，無安全隱患。

2.繼電保護(hù)狀態(tài)在評估中的各類狀態(tài)需要定期檢測與更新

（1）通過與當(dāng)前相關(guān)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果有明顯差異，則是繼電保護(hù)裝置在配置、結(jié)構(gòu)等方面出現(xiàn)了問題和缺陷。（2）與設(shè)定的數(shù)據(jù)偏差范圍進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)了偏差超過了系統(tǒng)默認(rèn)的偏差范圍，則認(rèn)為繼電保護(hù)裝置在應(yīng)用過程出現(xiàn)了漏洞與問題。（3）將繼電保護(hù)裝置與同類型、同產(chǎn)家的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，如果兩者有明顯差異，則說明該繼電裝置在結(jié)構(gòu)上存在問題或者缺陷。

3.在評估工作時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)方面

（1）關(guān)于二次檢修工作需要注意的要點(diǎn)：檢測變電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對線路接口、端口設(shè)備狀態(tài)的沖擊；互聯(lián)網(wǎng)的連接和電氣二次設(shè)備檢修工作能否對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢測。（2）為確保繼電保護(hù)裝置的及時(shí)與穩(wěn)定，在變電系統(tǒng)運(yùn)行過程中處于次要的后臺設(shè)備，檢測工作需要保持一季度一次以上的原則。

二、變電運(yùn)行中繼電保護(hù)的配置問題分析

1.繼電保護(hù)配置方案

在變電運(yùn)行的繼電保護(hù)配置方案中，是由變電站層與過程層共同構(gòu)建成變電系統(tǒng)繼電保護(hù)的主設(shè)備。其配置原理圖如下圖1所示。

對變電系統(tǒng)中的一次設(shè)備，過程層的配置需進(jìn)行獨(dú)立主保護(hù)，如一次設(shè)備為智能設(shè)備，需將保護(hù)設(shè)備安置在內(nèi)部，如不是智能設(shè)備，則應(yīng)將保護(hù)設(shè)備、測控設(shè)備等就近安置在匯控

柜中，以降低對設(shè)備維護(hù)與運(yùn)行的工作量。該方案避免了因通信鏈路跳閘、采樣而引起的保護(hù)功能失效，同時(shí)降低了繼電保護(hù)需消耗的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)份額。

2.繼電保護(hù)配置原則

根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求，變電運(yùn)行中繼電保護(hù)配置還應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：（1）繼電保護(hù)的智能化應(yīng)以提高保護(hù)的可靠性作為基本出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)充分滿足“可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性”的要求。變電運(yùn)行中的繼電保護(hù)，不僅僅是傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，而是繼電保護(hù)系統(tǒng)，需要一次設(shè)備與二次回路的協(xié)調(diào)配合。（2）電子式互感器內(nèi)需由兩路獨(dú)立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采集，每路采樣系統(tǒng)均應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)，并接入合并單元（MU）每個(gè)合并單元輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進(jìn)入一套保護(hù)裝置。（3）保護(hù)應(yīng)直接采樣，對單間隔的保護(hù)需直接跳閘，當(dāng)涉及多間隔保護(hù)宜直接跳閘。如有必要進(jìn)行其他的跳閘方式，相應(yīng)設(shè)備應(yīng)滿足保護(hù)對快速性和可靠性的需要。（4）繼電保護(hù)之間的失靈啟動(dòng)、聯(lián)閉鎖等信息宜采樣GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。斷路器位置接點(diǎn)經(jīng)點(diǎn)對點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)傳輸，本間隔可采用GOOSE點(diǎn)對點(diǎn)方式，而間隔間則采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式。（5）變電運(yùn)行中各電壓等級的網(wǎng)絡(luò)需相互獨(dú)立。為避免同一裝置接入不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，各網(wǎng)絡(luò)間的互相干擾，要求裝置內(nèi)部各網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口控制器也應(yīng)當(dāng)完全獨(dú)立。

