智能變電站繼電保護配置的展望和探討

摘 要：在電力系統(tǒng)中，運行電力元件時必須要處于繼電保護之下，這樣才能確保電力元件在運行過程中的安全性。文章首先介紹了智能變電站繼電保護的基本要求和配置情況，并就智能變電站基點保護配置的未來發(fā)展情況進行了展望，以供參考。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護配置；要求；展望

當電力元件出現(xiàn)故障時，智能變電站繼電保護設備可以及時向值班人員發(fā)出警示信號，也可以向斷路器發(fā)出跳閘指令，遏制事件的進一步發(fā)展，為電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行提供保障，而繼電保護裝置就是一種可以保護電力元件并實現(xiàn)自動化控制的硬件設備。

1 繼電保護應具備的性能特點

1.1 安全可靠

在電力系統(tǒng)繼電保護的過程中，繼電保護必須要安全可靠，這是最基本的要求。安全可靠主要體現(xiàn)為兩個方面：其一是可依賴性；其二是安全性，這兩個方面的性能都是繼電保護必須要具備的。由于以上兩個方面存在著一定的矛盾，在繼電保護的設計與選擇過程中應根據(jù)保護對象的實際情況進行適當?shù)膮f(xié)調，提高繼電保護的可靠性。

1.2 應具有較強的選擇性

選擇性是指出現(xiàn)故障時首先應由設備自身的保護將其切除，當自身保護或斷路器拒動時，則可由相鄰元件的保護裝置將故障切除。上下級之間應隨著繼電保護與故障點之間的距離進行適當?shù)恼{整。一般來說，由電源算起，故障起動值會隨著動作時間的縮短而減小。

1.3 繼電保護動作必須要及時、快速

對于繼電保護來說，要想盡快的中止異常狀態(tài)或斷開故障，應在允許范圍之內以最快的速度對可控制的斷路器發(fā)出跳閘命令。因此，繼電保護動作一定要及時、快速，這是一個必須具備的重要性能?？焖?、及時的跳閘可以將設備的損壞程度降到最低；同時，快速跳閘在高壓電網中還可以在提高電網暫態(tài)穩(wěn)定中發(fā)揮特殊的作用。通常情況下，跳閘越迅速，制動面積就會越小，相應的穩(wěn)定裕度也就越大。尤其是短路故障，它極易破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，有時候跳閘時間的細微差距都有可能對系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來絕然不同的影響。有鑒于此，新開發(fā)的繼電保護都十分注重提高保護動作的速度，盡可能縮短繼電保護的動作時間。

1.4 高靈敏度

繼電保護的靈敏度是指一旦出現(xiàn)異常情況或發(fā)生故障時提供可靠動作的具體能力。在繼電保護靈敏度的考核方面，業(yè)內普遍采用的是靈敏系數(shù)等指標。靈敏系數(shù)是指故障量與給定的裝置定值之間的比值。一般來說，在繼電保護設計與運行規(guī)程中都對靈敏系數(shù)有具體的要求。

2 繼電保護配置

通常情況下，繼電保護裝置在設計安裝上需要合乎具體的性能要求并做到相互協(xié)調，而要做到這一點就需要進行仔細的分析論證，采取相應的繼電保護配置。一般來說，繼電保護裝置可供選擇的余地較大，種類也比較多。但應在保證整個系統(tǒng)協(xié)調的前提下進行配置，這樣才能滿足繼電保護的性能要求。當電力元件在處于保護狀態(tài)之下發(fā)生故障時，其相應的繼電保護裝置應及時而有選擇的發(fā)出跳閘命令，從系統(tǒng)中斷開故障元件之后，才能使電力系統(tǒng)保持穩(wěn)定，為設備的安全可靠運行提供保障。在這個過程中，主保護起到了第一線保護的作用。當無法實現(xiàn)該任務時，則由其他繼電保護從電力系統(tǒng)中將故障元件斷開，這種保護叫做后備保護。下圖為繼電保護配置圖，見圖1所示。

3 繼電保護配置展望

3.1 廣域保護系統(tǒng)

