智能變電站繼電保護(hù)的新特點(diǎn)

路延軍

智能變電站繼電保護(hù)的新特點(diǎn)

路延軍

路延軍

國網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司變電檢修室

路延軍（1986-1）男，本科，河北省邢臺(tái)市人，助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)。

1 引言

在智能變電站系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是通過觸電繼電器來運(yùn)行和維護(hù)電站系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的輸電變路、變壓器、發(fā)電站以及運(yùn)行元件等進(jìn)行保護(hù)，因此成為繼電保護(hù)。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中安全保障的研究對(duì)象，探討智能變電站繼電保護(hù)是保護(hù)電網(wǎng)是十分必要的。智能相對(duì)于傳統(tǒng)而言是區(qū)別明顯的，智能化體系結(jié)合了數(shù)字、信息、網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)的科技技術(shù)，在電網(wǎng)建設(shè)過程中以穩(wěn)定、高效、節(jié)能、安全為目標(biāo)。

近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的日新月異，電子自動(dòng)化系統(tǒng)及繼電保護(hù)在智能變電站中得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于變電站周圍產(chǎn)生的電力磁場強(qiáng)度較大，會(huì)對(duì)周圍的大電流以及高電壓、二次較弱設(shè)備產(chǎn)生影響，很容易引發(fā)安全事故。另外，對(duì)二次較弱設(shè)備產(chǎn)生的影響受到多種條件的干擾。所以對(duì)于正確處理智能化變電站繼電保護(hù)問題，就需要我們對(duì)繼電保護(hù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

智能變電站將傳統(tǒng)的電網(wǎng)模式更換成經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理的光信號(hào)，對(duì)變電站的采樣回路和跳閘回路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，此項(xiàng)監(jiān)控大大提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。隨著我國變電站應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，繼電保護(hù)在傳統(tǒng)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子互感器以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，能夠通過快速跳閘來保護(hù)智能變電站的突發(fā)問題。本文介紹智能變電站繼電保護(hù)的配置方案，探討其繼電保護(hù)的新特點(diǎn)。

2 變電站繼電保護(hù)的工作原理

變電站繼電保護(hù)是根據(jù)變配電站在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障問題，例如電壓升高或者降低、出現(xiàn)瓦斯爆炸、溫度升高、或者頻率降低以及電流增加的突發(fā)問題，在及時(shí)的情況下，能夠有選擇的實(shí)時(shí)保護(hù)是按照相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行跳閘，溫度和瓦斯作為非電量保護(hù)。為了保證繼電器跳閘保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性，就需要將可靠系數(shù)作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。從而確保繼電保護(hù)工作的順利進(jìn)行，其標(biāo)準(zhǔn)范圍應(yīng)該在1.3～1.5之間。繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)包含發(fā)生故障時(shí)的最小值和保護(hù)動(dòng)作值，靈敏系數(shù)一般在1.2～2之間。所以要根據(jù)設(shè)計(jì)系數(shù)范圍而進(jìn)行選擇。

3 繼電保護(hù)的分類

1.發(fā)電機(jī)保護(hù)。發(fā)電機(jī)主要由四部分組成，電機(jī)外部短路、定子繞組相間短路以及匝間短路、定子繞組接地。還包括對(duì)稱過符合，定子繞組過電壓，勵(lì)磁回路等。出口方式是以縮小故障影響范圍、停機(jī)。

2.電力變壓器保護(hù)。電力變壓器具有保護(hù)繞組和引出線相間的問題。

中性點(diǎn)直接通過電力網(wǎng)中部和外部接地短路引起的電流及中性點(diǎn)過電壓。

線路保護(hù)。線路保護(hù)是根據(jù)電壓等級(jí)不同，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同。輸電線路以及架空線、電纜的長度不同。

