500kV變電站微機繼電保護技術(shù)改進研究

摘要：隨著變電站測試技術(shù)要求的不斷提高，繼電保護裝置也要不斷完善，微機保護已經(jīng)成為推廣應(yīng)用的主要方向，可以實現(xiàn)遠方控制、遠方監(jiān)控以及故障記錄等功能。在目前的高壓變電站中要確保變電站與電網(wǎng)的安全性能，所以要實行獨立的繼電保護裝置。根據(jù)微機繼電保護的基本原理，探討了其在500kV高壓變電站中的技術(shù)改進。

關(guān)鍵詞：微機繼電保護；變電站；距離保護；差動保護

作者簡介：閔鐵軍（1983-），男，湖北武漢人，湖北超高壓輸變電公司，助理工程師；李挺（1982-），男，湖北武漢人，湖北超高壓輸變電公司，工程師。（湖北 武漢 430051）

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）30-0128-02

在高壓變電站中對自動化的要求越來越高，所以微機繼電保護的作用顯得尤為重要。由于微機的監(jiān)控系統(tǒng)全部是集中于一起，雖然有利于系統(tǒng)的維護，但是占據(jù)了很大的用地面積，而且消耗了過多的電纜等資源。所以實現(xiàn)分散式的布置成為發(fā)展的主要趨勢。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機的性能越來越高，高壓變電站中的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了自動化的控制，在實際運作中可以預(yù)防停電引起的電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定、頻率崩潰等事故的發(fā)生。

一、微機繼電保護概述

1.基本原理

微機繼電保護是指在電力系統(tǒng)中電氣元件由于受到破損不能正常工作，繼電器通過判斷起到跳閘或者發(fā)出報警信號的一種自動保護裝置。這種裝置能夠保證設(shè)備的安全性以及修復(fù)的簡單性。繼電保護裝置的構(gòu)成包括測量元件、邏輯判斷元件、執(zhí)行輸出元件。通過測量并與之前給定元件的物理參量進行準確比較，分析處理信息，然后根據(jù)輸出信號的性質(zhì)、持續(xù)時間等判斷故障的緣由。最后根據(jù)前一命令的指令發(fā)出信號、跳閘等響應(yīng)。繼電保護的保護分區(qū)是為了保護在指定范圍內(nèi)的故障，不屬于范圍內(nèi)的不采取控制，這樣可以減少因故障跳閘引起的停電區(qū)域。所以電力系統(tǒng)中每個繼電保護的界限劃分得很清楚。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護就會及時切除故障，避免安全事故的發(fā)生。

2.500kV變電站系統(tǒng)構(gòu)成及特點

微機繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在保障電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、防止事故的發(fā)生、阻止事故的擴大等方面起著十分重要的作用。500kV變電站微機保護系統(tǒng)主要構(gòu)成包括微機系統(tǒng)、模擬量輸入系統(tǒng)、信號接口等。隨著微機保護采取的工藝方式不斷更新，在運行中的可靠性以及安全性都有很大提高。由于在硬件的結(jié)構(gòu)上沒有明顯的差異，所以只需要將程序稍加變動就可以改變系統(tǒng)保護功能。在變電所的組成上只需要有微機保護和遠程的裝置就可以實現(xiàn)遙信、監(jiān)控、遙測的功能，節(jié)省了人力。

在微機處理系統(tǒng)中的繼電保護裝置存在運行中存在以下特點：一是適用于500kV以上的高壓電壓網(wǎng)絡(luò)線路，可以實現(xiàn)集中保護以及后備保護的作用，在一些大中型的電機組能夠?qū)崿F(xiàn)獨立工作，完成雙重化的保護任務(wù)。二是可以進行遠程的通訊功能。工作人員運用遠程的通訊可以隨時監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，能夠快速及時進行數(shù)值的處理、調(diào)用、更改，為系統(tǒng)運行的管理提供了很大的便捷。三是能夠自動檢測出故障的位置。這對于保護系統(tǒng)裝置的安全運行起到了保障的作用，在系統(tǒng)裝置的檢測周期上可以有效地進行延緩，而且減少了不必要的檢測手段。

二、500kV變電站的微機繼電保護方式

1.500kV變電站微機保護的振蕩閉鎖

由于微機保護中留有距離保護的功能，所以在運行中如果保護被閉鎖，距離保護會起到作用。在系統(tǒng)裝置中距離保護出現(xiàn)問題時，通過振蕩閉鎖用手動或者自動裝置的方式減少裝置前端的負荷，可保持系統(tǒng)的完整性。將保護閉鎖進入到振蕩閉鎖的狀態(tài)中。觀察幾秒鐘，如果振蕩消失，才能重新開放系統(tǒng)的保護。在判斷系統(tǒng)是否為振蕩時，可以用過流元件的3ZJ的判距作比較，如果它先行動作，其他的故障反應(yīng)就不會引起跳閘，所以在微機保護中找到適當(dāng)?shù)呐芯嗑涂梢詤^(qū)別系統(tǒng)是否發(fā)生振蕩。