隨著通信技術的進一步發(fā)展以及相量測量單元的出現(xiàn)，在國際上電網保護的研究領域也得到了進一步的擴展，在電網保護中開始采取包括防止電網垮臺以及電網事故升級在內的各種保護措施，而這些措施都是以廣域信息為基礎而進行的系統(tǒng)保護，業(yè)內稱之為基于廣域電網信息的電網保護。

電網發(fā)生故障后，主保護可迅速將故障切除，同時啟動廣域保護。該保護系統(tǒng)可對斷路器的動作情況進行監(jiān)控，如果斷路器失靈可加速后備保護動作，將第一道防線建立起來。另外，該保護系統(tǒng)還可以構筑第二道防線，與繼電保護動作相配合，可實現(xiàn)緊急控制以及安全自動控制等功能，從而有效的防止參數(shù)越限，使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。還可建立第三道防線，以應付異步振蕩問題，在一些穩(wěn)定子系統(tǒng)的作用下，有效的預防系統(tǒng)崩潰事故。

3.2 暫態(tài)保護

從分類來看，暫態(tài)保護包括以下兩種：暫態(tài)行波保護以及嚴格意義上的暫態(tài)量保護-利用暫態(tài)量頻率特性所進行的保護。暫態(tài)量保護具有響應速度快、準確度高的特點，并且工頻現(xiàn)象不會對它造成影響。另外，新型暫態(tài)量保護在設置、濾波器設計以及保護原理上比較簡單，同時也易于掌握?，F(xiàn)按暫態(tài)保護的分類情況對其進行具體的介紹：第一，行波保護。行波保護可分為行波差動保護、行波極性比較式縱聯(lián)保護、行波幅值比較式方向保護、行波距離保護和行波判別式方向保護。行波保護具有響應速度快、方向性好的優(yōu)點，系統(tǒng)搖擺不會對其產生影響。但是，當行波與故障暫態(tài)行波在雷電、諧波、網絡操作等影響下產生時，這種暫態(tài)保護不能對其進行有效的區(qū)分，在暫態(tài)信號識別方面缺乏適應的方法，并且在信號上具有不確定性。第二，嚴格意義上的暫態(tài)保護。如果為有通信暫態(tài)保護，當前存在的問題主要表現(xiàn)為：通信通道的質量、容量、成本高于其他保護措施。如果無通信暫態(tài)保護，當受到雷擊或進行倒閘操作時，暫態(tài)信號出現(xiàn)保護誤動的可能性比較大，故障選相的難度也不小。另外，出現(xiàn)電壓過零點故障的時候還存在著保護靈敏度不足等問題。

3.3 自適應繼電保護

自適應繼電保護可以有效的提高保護的性能，尤其是電力系統(tǒng)在運行過程中頻率發(fā)生變化時，或者是單相接地發(fā)生短路時受到過渡電阻的影響時以及受電力系統(tǒng)振蕩影響的時候可采用這種保護方式?？梢灶A見的是，采用繼電保護后，系統(tǒng)在響應速度、可靠性等方面都會有所提高，也能有效的提高企業(yè)的經濟效益，并促使其進一步實現(xiàn)計算機網絡化。通常情況下，這種保護方式適用于變壓器保護、自動重合閘、輸電線路距離保護、發(fā)電機保護等領域。

4 結束語

綜上所述，智能變電站繼電保護在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，可以為電力元件的安全運行提供保障。為了充分發(fā)揮繼電保護的作用，滿足不同情況下的具體需求，繼電保護應在可靠性、選擇性、靈敏度以及動作速度等方面達到一定的要求。同時，智能變電站沒有獨立的保護信息子站，主要通過統(tǒng)一信息平臺來實現(xiàn)其功能。展望未來，智能變電站繼電保護配置的發(fā)展方向主要有廣域電網保護、暫態(tài)保護以及繼電保護等。相信隨著繼電保護技術的進一步發(fā)展，其保護性能和安全可靠性會得到大幅度的提高，從而更為充分的發(fā)揮其整體性能，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有效的保障。

參考文獻

[1]萬噸，羅李.智能變電站繼電保護配置的展望和探討[J].城市建設，2012（30）.

[2]李鋒，謝俊，蘭金啵，夏玉裕，錢國名.智能變電站繼電保護配置的展望和探討[J].電力自動化設備，2012（2）.

[3]馬仕海，荊志新，高陽.智能變電站技術體系探討[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2010（4）.