繼電保護裝置在設計調試中的構想分析

廖基國

摘 要：近年來，隨著我國經濟的迅猛發展，推動了各行各業的發展速度，與此同時，人們對供電可靠性方面提出了更高的要求。變電站作為電力系統中不可或缺的重要組成部分，其運行穩定與否直接影響供電可靠性。變電站中的繼電保護裝置是其穩定運行的根本保障。為此，應當充分發揮出繼電保護的功能和作用。基于此點，該文就變電站中繼電保護裝置在設計調試中統一標準的構想展開探討。

關鍵詞：變電站 繼電保護裝置 統一化

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0056-01

1 變電站中繼電保護裝置的類型及作用

在電力系統中，變電站是非常重要的組成部分之一，它的運行穩定性和可靠性直接關系到整個電力系統的正常運行。在變電站中，繼電保護裝置主要是負責故障單元的隔離和控制，從而達到縮小故障范圍的目的。由于變電站內的電氣設備相對較多，這使得繼電保護裝置的種類也相對比較繁多，大體上可分為以下幾種。

1.1 電壓保護型繼電保護裝置

在變電站中，經常會出現過電壓，這會對電氣設備造成一定的影響，嚴重時會導致設備損壞。電壓保護型繼電保護裝置能夠有效解決過電壓問題，這種類型的繼電保護裝置又分為過欠電壓保護和零序電壓保護。其中過欠電壓保護可以防止變電站中的電氣設備遭受雷擊或是因操作不當引起的過電壓等問題對設備造成的影響，例如，在變電器的低壓側安裝避雷裝置便可以防止雷擊電壓從低壓側侵入損壞設備的情況發生。零序保護則能夠防止由于變壓器絕緣故障導致的單相接地問題。

1.2 電流保護型繼電保護裝置

此類保護又可分為電流速斷保護、過電流保護等等。其中電流速斷保護在理論上是不存在時限的，即出現故障后能夠瞬時將故障切除。而過流保護則會在其時限上進行極差的設置，以此來達到保護的目的。

1.3 差動保護型繼電保護裝置

當被保護的電氣設備發生短路故障時會產生出電流差，此類繼電保護裝置便是依據這個電流差進行動作的。通常情況下，被保護區域內發生故障問題時，差動保護裝置可以整定為瞬時動作，但是裝置卻并不會對被保護區域之外的故障作出相應的保護動作。換言之，差動保護具有非常明確的保護范圍，只要超出這個范圍裝置均不會動作，這種保護裝置的原理非常簡單，并且動作過程中也不存在延時，所依據的電氣量也比較單純，故此常將其作為變電站內關鍵設備的主保護，如變壓器、發動機以及并聯電容器等等，此類保護裝置在35 kV及以上等級的變電站中應用比較廣泛。

1.4 電容器保護型繼電保護裝置

此類保護裝置最大的作用是防止電容器自身故障的發生，一般情況下，會對其進行帶時限的速斷保護。如果變電站內的電容器組容量相對較大時，還可加裝差動保護與之相配合。

2 變電站中繼電保護裝置在設計調試中的統一化構想

2.1 變電站繼電保護裝置硬件設計調試統一化

對于變電站的微機保護系統而言，它是一個集多功能于一體的裝置，具體包括保護邏輯處理、電氣量采集、監測控制等等，而這些功能全部都是憑借裝置中的各個功能模塊予以實現的。在微機繼電保護裝置中主要包含以下幾類功能模塊：電源模塊、CPU模塊、CT/PT交流模塊、出口模塊等等。由于變電站內的繼電保護裝置所保護的電氣設備、元器件以及范圍均有所不同，從而使得其采集的電氣量也都不相同，致使設計出來的保護裝置的交流模塊及出口模塊區別較大，很難實現全部保護裝置的交流與出口部分硬件的模塊化。而智能變電站三層結構框架體系的提出，使原本由保護裝置實現的交流采集功能改為由過程層的電子式互感器來實現，同時跳合閘功能則是由智能操作箱來實現。在這一前提下，繼電保護裝置的功能模塊便可以有所簡化，只需要包含電源、CPU這兩大主要模塊即可，這兩大模塊在一個平臺上所有的裝置都是標準化和統一化的，幾乎不存在任何不同。對于繼電保護裝置而言，若是其硬件全部相同，則裝置的箱體大小也應當是相同的，唯一的不同之處在于裝置本身具有的功能以及應用場合不同，可能命名會有所區別，如變壓器的繼電保護、電路的繼電保護等等。假設這種命名不同的情況不存在，便可以將變電站內絕大多數乃至于變電站間隔層內所有的繼電保護裝置的硬件設計成為標準化和統一化。而想要使這一目標實現，只需要解決保護裝置命名不同的問題即可，從理論上講，可以對不同的保護裝置的標牌進行分別識別，這樣便可以真正意義上地實現變電站繼電保護裝置設計調試標準化、統一化的目標，不僅有利于降低設計成本，而且還能使變電站繼電保護裝置維護的工作量大幅度減輕。

2.2 繼電保護裝置功能集成一體化設計

近年來，在電力電子技術不斷發展和完善的推動下，使得繼電保護裝置主處理器的能力大幅度提升，同時，繼電保護裝置在變電站內的應用情況也越來越復雜。出于節約前期投資、簡化設計、資源合理化利用等方面的考慮，變電站要求設計出一種集多功能于一體的繼電保護裝置。例如，在進線保護完成自身相關功能的前提下應當還可以完成進線自動投入功能，分段保護在完成自身功能的同時還應當能夠完成開關自投及變壓器保護主后備一體化的設計等等。采取這樣的設計，能夠使現有的資源得到最大化的利用，并且還能夠進一步減少不同間隔單元多臺裝置間的信息交換，有效減少了中間環節，發生錯誤的幾率也隨之顯著降低。目前，為了滿足智能電網的要求，智能變電站不斷增多，這使其維護調試成為了一個比較難以解決的問題。從傳統的繼電保護裝置到當前的微機保護系統的應用，使變電站的維護工作量逐步減少，維護的難度也大幅度降低。這是因為微機繼電保護一般只需要更換相應的元器件，再進行調試即可。然而，在智能變電站中，這種簡單的更換方法滿足要求，致使維護工作的開展受到了一定程度的影響。對于這一情況而言，我們可以嘗試對繼電保護裝置的功能進行集成一體化設計。以110/10 kV的變電站為例，可以將10 kV的出線設計成為一臺間隔層的保護單元，同時將110 kV的進線設計成一臺間隔層的保護單元，然后再將變電站內的所有變壓器設計成為一臺間隔層保護單元，由這三個保護單元來完成所有的處理功能。這樣可以使整個變電站由三臺間隔層保護設備實現所有的保護功能，有助于減輕維護工作量。

3 結語

總而言之，隨著我國電網規模的不斷擴大，使得變電站內的各種電氣設備不斷增多，與之相應的繼電保護裝置也越來越多。繼電保護裝置作為變電站的重要組成部分之一，為了充分發揮出自身的作用，應當在裝置的設計過程中使其達到硬件統一化、功能集成一體化的目標，這不但能夠提高變電站運行的穩定性和可靠性，而且還能節約大量的投資成本，有利于經濟效益的提高。

參考文獻

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