220kV變電站繼電保護調(diào)試的分析

[摘 要]220 kV變電站在電網(wǎng)系統(tǒng)運行中至關(guān)重要，其作為電能的中繼點，不僅極大地提升了電能使用效率，還有效降低了電力傳輸過程中的能量損耗，符合國家關(guān)于資源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展的方針政策。為確保220 kV變電站能夠穩(wěn)定可靠地運行，必須要定期開展繼電保護調(diào)試工作，掌握調(diào)試具體內(nèi)容，通過分析測試結(jié)果，及時識別潛在的設(shè)備問題，并進行必要的維修或更新，以保持系統(tǒng)的最佳運行狀態(tài)。文章主要分析了220 kV變電站繼電保護的作用及調(diào)試的必要性，探討了繼電保護調(diào)試的具體措施，以期提升變電站整體運行效能。

[關(guān)鍵詞]220 kV變電站；繼電保護；調(diào)試措施

[中圖分類號]TM63 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）12–0100–03

Analysis of Relay Protection Debugging for 220 kV Substation

ZOU Sunjian

[Abstract]220 kV substations play a crucial role in the operation of the power grid system. As relay points for electrical energy， they not only greatly improve the efficiency of electricity use， but also effectively reduce energy losses during power transmission， which is in line with the national policies on resource conservation and sustainable development. To ensure the stable and reliable operation of the 220 kV substation， it is necessary to regularly carry out relay protection debugging work， grasp the specific content of debugging， and timely identify potential equipment problems through analysis and testing results， and carry out necessary maintenance or updates to maintain the optimal operating state of the system. This article mainly analyzes the role of relay protection in 220 kV substations and the necessity of debugging， and explores specific measures for relay protection debugging in order to improve the overall operational efficiency of substations.

[Keywords]220 kV substation； relay protection； debugging measures

1 220 kV變電站繼電保護的作用

繼電保護在220 kV變電站中的主要功能是保證電力系統(tǒng)在面對各種故障時能夠?qū)崿F(xiàn)快速、有效的響應(yīng)，從而維護整個電網(wǎng)的穩(wěn)定安全。繼電保護不僅能提升電力傳輸可靠性，還極大地增強了對變電站重要設(shè)備的保護能力。

（1）繼電保護系統(tǒng)在變電站遇到短路或過載等電氣故障時，可迅速進行故障檢測和定位。通過對電流和電壓實時監(jiān)控，繼電保護裝置能夠精確判斷故障發(fā)生的位置，并立即執(zhí)行斷路操作，將故障區(qū)域與健康電網(wǎng)隔離，不僅減少了故障對于整個電網(wǎng)的沖擊，還能有效防止故障擴散，極大地降低了潛在的安全風(fēng)險。

（2）繼電保護能增強變電站的操作安全性。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著設(shè)備功能復(fù)雜化、智能化水平提升，變電站的運營環(huán)境更加依賴于高效精確的保護系統(tǒng)。繼電保護裝置通過實時監(jiān)控和控制設(shè)備的運行狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理各種潛在的運行問題，如過電流、過電壓等，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

（3）繼電保護系統(tǒng)具備高度的自動化特性，能夠在檢測到故障的第一時間內(nèi)自動執(zhí)行切斷操作，并通過報警系統(tǒng)通知運維人員進行進一步的處理。自動化的處理方式能極大地提升變電站應(yīng)對突發(fā)事件的響應(yīng)速度和處理效率，減輕人員的工作負擔(dān)，同時提高處理故障的準確性。

