500 kV繼電保護智能化改造方案分析

陳必鼎

摘 要：在電力網絡當中，分布著功用不同且數量龐大的電氣設備和電器元件，它們直接參與電力輸送過程。為了防止電流對這些設備和元件造成破壞，必須采取繼電保護措施。因此，在進行電網智能化升級的過程中，繼電保護的智能化升級也成為了必須開展的工作。主要對500 kV繼電保護的智能化改造進行了敘述，并分析了其改造方案的可行性。

關鍵詞：電力網絡；電器元件；繼電器；斷路器

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.031

繼電保護是由繼電器實現的，其在電力系統中起著保護電器元件（發電機、變壓器、輸電線路和母線等）的作用，從而達到促進電力系統穩定運行的目的。安裝繼電保護裝置后，可在電力系統及其設備發生故障時及時切斷故障部位的供電，進而降低對周邊設施的影響。同時，繼電保護裝置還能及時反饋故障信息，極大地降低了設備故障造成的影響。

1 繼電保護裝置

1.1 繼電保護裝置的組成和特性

目前，常見的繼電保護裝置主要由測量元件、邏輯環節和執行輸出三部分組成。在設備設施的運行過程中，繼電保護具有以下特點：①選擇性。一旦電力系統中的設備發生故障或電纜發生短路、斷路等狀況，繼電保護裝置會迅速選擇并切斷這部分設備或電路與整個電力系統的聯系，防止故障范圍擴大，以降低故障造成的損失。②速動性。故障發生時，繼電保護裝置能以最快的速度將故障部位從系統中切除出去，避免設備進一步損壞和對周圍其他設備、電路造成持續破壞。③靈敏性。在繼電保護裝置的保護范圍內，一旦設備、線路發生故障，保護裝置的保護運作較快。④可靠性。繼電保護裝置具有的可靠性包含安全性和信賴性，是保護裝置必須具備的基本特性。其中，安全性是指繼電保護裝置在設備穩定運行時，可保持長期靜止的狀態，不會因波動等的影響而引發錯誤的反應；信賴性是指當發生故障時，保護裝置能正確反應。

1.2 繼電保護裝置的工作原理

在設備運行過程中，繼電保護裝置能識別被保護設備的運行狀態，一旦發現設備故障，可判斷故障是否發生在保護范圍內。在實際保護中，繼電保護裝置是利用分析設備區域故障前、后的電氣物理數據來實現上述功能的。

當遇到電流增大的狀況時，繼電保護裝置會自動切斷電器元件與電源的連接，防止因電流過大而損壞電器，同時，還會將狀況信息反饋到監控中心，以便工作人員及時處理；當電器中的電流急速降低時，可能會因低電壓運行而損傷電器，此時，繼電保護裝置會及時關閉設備開關；當電流與電壓之間的相位角改變、測量阻抗變化時，繼電保護裝置會自動保護設備不受損傷。

2 保護方案設計

在對變電站的實際改造施工中，需要增加一定量的GOOSE交換機屏、MMS交換機屏，且原有的繼電保護小室備用屏位往往無法滿足需求，需要新建部分小室或活動板房。國家電網公司企業標準《智能變電站繼電保護技術規范》中提到，保護裝置與智能終端（合并單元）之間采用點對點直接跳閘（直接采樣）的方式，220 kV正副母分段開關不考慮母線電壓并列（解列），線路保護啟動斷路器失靈和重合閘、斷路器失靈啟動母差、母差保護啟動斷路器失靈、斷路器失靈啟動遠跳（變壓器保護聯跳各側）、變壓器保護跳母聯（分段）、解220 kV母差保護復壓閉鎖等信號均采用GOOSE網絡傳輸。繼電保護小室內按照圖紙安裝智能化保護測控裝置屏、GOOSE 交換機屏和MMS交換機屏，在開關場安裝戶外智能終端柜（合并單元、智能終端等），完成上述步驟后再進行二次回路的調試。

2.1 方案一

方案一采取間歇性停電的方式，即在停電過程中完成對繼電保護的智能化改造。目前，這種方案的優點是每個地區只停電1次，停電后電力系統能正常運作，對人們的正常生活影響較小；缺點是先改造的500 kV邊開關智能化保護、220 kV線路智能化保護需配置傳統輸入、輸出功能和配合母差保護，全部改造完成后投入GOOSE報文輸入、輸出功能和配合智能化母差保護會造成部分設備閑置，進而導致資源浪費。

2.2 方案二

方案二采取雙重化兩套保護同時進行的方式，改造過程是分開的。其優點是不必考慮傳統保護與智能化保護之間的配合問題，試驗時只需斷開本套保護的跳合閘出口硬壓板，且二次回路試驗完整、齊全；缺點是在改造過程中需要停電2次，會對系統造成一定的影響，且500 kV和220 kV系統長時間采用單套保護運行。在實際改造過程中，傳統變電站開關失靈保護采用單重化配置，第一套保護先期改造時，需將開關保護中與第一套保護相關的二次回路斷開；同時，還需保證與第二套保護相關的回路接觸可靠、正確，且第二套智能終端接線和調試時，與第一套保護（智能終端）相距太近，易走錯間隔、誤碰運行設備，安全風險較大。

3 結束語

綜上所述，相比于方案二，方案一具有影響小、風險低的特點，因此，方案一更適合實際改造。全文對500 kV繼電保護智能化改造及其方案的敘述，證明了繼電保護智能化改造對電力設備甚至電力系統的重要性。因此，加強電氣設備的穩定性建設，對提高輸電穩定性和電企的發展都起著不可忽視的作用。

參考文獻

[1]裘愉濤，杜浩良.傳統500 kV繼電保護智能化改造方案[J].電力自動化設備，2011（11）：31.

〔編輯：張思楠〕