3.母線保護(hù)。智能變電站的發(fā)電廠和變電所的母線應(yīng)該設(shè)有專門的保護(hù)設(shè)置。

4.電力電容器保護(hù)。電力電容出現(xiàn)的問題分別不同，其一是由于電容器內(nèi)部故障引起的線路短路問題，其二是電容器和斷路器之間出現(xiàn)的線路連接問題。電容器組的某一故障被切除后引起的電壓、所連接的母線失壓問題。

5.高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)。高壓電動(dòng)機(jī)是由定子繞組接地、定子繞組匝間短路以及定子繞組過負(fù)荷，同步電動(dòng)機(jī)失磁、同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非同步電流問題。

智能變電站的電網(wǎng)建設(shè)包含六個(gè)環(huán)節(jié)：輸電、發(fā)電、變電、配電、用電、調(diào)度。變電站是其中重要的環(huán)節(jié)之一。總體來說，國內(nèi)在IEC60850標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的變電站的基礎(chǔ)上提出了新的要求，智能變電站的繼電保護(hù)要與新要求相融合。

對(duì)于主變壓器的繼電保護(hù)是尤為重要的，應(yīng)該制定相應(yīng)的策略降低事故發(fā)生的概率。根據(jù)變電設(shè)備的電壓等級(jí)不同而制定的繼電保護(hù)裝置也不同，以確保變壓設(shè)備的安全可靠性。在選擇繼電保護(hù)裝置時(shí)候應(yīng)該嚴(yán)格按照有關(guān)要求哦，選擇性能良好的裝置，雙套配置優(yōu)先值得考慮。雙套配置即是智能終端的合并單元裝置。能夠在配置過程中實(shí)現(xiàn)主、后備一體化的配置方案能夠保證與終端設(shè)備相匹配。繼電保護(hù)裝置所得出的電流數(shù)據(jù)可以通過相關(guān)設(shè)備得出。數(shù)據(jù)的獲取可以有效分析網(wǎng)絡(luò)干擾對(duì)繼電保護(hù)工作的影響程度。此外，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題的時(shí)候，變壓系統(tǒng)可以通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行終端控制。分布式設(shè)計(jì)方案通常在母線的繼電保護(hù)中采用，單套配置的保護(hù)母線對(duì)集成測控系統(tǒng)以及系統(tǒng)保護(hù)都起到很大作用。母線的繼電保護(hù)在結(jié)構(gòu)上比同線路的繼電保護(hù)更為簡潔，與合并單元同時(shí)連接可以實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)檢驗(yàn)，母線保護(hù)裝置在此單元連接下能夠自我預(yù)先處理。上述幾種繼電保護(hù)模式的特點(diǎn)不同。

我們可以看出變電運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)采取先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，能夠提高繼電保護(hù)的安全性和可靠性。還可以根據(jù)線路等級(jí)不同，采取不同的保護(hù)策略，對(duì)不適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)策略進(jìn)行調(diào)整。GOOSE網(wǎng)絡(luò)在主變壓器和主線路中被采用，進(jìn)行信息傳輸工作。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，在提高變電站安全運(yùn)行的同時(shí)，也為信息化保護(hù)工作提供了方便。

4 智能變電站繼電保護(hù)特點(diǎn)

繼電保護(hù)是保證智能變電站安全運(yùn)行的重要防線，是保持變電站基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)之外，對(duì)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備和信息交換之間的方式。在典型的智能變電中，通常使用變壓器、斷路器、互感器等配置，與光纖進(jìn)行連接，將信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化。

首先，原來的輸入保護(hù)裝置被光數(shù)字信號(hào)取代，如保護(hù)裝置中的電流、電壓模擬量被合并。但是前提是要考慮到胯間隔數(shù)據(jù)要求的保護(hù)裝置與不同間隔傳輸數(shù)據(jù)能夠達(dá)到同步性。如果由于不確定性或者差距較大，就無法滿足保護(hù)裝置的要求。