2 220 kV變電站繼電保護調(diào)試的必要性

在電力系統(tǒng)中，220 kV變電站作為重要的電力傳輸和分配節(jié)點，其安全穩(wěn)定運行對整個電網(wǎng)及廣大用戶的電力供應(yīng)具有至關(guān)重要的作用。由于電力系統(tǒng)復(fù)雜且對穩(wěn)定性要求極高，因此，繼電保護裝置的作用顯得尤為重要，通過高度自動化的監(jiān)控功能，可在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時迅速進行干預(yù)，防止故障擴散，從而保護電網(wǎng)運行穩(wěn)定。220 kV變電站中繼電保護裝置的調(diào)試工作是確保電力系統(tǒng)可靠運行的前提，通過精確調(diào)試，可保證繼電保護裝置在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠準確快速地識別故障類型和位置，實時進行故障隔離。快速響應(yīng)不僅限于防止故障擴散，更通過自動化控制減輕了人工操作負擔(dān)，提高了處理故障效率。繼電保護裝置調(diào)試還包括驗證其自動監(jiān)測和報警系統(tǒng)的有效性，以便在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)潛在的運行異常，及時通知運維人員進行干預(yù)，對于避免大規(guī)模的電力中斷和設(shè)備損壞至關(guān)重要。例如，一旦發(fā)現(xiàn)220 kV變電站的某個部分出現(xiàn)過載或短路，繼電保護裝置可迅速切斷故障區(qū)域，保護系統(tǒng)其他部分不受影響。

在220 kV變電站中，接地故障是常見的故障類型，此類故障會在電力系統(tǒng)中引起暫態(tài)分量、諧波電流和過渡電阻等多重影響，從而導(dǎo)致系統(tǒng)電壓小幅下降。電壓變化會對繼電保護系統(tǒng)的準確響應(yīng)產(chǎn)生負面影響，有時還會引發(fā)保護裝置的誤動作。具體來說，暫態(tài)分量和過渡電阻存在可增加繼電保護裝置的制動電流，由此在一定程度上增加了差動保護的拒動風(fēng)險。此外，通過分析零序電流，后備保護系統(tǒng)可有效排除高阻抗故障，提高保護系統(tǒng)對故障的識別能力，尤其是在主保護下的零序差動保護中表現(xiàn)出色。零序差動保護利用其延時性能，可準確地反映在超負荷狀態(tài)下高阻接地故障的表現(xiàn)。即使是小幅度的電壓下降，在高阻接地故障發(fā)生時也會引起顯著的零序電流增加，由此對故障檢測系統(tǒng)的靈敏度提出更高要求。

3 220 kV變電站繼電保護調(diào)試措施

3.1 明確調(diào)試項目，完善調(diào)試準備

為確保220 kV變電站繼電保護調(diào)試的有效性，必須系統(tǒng)性地整合調(diào)試準備工作，并清晰界定調(diào)試的具體項目。

應(yīng)建立健全的調(diào)試工作機制，根據(jù)DL/T995—2006《繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》，形成一套詳盡的調(diào)試制度和流程，包括作業(yè)指導(dǎo)書編制、應(yīng)急響應(yīng)和問題解決方案等，確保調(diào)試過程中各環(huán)節(jié)能迅速對照，提高問題處理速度。對于調(diào)試的每一個步驟和每項操作都應(yīng)記錄詳細，以便于事后改進。

應(yīng)組建調(diào)試團隊，對技術(shù)人員進行系統(tǒng)的知識培訓(xùn)、技能培訓(xùn)，確保其熟悉220 kV變電站的特點及需求。通過測試評估其安全意識、操作技能和專業(yè)知識，選拔出符合崗位要求的調(diào)試專家組成專業(yè)隊伍，以提升調(diào)試工作的專業(yè)性，并通過團隊協(xié)作來提高調(diào)試效率。

應(yīng)明確調(diào)試項目的具體內(nèi)容和要求，在調(diào)試前，準備必需的檢測儀器和調(diào)試工具，并針對繼電保護系統(tǒng)的特性細化每一項調(diào)試任務(wù)，包括保護裝置的功能驗證、動作時間的準確性測試及系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性的檢驗。每個調(diào)試項目都應(yīng)有明確的目標和標準，確保調(diào)試結(jié)果能夠反映出保護系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)。具體的調(diào)試項目包括互感器、互合并單元、二次回路、SCD文件、終端和整組試驗。

