淺談變電站繼電保護在電力系統中的應用

何峻

(湖南國電瑞馳電力勘測設計有限公司，湖南 常德 415000)

1 繼電保護裝置的構成

現代的網絡保護分為現場的間隔層裝置、中間的網絡通信層和后臺的操作層三個部分。

（1）網絡層在硬件上由網線、網絡接口、中繼器等構成，在通信軟件的支持下，按照通信協議的要求進行數據端對端或廣播式的發送／接收，并能實現自動的數據校驗和一定水平的自動糾錯。

實際運行的網絡一般都采用雙網結構，且增加了平衡網絡負載的功能。在進行擾動數據傳輸時，此功能能更好地保證系統的實時性，還可同時支持IEC870-5-101/103、DL451-1991（國標 CDT）、N4FPOLLING等多種標準通信規約，方便進行網間的互連。配合網絡通信服務器，可方便地與同構/異構網相連，從而構成一個縣、市、省乃至更大的電力系統保護調度互聯網。

（2）間隔層裝置用來直接保護一次設備即被控對象，對主變、發電機、線路、電容器等一次設備，不同的電壓等級、不同的運行方式由于電力一次設備的電磁反應特性不同，系統歷經的暫態不同，所以選用的保護裝置應不同。現代電力保護的實現方式和以前已大不相同。各廠家針對系統運行的不同情形，都推出了系列化的產品，每種系列的產品又分為功能特定的幾種裝置。

（3）作層是操作人員和保護系統的交互層。用來提供良好的觀察、控制界面，提供報警、規約轉換、事故存儲追憶（故障錄波）、對遠方設備的控制及調節（“三遙”）等功能。配上后臺控制軟件，還可組成綜合自動化系統，實現運行日志管理、報表管理、圖形顯示、圖像監測等功能。它的核心是一個實時刷新的共享數據庫，軟件系統基于WindowsNT，操作層的應用軟件普遍采用組態軟件，如KingView軟件、PS6000軟件、QuickControl軟件等，它所實現的繼電保護裝置的界面會更加人性化。

在各層的關系上，保護信息上網，不會改變保護的獨立性，保護裝置有專用的輸入回路和操作輸出回路，間隔層保護裝置不依賴網絡可完成故障判別以及故障處理。保護信息上網增強了診斷功能，提高了保護的安全可靠性。并為網絡的進一步擴展奠定了基礎。間隔層的控制裝置性能穩定且本身就是基于微處理控制的系統，運行時根據出現的提示信息可快速地對故障進行定位。在某車廠的3#配電間曾遇到這樣的故障：在線路保護的裝置上出現“控制回路斷線”信號，先檢查控制回路中外部引入節點是否正常，而不用先懷疑裝置內部出現問題，檢查后發現真空斷路器的合閘位置結點和分閘位置結點都是斷開的，而機械指示當時斷路器的回路是分開的，由此進一步可判斷分閘位置的輔助結點不正常。

微處理器給裝置本身帶來了智能化，可以方便地改變系統性能。在運行中根據實際情況對配置進行增減：減去某種功能通過設定某個裝置退出或裝置的某功能退出即可；增加某個功能則是上述功能的逆操作。

2 繼電保護設計原則

在滿足保護特性要求的前提下，所設計的系統應有合理、簡單、經濟的特點，不需要過多的功能重復及一味追求高指標，因為拒動時有后備保護，設備冗余過多反而增加誤動的可能性。

如某企業變電站的一次主接線有二條高壓側35kV進線，高壓側為單母分段，二臺35kV±3x2.5%105kVYND11主變；低壓側為10kV的二段母線，每段母線都配有一電力電容器，低壓側有31回出線加上2條到站用變的出線共計33回出線，需配33套10kV線路保護。

對于35kV主變保護測控柜要有差動速斷保護、三段式復合電壓閉鎖過流保護以及非電量保護，故選用作為主保護的PST641，后備保護的PST642以及非電量保護的PST644；對于35kV進線線路保護和10kV出線線路保護用PSL641，以提供三段式相間電流保護、零序電流保護、同期投切等功能；對于10KV電容器保護要有過流保護、過壓保護、欠壓保護、不平衡（差流或差壓）保護，故選用PSC641，用于中性點經消弧線圈接地或不接地中低壓系統中裝設的并聯電容器保護測控裝置，可在開關柜就地安裝。在此選用PSR651而不用PSR652，主要原因是采集對象包括35kV線路（2條），10kV線路（10條）的模擬量，數字量和脈沖量，其中模擬量包括電流、電壓、有功、無功、頻率、功率因數等電量和溫度等非電量；數字量包括斷路器、隔離開關以及接地刀閘的開關狀態變化、就地／遠方切換開關的變位、保護及重合閘的動作與返回；脈沖量主要是傳送電度量的脈沖；遙控及遙調量是指對斷路器、主變接地刀閘的正常操作、倒閘操作及主變有載調壓分接頭的調節，需要處理的量太多，如用PSR652將不能滿足要求。

PSR651的具體配置如下：

交流采集模件：AC-U板；

三塊可采集3×8個模擬量直流采集模件DC板；

一塊可提供12路輸入數字采集模件DI板；

二塊提供2×20，路開關量輸入智能控制模件OUT板；

二塊提供2×10路開關量輸出OUT9和OUT11聯動；

上述系統構成的設備如表1所示。

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結語

綜上所述，現代電力系統繼電保護的發展，無論在硬件、軟件上都很迅速。在系統的實現上和以前也大不相同，保護的速度越來越快、集成度越來越高、功能也越來越強，相信隨著軟、硬件和網絡通信技術的快速發展，今后的繼電保護裝置在性能上必將達到一個新水平。

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