智能變電站電流互感器的優化配置分析

鄧立志

（婁底星源電力勘測設計有限責任公司 湖南婁底 417000）

智能變電站電流互感器的優化配置分析

鄧立志

（婁底星源電力勘測設計有限責任公司 湖南婁底 417000）

電流互感器是繼電保護系統的重要組成部分，若電流互感器在運行過程中出現故障，則會產生不正確的保護動作，導致重大安全事故的發生。本文主要對智能變電站中電流互感器優化配置過程中的常見問題進行分析，并為電流互感器的基本配置提供參考方案。

智能變電站；電流互感器；優化配置

1 引言

當前，電流互感器在我國智能變電站中得到了廣泛應用，但是由于其技術發展尚存在一些不成熟的地方，特別是在保護用電流互感器的基本配置方面存在諸多問題，由于電流互感器繞組選取不合理而導致保護不正確動作或發生重大安全事故在國內電網已發生多起，因此，應加強對互感電流器優化配置的研究，以確保智能變電站的穩定運行。

2 智能變電站電流互感器的概述

根據電流互感器使用功能的不同，不允許將測量用電流互感器和電路中的高壓回路進行直接連接，以確保測量用電流互感器能對線路中的電流進行準確測量。另外，保護用電流互感器的安裝應加大和繼電保護裝置的配合度，若線路出現故障的話，可及時將短路、電流等故障信息準確傳遞到電流保護裝置中。

在變電站實際運行中，所配置的電流互感器難免會出現測量誤差，但其誤差值是可控的?；ジ衅髟趯嶋H應用中的選擇可參考以下方面：①電子式電力互感器適用于110kV及以上電力系統；②對于有關口計量點或有故障測距要求間隔的電力系統，適宜配置能符合其相關特性要求的互感器；③若采用GIS、HGIS配電裝置型號的話，電子式互感器應和一次設備進行一體化設計。

3 當前智能變電站的主要模式

①基于站控層IEC61850。該系統的間隔層智能電子設備IED（保護及自動化裝置）允許安裝在間隔層設備上或集中組屏，推廣這一模式的主要目的是為了解決傳統變電站中智能設備的互聯互通及信息互操作的問題。②基于傳統互感器及過程層信息交換。這種模式將IEC61850有效應用在站控層信息交換中的同時，還實現了通過過程層網絡實現過程層信息的交換，并在每個間隔配置了過程層設備合并單元、智能操作箱，實現常規設備的信息與操作數字化，對于和其相對應的間隔層智能電子設備IED，主要利用光纖以太網與對應間隔的智能操作箱、合并單元進行連接。③基于站控層及過程層全信息交換。該模式主要采用電子式互感器代替了傳統互感器，由于光電式互感器的性能優勢，該模式是高壓及超高壓、特高壓電站的發展趨勢，主要采用光電式互感器有支柱式、內置GIS等方式。

4 電流互感器優化配置方案的常見問題

電力系統主要通過相關繼電保護裝置及其二次回路來實現繼電保護的，而繼電保護裝置在實際運行過程中，由于受到保護定值的修改、系統軟件升級、合并單元出現異常等諸多因素的影響，導致獨立的繼電保護裝置退出運行，無法實現對電力系統的有效保護。若繼電保護裝置在運行時出現異常，最有效的解決方式為將區域故障內另一套繼電保護設備及時切除掉，以避免故障范圍的擴大。因此，在當前繼電保護裝置的安裝使用中明確規定對電流互感器的二次繞組進行合理分配，避免出現保護死角。

比如，在某一優化方案中，繼電保護的雙重化配置保護中未按照相關規定將其安裝在斷路器的內部實現交叉重疊，在這種情況下，若設備中某一裝置或線路發生突發故障，將會退出運行，且在斷路器內部出現保護死角，使電網系統的安全運行無法得到實質性保障。

在繼電保護裝置配置的過程中還存在另一種情況，即斷路器的每側僅一組TPY繞組，由于TPY繞組和5P繞組的分布和布置存在一定的不合理性，導致設備的掛裝檢測無法及時到該故障電流，導致其直接成為保護死角。上述問題在電網系統運行中普遍存在，因此，加強實現互感器的優化配置對保障電力系統的安全運行具有重要意義。

5 電流互感器的優化配置

5.1 加強工程設計的規范性

消除電力系統在發生故障時出現保護死角的關鍵在于從工程設計中對互感器的配置進行改善。通過在設計中配置一定數量的互感器二次繞組來實現繼電保護動作的高效性和準確性，并對各個繞組的分配進行合理規劃，避免出現保護死角現象。比如在某一設計方案中增加一組TPY繞組，將原本兩側只有一組繞組的配置轉變為有兩組TPY繞組和一組5P繞組，并將5P繞組安裝在TPY繞組的內側，促使保護器在設備斷路器區域能夠完全交叉重疊。在電力系統實際運行過程中，若其中任意一臺保護器由于出現故障而退出運作，或者兩臺保護器都產生故障，這種情況下，斷路器內部故障并不會立即出現保護死角。當斷路器發生內部故障或斷路器拒動時，失靈保護都能有效檢測到故障電流而持續進行運作。

5.2 增加線路與變壓器的保護配置

為避免斷路器每側的TPY繞組不會導致保護死角的存在，可將線路保護與變壓器保護內設置專門的用來保護故障死角的設備，以加強對斷路器與電流互感器之間的故障檢測，提高對故障檢測的準確性與敏感性。在具體的操作過程中，在線路保護動作開啟后，系統中某斷路器的電流仍高于規定值，即將其視為故障死區。

死角保護短延時切除與斷路器相鄰的所有斷路器，在母線保護與間隔保護實施保護作用后，應加強對間隔保護的改造，以提高系統運行的穩定性，從而確保系統能始終處于安全運行的狀態。另外，還可將斷路器保護電流的來源與斷路器另一側的繞組進行連接，以消除保護死角的存在，但該方式的不足之處在于會將保護邏輯與算法變得更為復雜。

5.3 增加線路與變壓器的保護配置

斷路器每側只有一組TPY繞組會導致保護死角的出現，為了避免這一情況，可將線路保護與變壓器保護內安裝專門的保護故障死角的設備，以便對斷路器與電力互感器之間的故障進行有效檢測，有利于提高對故障判定的敏感性。在實際操作過程中，在線路保護動作開啟時，系統中某臺斷路器的電流仍高于固定值，即判定為故障死角。

死角保護會經過短延時切除與斷路器相鄰的所有斷路器，同時，在實現母線保護和間隔保護后，應加大對間隔保護的改造力度，將相關運行問題排除掉，以提高系統運行的邏輯性，促使電力系統始終處于良好的運行狀態。另一種常見問題的有效解決措施為：將斷路器保護電流的來源于斷路器另外一側的繞組相連接，可有效消除保護死角的存在，但不足之處在于會增加保護邏輯與算法的復雜性。

6 結語

綜上所述，電流互感器配置對電力系統的安全、運輸等方面具有重要影響，因此，應嚴格按照國家相關規定進行電流互感器配置，并予以正確的操作，為智能變電站電力系統的穩定運行提供有力保障。

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[3]張思琪，王炳艷，劉春梅，等.智能變電站電流互感器極性配置的研究[J].華北電力技術，2016（2）：27～32.

TM63

A

1004-7344（2016）36-0142-01

2016-11-1

鄧立志（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事變電設計工作。