3.2 通用調(diào)試

通用調(diào)試的目的是驗證設(shè)備的外觀完整性、接地效果、正常運行狀態(tài)、通信準確性及互感器性能，以確保繼電保護系統(tǒng)在實際運行中的可靠性。對于繼電保護裝置本身，需對其外觀進行徹底檢查。出現(xiàn)任何表面損傷或結(jié)構(gòu)破損都必須立即更換，以防設(shè)備在運行中因結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致功能失效。檢查接地系統(tǒng)的完整性及其絕緣狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)接地性能不達標或絕緣效果不滿足要求，應(yīng)及時更換相關(guān)的絕緣裝置和接地線。在調(diào)試過程中，調(diào)試人員需檢查報文的發(fā)送和接收情況，確保報文邏輯程序無誤，并及時處理標識不一致或時間精度超過1 ms的問題。精細調(diào)整報文邏輯程序，并逐一核對和修改報文標識，以避免實際操作中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸錯誤，保證信息正確傳遞并提高系統(tǒng)響應(yīng)的及時性?；ジ衅髯鳛殡娏ο到y(tǒng)中的重要組件，其性能直接影響到繼電保護的準確性。在通用調(diào)試階段，必須對電壓互感器、電流互感器進行詳細測試，包括變比、容量及準確等級，確保所有參數(shù)均符合設(shè)計要求。同時要對互感器中的二次回路阻抗進行調(diào)整，確?；ジ衅鞯倪\行誤差保持在低于10%的范圍內(nèi)。

3.3 智能終端調(diào)試

隨著技術(shù)進步，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的全自動、全周期監(jiān)測成為了現(xiàn)代電力系統(tǒng)不可或缺的組成部分。智能終端調(diào)試是確保變電站系統(tǒng)智能化、自動化功運作的關(guān)鍵步驟。需對智能終端的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行全面測試，并對220 kV變電站繼電保護裝置的網(wǎng)絡(luò)通信能力進行驗證。測試的主要目標是確保過程層和站控層能夠正常接收和發(fā)送報文。技術(shù)人員應(yīng)檢查通信硬件和軟件的設(shè)置，對通信路徑和協(xié)議進行驗證，一旦發(fā)現(xiàn)報文傳輸或接收存在問題，應(yīng)立即進行調(diào)整優(yōu)化，確保網(wǎng)絡(luò)通信暢通無阻。對于GOOSE和SV網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，需驗證網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)是否能準確地采集和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，實時監(jiān)測裝置的電流電平。對此，要求系統(tǒng)不僅能夠處理大量數(shù)據(jù)，還能通過網(wǎng)絡(luò)快速反應(yīng)調(diào)整。若監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集或處理中表現(xiàn)出不穩(wěn)定或不準確特點，必須及時對相關(guān)模塊進行優(yōu)化或更換，以提升網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測效率。告警功能調(diào)試是智能終端調(diào)試中的重要環(huán)節(jié)，告警系統(tǒng)必須能準確反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的任何異常，包括錯誤的連接或報文錯誤。在此階段，技術(shù)人員需模擬各種網(wǎng)絡(luò)故障情況，檢驗告警信號的靈敏度、準確性，調(diào)整軟件邏輯，對硬件設(shè)置進行優(yōu)化，確保告警系統(tǒng)能在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并提示潛在的網(wǎng)絡(luò)問題，維護系統(tǒng)穩(wěn)定運行并防止故障擴散。

