電氣自動保護系統探討

呂 品，黎 萌

煙臺工程職業技術學院，山東 煙臺 264006

0 引言

在國家加大基礎設施建設力度的大背景之下，對作為基礎能源部門的電力部門，建設力度也得到不斷加強。當前，由于我國能源資源相對缺乏，能源結構不合理，能源供給能力和電力安全水平還需要進一步提高。隨著經濟社會的快速發展，對電力的依賴度越來越高，生產、生活中需要有堅強電網作為重要保障，各類變配電站（所）作為電力運行的關鍵環節，其運行的安全性和可靠性決定著整個電力系統的安全可靠運行。因此，加大變配電站（所）電氣自動保護系統研發力度，提高其自動保護能力，可以最大限度地減少停電故障發生時間，提高變配電站（所）的平均無故障運行時間，提高變配電站（所）供電可靠性。

隨著輸變電技術的日臻完善，電力系統變得更加巨大和龐雜，對變配電站（所）的運行保障能力要求也越來越高，各類用戶對電力供應的可靠性要求也越來越高。變配電站（所）自動保護系統必須能夠實現當變配電站（所）運行過程中發生三相短路、兩相短路、單相接地等故障，以及出現過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等不正常現象時，能夠快速反應，實現選擇性發出跳閘命令將故障切除或發出報警，從而減少故障造成的停電范圍，減輕對電氣設備造成的破壞，確保電力系統安全、穩定運行。

1 變配電站（所）主要組成

變配電站（所）主要由電氣主接線及相關變電主要設備組成。具體包括：電氣一次接線，即電氣一次接線，主要是為了滿足預定的傳輸功率和運行要求設計，對電網供電的經濟、可靠、穩定運行具有決定意義；電力變壓器，通過電磁感應原理，實現電力的不同電壓、電流的輸送，達到傳輸和分配電能的目的；高壓開關設備，通過對高壓電路的有效開合，確保電力系統的安全；互感器，其將電網高壓、大電流按一定的比例變換為標準低電壓、標準小電流以供變配電站（所）相關儀器、儀表使用的設備；避雷設施，通過這些設備可以在一定范圍內保護相關電力設備免于受到雷電等惡劣電氣的破壞；母線設備，主要完成電能的匯集、分配和傳輸；無功補償裝置，主要是實現補償電能傳輸過程中的無功功率損耗，改善電網供電質量；保護裝置，實現對變配電站（所）的故障保護，減少故障導致的損失。

2 變配電站（所）電氣設計原則

變配電站（所）作為一個復雜的系統，設計電氣自動保護系統必須要從整體著眼，綜合考慮，把握好變配電站（所）電氣設計的科學原則。

2.1 一次系統設計原則

變配電站（所）一次系統要突出人機交互、自動值機功能，通過發揮計算機的自動處理優勢，提高一次系統的自動化控制水平，減少人工作業量，提高系統的安全性。

2.2 二次系統設計原則

變配電站（所）二次系統主要包括：測量、保護、控制與信號回路部分。二次系統電氣自動保護要突出雙路保護思路，在傳統的繼電保護基礎上，要另外設置一套計量、信號采集、控制回路，實現計算機自動保護控制。

2.3 主變保護

主變壓器是電力系統中的重要供電設備，其安全性能直接影響整個供電系統及電網的安全性，因此，必須要采取切實可行的措施，加強對主變壓器的保護與控制。通過傳感器技術實時采集主變設備相關數據，采取瓦斯保護、變壓器相關側過流保護等措施，實時監測主變運行狀態，并自動進行保護調整。

3 變配電（站）自動保護系統設計

3.1 一次系統電氣設計

根據一次系統電氣自動保護系統設計原則，采用工業控制計算機作為保護系統的主控設備，加大對各類設備實時監控數據的采集與分析處理，通過一次系統電氣自動保護系統中計算機控制，實現對相關設備的遠程控制，合理控制電氣開關的動作，確保系統在合適的時候自動進行切換。

3.2 二次系統設計

繼電保護要區分層次進行設計，對高壓供電系統要綜合考慮采用計算機保護，并且要盡可能采用相關綜合自動化控制單元，提高保護的可靠性。對于低壓供電系統保護可采取以傳統的繼電保護為主、綜合自動控制保護單元為輔的模式進行保護，在條件允許的情況下，可以高配置進行繼電保護，以提高系統的安全性能。

數據采集系統主要完成對系統各類測量數據進行采集，變配電站（所）根據設計需要，將各類參數標準提前寫入系統，系統通過各類傳感器采集電壓、電流等信息，測量為交流采樣，直接從電流互感器或電壓互感器取交流電流信號或交流電壓信號，并與系統設定的標準參數進行比較，根據兩者之間的差值指揮相應的執行機構進行運作，實現對系統的保護。同時，要綜合考慮集中自動控制的優缺點，防止因功能過度集中而導致任務過重，速度和效率受到制約，影響系統可靠性等，加強對系統的綜合布線與設計，防止發生主機冗余，減少系統維護量，節約維護成本。

同時，要加強信號回路的設計，減少系統誤動作的機率，確保系統安全。根據電壓等級的不同，采取不同的接地模式。要按照分布式、開放化和信息化的要求，加強對控制回路及信號回路的控制與設計，盡量采用模塊化設計，以達到分散危險系數的目的，確?？刂苹芈返慕^對安全。要采用合適的合閘與分閘繼電器輸出接點，將其并連接到開關柜的合分閘開關或按鈕上，即可實現遠程控制，完成合分閘操作。對于系統的合分閘繼電器接點與開關柜上合分閘開關或按鈕之間應同時具備手動與遠程自動轉換兩種功能。對于不同的供配電系統選擇不同的接線模式，選用不同的轉換和控制模式，以實現最佳控制，進一步降低故障率。

3.3 變配電站（所）綜合自動化系統

變配電站（所）綜合自動化系統，由管理計算機通過通信電纜與安裝在現場的所有具有計算機保護與監控單元進行信息交換，完成測量，繼電保護，信號與控制，以實現自動控制的綜合系統。中央控制計算機可以向下發送遙控操作命令與有關參數修改，隨時接受微機保護與監控單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計算機就可通過對信息的處理，進行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對系統的運行情況進行分析，通過上述采集單元可以隨時發現與處理事故，減少事故停電時間，通過中央控制可以合理調配負荷，實現優化資源配置和運行調度，提高電力運營的現代化水平，為地方經濟社會發展貢獻更大的力量。

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