三、變電運(yùn)行中各設(shè)備繼電保護(hù)問題分析

1.主變壓器的繼電保護(hù)

變壓器是變電運(yùn)行中的重要電氣設(shè)備之一。它的故障對變電運(yùn)行中的正常運(yùn)行和供電可靠性都會帶來嚴(yán)重的影響。因此必須根據(jù)變壓器的容量和重要性，裝設(shè)安全可靠、性能良好的保護(hù)裝置。按照規(guī)范要求，變壓器的電量保護(hù)適宜按照雙套配置，此時(shí)各側(cè)合并單元（MU）與智能終端也雙套配置，在配置時(shí)采用主、后備保護(hù)一體化配置。差動(dòng)保護(hù)與第一套智能終端和MU對應(yīng)，后備保護(hù)與第二套智能終端和MU對應(yīng)。變壓器保護(hù)實(shí)施方案如下圖2所示。一方面，變壓器的高、中、低壓側(cè)的合并單元得到的電流電壓信號被直接傳至變壓器保護(hù)裝置與SV網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置不通過SV網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)，對信號的直接采樣。變壓器的智能終端除了與保護(hù)裝置相連接以外，還連接GOOSE網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置可通過智能終端進(jìn)行跳閘。按照實(shí)施方案示意圖，變壓器非電量保護(hù)需就地直接電纜跳閘，現(xiàn)場配置本體智能終端，并由GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸接地刀閘控制信息，以及非電量動(dòng)作報(bào)文與調(diào)檔。

2.線路的繼電保護(hù)

在變電運(yùn)行中，測控功能與保護(hù)功能應(yīng)結(jié)合一體，并按照間隔單套配置。線路保護(hù)通過直接跳斷路器和直接采樣，并具有GOOSE網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)斷路器失靈、重合閘等功能。線路兩間隔之內(nèi)的保護(hù)測控裝置，不但與智能終端、合并單元相對應(yīng)進(jìn)行依次連接，而且通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)連接交換信息。保護(hù)測控裝置和智能終端的連接，實(shí)現(xiàn)了直接跳閘功能；與合并單元的數(shù)據(jù)傳輸，則實(shí)現(xiàn)了直接采用的功能。安裝在母線和線路上的電子式互感器，在得到電壓或電流信號以后，先將其接入合并單元中，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)打包后，再經(jīng)過光纖送達(dá)保護(hù)測控裝置和SV網(wǎng)絡(luò)。

3.母線的繼電保護(hù)

母線的繼電保護(hù)通常采用的是分布式設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的配置。利用單套配置實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)，有利于測控裝置和保護(hù)裝置集成的實(shí)現(xiàn)。母線保護(hù)的實(shí)施方案與線路保護(hù)較為類似，但結(jié)構(gòu)更加簡單。母線保護(hù)裝置直接和智能終端與合并單元連接，分別實(shí)現(xiàn)直接跳閘功能和直接采樣的功能?？玳g隔信號通過互不干涉的SV網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

四、結(jié)束語

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和人們生活水平的提高，對電能的需求量和供電穩(wěn)定性都提出了相應(yīng)更高的要求，作為電網(wǎng)安全最前沿的變電運(yùn)行，其運(yùn)行狀況將對整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定造成直接的影響。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)中必不可少的組成部分，對確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、保證電能質(zhì)量、避免故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，都起著尤為重要的作用。我們應(yīng)加強(qiáng)對繼電保護(hù)領(lǐng)域中相關(guān)技術(shù)問題的分析與研究，以保證電力系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 施智祥.論繼電保護(hù)在變電運(yùn)行中的可靠性應(yīng)用.大科技2016（0 6）.

[2] 趙向遠(yuǎn).變電運(yùn)行中有關(guān)繼電保護(hù)的幾點(diǎn)問題探討.科技信息，2017（31）.

（作者單位：電力分公司）