3.4 裝置調(diào)試

裝置測調(diào)試是保證整個變電站繼電保護運行安全穩(wěn)定的重要措施，需進行定值整定、壓板測試和綜合性能評估，以確保每個保護裝置都能在必要時刻正確動作，最大限度地減少故障對系統(tǒng)的影響。定值整定是調(diào)試過程中的首要步驟，其任務(wù)是根據(jù)220 kV變電站繼電保護系統(tǒng)的具體需求，逐一設(shè)置保護裝置的運行參數(shù)，包括設(shè)定觸發(fā)保護動作的電流、電壓閾值等關(guān)鍵參數(shù)，確保其能精確反應(yīng)系統(tǒng)的保護需求。通過模擬不同的故障情況，需驗證參數(shù)設(shè)置是否能使保護裝置在預(yù)定條件下正確動作，及時隔離故障部分，防止故障擴散。壓板調(diào)試是通過物理或模擬方式測試保護裝置的響應(yīng)和動作，通過檢查壓板保護動作的可靠性，評估GOOSE報文交換是否符合設(shè)計要求。若發(fā)現(xiàn)保護動作延遲或不符合預(yù)設(shè)條件，需重新進行閉鎖保護設(shè)置，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于報文通信中發(fā)現(xiàn)的錯誤，應(yīng)立即檢查通信路徑、收發(fā)點和模擬量參數(shù)，進行必要的修正。在測試過程中，如果遇到如遙控裝置失靈等問題，需從多個角度入手，如檢查遙控裝置本身、通信信號穩(wěn)定性、接收裝置響應(yīng)及控制回路完整性，以準確定位故障點并進行有效處理。

3.5 整組調(diào)試驗收

整組調(diào)試驗收是確保所有組件協(xié)同工作并達到預(yù)期保護性能的保障，在此過程中，不僅要對單個設(shè)備進行功能驗證，還需通過綜合調(diào)試來評估整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)可靠性。整組調(diào)試的核心在于采用多種方法對變電站的主要保護裝置進行性能檢驗和調(diào)整，包括主變保護裝置和線路保護裝置調(diào)試，確保其在實際運行中能有效響應(yīng)各種故障和異常情況。具體來說，調(diào)試過程首先需要按照設(shè)定的流程圖和項目列表逐項檢查，例如，在主變保護整組調(diào)試中，技術(shù)人員需要驗證差動保護、過電流保護等功能的觸發(fā)時間和精確度是否符合標準要求。對于發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)立即進行參數(shù)調(diào)整，以確保所有功能延時和差流響應(yīng)均在規(guī)定的標準范圍內(nèi)。對于線路保護整組調(diào)試，核心任務(wù)是檢查電壓和電流的采樣準確性及其與輸出信號之間的一致性。在此階段，需顯示數(shù)據(jù)的正確性和測量結(jié)果的準確性，保證測量值與實際值之間的誤差控制在5%以內(nèi)。對于未能滿足這一標準的單元或模塊，調(diào)試人員需要及時調(diào)整給定參數(shù)，如果調(diào)整后的模塊仍無法達到要求標準，則應(yīng)更換不符合規(guī)格的模塊。整組調(diào)試的最后階段是聯(lián)機驗收，目的是確保所有獨立系統(tǒng)在組合運行時能夠無縫協(xié)作，降低整體故障率。對此，在實際接入運行前應(yīng)進行一系列的聯(lián)網(wǎng)測試，以驗證系統(tǒng)的整體功能。另外，還要模擬各種操作條件和故障情況，評估系統(tǒng)的響應(yīng)時間及穩(wěn)定性，確保在遇到真實故障時，系統(tǒng)能迅速準確地進行故障隔離與應(yīng)對處理。

4 結(jié)束語

220 kV變電站繼電保護調(diào)試工作，涉及多個步驟，影響著繼電保護運行效能。因此，在未來發(fā)展過程中，電力企業(yè)應(yīng)進積極探究繼電保護調(diào)試措施，完善調(diào)試工作內(nèi)容，以持續(xù)提升變電站運行效能，為其后續(xù)的投入運行效益提升奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 李俊鵬，陳自強.關(guān)于智能變電站調(diào)試的關(guān)鍵技術(shù)[J].云南電力技術(shù)，2024，52（1）：12-14，20.