2.500kV變電站微機繼電縱差保護

高頻縱差保護實現(xiàn)了全線路上的功能保護。在系統(tǒng)的運行中，由于距離保護和零序電流保護在功能上存在一定的局限性，不能進行全線路的保護。在方向元件上的選取要有一定的根據(jù)，負序和零序方向上的元件一般不采用，正確選取元件才能進行各種方式的方向保護。在傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)中常采用距離元件和零序元件相結(jié)合的方式進行工作，反映出高頻距離保護的故障。但是在500kV變電站系統(tǒng)的運行中存在振蕩現(xiàn)象，所以需要在振蕩閉鎖關(guān)閉以后才能運行。在高頻保護中雖然可以進行開放式的工作方式，但是要注意快速的高頻保護所引起的延時作用。在選取方向元件時一般采用工頻變化量方向的元件繼電器，其在危機高頻方向的保護中發(fā)揮了很大的作用，所以被廣泛使用。

3.500kV變電站微機繼電零序電流方向保護

在500kV變電站微機繼電保護中對保護元件的選取要很慎重。零序電流保護由于具有操作簡單、安全可靠以及抗過渡電阻能力強等特點，在微機繼電保護中有著廣泛的應(yīng)用前景。500kV變電站微機保護中采用自產(chǎn)的3U0，一般在PT斷線時改用這種形式。由于在工作中零序方向的接線方式存在一定的弊端，當(dāng)出現(xiàn)故障時，3U0超過3I0的規(guī)定范圍，給工作的運行帶來了很大的麻煩。在實際運行中3U0的回路會影響到自產(chǎn)3U0，所以在系統(tǒng)運行中要將二、三次的線分開，系統(tǒng)才能正常運行。在PT斷開的時候，距離保護和高頻保護都要退出運行，零序方向也不能正常運作，所以要有無方向的零序電流保護和一相電流保護才能保護線路的正常運作。

三、500kV變電站微機繼電保護中的變壓器差動保護

1.500kV變電站微機變壓器差動保護

常規(guī)機械型差動繼電器只能按一種原理實現(xiàn)，性能單一，難以適應(yīng)各種運行工況。在500kV變電站微機保護中繼電器由軟件實現(xiàn)，完全可以根據(jù)不同工況采用不同原理，獲得最佳性能。微機變壓器的差動保護一般用一個綜保實現(xiàn)，高低壓（或者高中低三側(cè)）CT二次接入同一綜保內(nèi)，進行差動電流換算即可。至于高壓側(cè)聯(lián)跳低壓側(cè)可在綜保內(nèi)編程實現(xiàn)，也可不通過綜保，直接用接點接入斷路器分閘回路。主要控制組成是第一條通道由比例制動元件、勵磁涌流檢測產(chǎn)生的跳閘反應(yīng)。另外一條是由差電流速斷直接作用引起的跳閘反應(yīng)。采用比率制動元件額可以在很大程度上提高保護的靈敏度，可以防止由于外界因素導(dǎo)致的電流突增的動作保護。可以通過對勵磁涌流元件的判別來閉鎖比率制元件。

2.考慮勵磁特性的變壓器內(nèi)部短路微機繼電保護

在500kV變電站電力系統(tǒng)繼電保護的作用中，微機保護與零序差動可以共同利用電流互感器，零序差動保護與空載勵磁涌流沒有關(guān)系，可以提高Yn側(cè)引線及繞組接地短路的靈敏度部分。變壓器差動保護存在的問題是被保護變壓器各繞組間存在磁的耦合，勵磁涌流和過勵磁電流將引起誤動作，即使是分側(cè)差動保護和零序差動保護也存在這樣的缺點。微機保護的出現(xiàn)，使得人們有可能依靠建立數(shù)學(xué)模型通過算法尋求一種全新的變壓器內(nèi)部保護原理。數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的前提是要使繞組漏電感和電阻相等，雖然這種技術(shù)還不是很成熟，但是卻標志著新一代電氣主設(shè)備微機繼電保護的發(fā)展前景。

四、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的不斷更新對繼電保護提出更高的要求。為了滿足我國電力系統(tǒng)對繼電保護的需求，就要不斷測試其性能以及提高繼電保護裝置。智能化、計算機化、網(wǎng)絡(luò)化的繼電保護技術(shù)將會運用到實際中來，使電力系統(tǒng)能夠安全、可靠、經(jīng)濟的運行。

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（責(zé)任編輯：孫晴）