其次，在同等設(shè)備的條件下，對(duì)原有的繼電保護(hù)直接采用跳閘的方式，而智能變電站繼電保護(hù)使用GOOSE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街悄芙K端后才出現(xiàn)跳閘，這樣就增強(qiáng)了可靠性，對(duì)運(yùn)行維修工作提高了安全性。上述中原有變電站保護(hù)裝置，輸出信號(hào)是經(jīng)過GOOSE協(xié)議下進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)傳輸。工作人員可以通過對(duì)整組進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，檢驗(yàn)變電站保護(hù)裝置中的輸入和輸出信號(hào)是否精確，能否進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。在對(duì)光纖使用的情況下，光纖數(shù)字電流、電壓信號(hào)的輸入方式是決定數(shù)據(jù)同步性的測試的保障。光纖主要以針對(duì)錯(cuò)誤碼率以及光收發(fā)器的功率設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，從而能夠保證物理性質(zhì)的連接的可靠性和準(zhǔn)確性。

合并單元的檢驗(yàn)工作主要是驗(yàn)證能否及時(shí)將一次電流和電壓信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確傳輸，智能終端的檢驗(yàn)看是否準(zhǔn)確對(duì)設(shè)備控制、數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)文保護(hù)等工作做出相應(yīng)處理。

5 繼電保護(hù)工作的新特點(diǎn)

首先是轉(zhuǎn)變對(duì)于繼電保護(hù)工作的思路，要清楚認(rèn)清和理解智能變電站系統(tǒng)的背景及相關(guān)背景。對(duì)于新技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用要及時(shí)掌握，并善于發(fā)現(xiàn)隨時(shí)出現(xiàn)的問題。保護(hù)工作者必須具有安全意識(shí)，能夠在問題出現(xiàn)的時(shí)候做出應(yīng)對(duì)措施及時(shí)處理。所以在平時(shí)的工作中應(yīng)該有超前的安全意識(shí)，不斷總結(jié)設(shè)備中出現(xiàn)的問題。結(jié)合智能化變電站建設(shè)，積極借鑒其他單位經(jīng)驗(yàn)，摸索出適合自身的繼電保護(hù)管理模式。在另一方面，智能化變電站繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的背景下，繼電保護(hù)工作應(yīng)該考慮在今后的時(shí)間里如何適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展、技術(shù)的更新、安全的要求。這也就需要工作人員在實(shí)踐過程中不斷總結(jié)分析。可靠性是繼電保護(hù)的最大特點(diǎn)，當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)電力中斷的情況時(shí)，繼電保護(hù)就會(huì)充分利用自身可靠性進(jìn)行維護(hù)，將故障發(fā)生率降低。繼電保護(hù)在處理故障時(shí)并非將全部控制開關(guān)打開，而是有選擇性的進(jìn)行事故點(diǎn)附近的開關(guān)，以保證其他線路系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)由于本身的靈敏特點(diǎn)，任何一個(gè)細(xì)小的故障發(fā)生時(shí)都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的安全性，甚至?xí)a(chǎn)生致命性的影響，因此繼電保護(hù)過程中就需要提高其靈敏性，保證電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候能夠迅速作出反應(yīng)，能夠保證電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行。根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，電荷負(fù)載等不同特點(diǎn)，繼電保護(hù)設(shè)備可以分為不同種類。所以，需要技術(shù)人員對(duì)不同種類的繼電設(shè)備操作及注意事項(xiàng)有所了解，掌握其運(yùn)行狀態(tài)。大致可以分為以下幾類：正常運(yùn)行、可疑狀態(tài)、低可靠性和危險(xiǎn)狀態(tài)。

總之，本文對(duì)智能變電站繼電保護(hù)的新模式、新特點(diǎn)進(jìn)行探討，對(duì)變電站繼電保護(hù)的基本原理、作用、性質(zhì)以及工作特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)的不斷升級(jí)，促使我國電網(wǎng)系統(tǒng)得到很大的發(fā)展，智能化變電站的建立更是得到大力推廣，相信在正確使用繼電保護(hù)的模式下，能為我國和社會(huì)創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.075