電力系統變電運行中繼電保護改進策略研究

黃彥婕

（福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361000）

電力系統變電運行中繼電保護改進策略研究

黃彥婕

（福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361000）

在電力系統運行中，繼電保護被稱之為安全衛士，它是電力系統安全運行的最重要組成部分。而繼電保護問題一直是人們研究關注的重點，本文將從繼電保護概念、在電力系統中的作用、工作原理、繼電保護方案及改進措施等四個方面進行探討，希望從根本上解決繼電保護裝置在運行過程中出現的問題，進而保證電力系統的可靠穩定運行。

電力系統；繼電保護；策略

隨著科學技術的進步，電力系統不斷發展，繼電保護的要求也隨之增高。繼電保護不再采用傳統的單一的組合模式，而是向著一體化、智能化的方向發展。如何采用科學合理的繼電保護系統、如何阻斷故障損害防止事故擴大引起了深入思考。以下在深刻理解繼電保護工作基本概念與作用的基礎上，對繼電保護工作原理進行了分析，最后對繼電保護進行改進研究，并針對不同的元件保護提出了具體的繼電保護方案，確保電能質量的良好和電力系統的安全穩定運行。

1 電力系統的繼電保護概念、作用與工作原理

1.1 繼電保護的概念

繼電保護裝置指在電力系統正常的運行過程中，在對電力系統進行準確的監測與測量的基礎上，及時對電力系統中的故障進行控制、保護正常設備繼續運行的一個自動裝置。當電力系統出現異常運行的時候，繼電保護可以迅速顯示其中的電氣元件出現故障的部分，并在最短的時間內，完全切除故障，使得被保護元件不會再次受到損壞，確保電力系統中其他裝備繼續正常運行。同時，繼電保護系統還將發出事故或警告信號，從而使運行維護人員及時發現缺陷，并能根據繼電保護報文進行事故分析和定位。

1.2 繼電保護在電力系統中的作用

繼電保護裝置在電力系統運行過程中，主要任務分為以下三種：一是在電力系統正常運行時，監視和測量用電環節和線路的正常運行；二是在電力系統出現故障，如單相接地、過負荷等一系列輕微故障的情況下，通過發出警告信號，并在不中斷電力系統運行的前提下通知運行人員盡快處理；三是在電力系統出現較為嚴重的故障時，繼電保護裝置將使故障元件靠電源側最近的斷路器跳閘，停止故障點繼續工作。目的是確保非故障設備可以繼續正常運行，防止事故擴大。

繼電保護裝置在電力系統變電運行過程中，此外，還可以可借助繼電保護裝置和智能自動裝置的結合來實現自動重合閘和備用電源的自動投入，從而縮短事故造成的停電時間、減小事故造成的范圍，提高電力系統運行的可靠性。

1.3 繼電保護的工作原理

繼電保護系統包括測量、邏輯與執行三個模塊。繼電保護系統也會對本身出現的故障進行判斷，區分出問題元部件和正常工作元部件，發出警告信號提醒運維人員進行處理，同時依據元部件受損壞的等級實施相應的保護，增強了元部件的安全性和工作效率。繼電保護常見問題處理流程如下。首先根據警告信號尋找故障點，運用從室外到室內查找測量電纜和設備的方式找出信號回路、直流接地和電源開關等可能出現的故障點。再基于已有知識，對故障點進行邏輯性的問題分析，如信號回路故障一般是由于指示燈與光耦遭受相互沖擊造成的；而直流接地故障和電源開關是電纜絕緣不合格或者指示燈發生異常產生的。最后對故障點進行維修，通過替換故障元部件使設備恢復正常運行。

2 電力系統中繼電保護方案及改進措施

2.1 電力系統中繼電保護事故出現原因

（1）人為因素。由于電力系統工作人員中有些專業知識不足、有些工作態度不認真等因素造成電力系統繼電保護事故的發生。如現場設備未按照繼電保護裝置的運行要求進行配置或整定，在電力系統繼電保護裝置出現問題時沒有及時處理，都將造成損失。

（2）繼電保護裝置方面存在的因素。繼電保護裝備主要由數據采集系統、微機裝置的保護與管理裝置等組成。其中任何一項發生故障，均會引起繼電保護事故的發生。繼電保護裝置發生故障會在數據采集系統和電源模塊發生異常。數據采集系統的異常可能導致繼電保護裝置判斷該數據為異常數據，進而閉鎖保護，在發生故障時保護裝置不能正常切斷故障；也可能導致在正常運行時保護裝置的誤動。電源模塊異常則將直接閉鎖保護裝置。這些都是繼電保護系統中存在的隱患，如何改進保護方案、改進裝置硬件都是未來繼電保護需要不斷探討的問題。

（3）繼電保護系統軟件因素。從電力系統的發展歷史來看，造成軟件出錯的主要原因在兩個方面，軟件編碼錯誤、軟件結構設計有缺陷是一方面，而測試操作有誤、定值輸入出現不規范等原因是另外一方面。而繼電保護電力系統中系統軟件出現問題，會直接造成繼電保護裝置錯誤啟動甚至是拒絕啟動。

2.2 電力系統中繼電保護的先進方案

（1）電力系統中主變壓器的繼電保護方案。變壓器作為變電系統的重要設備，為防止其故障對電網造成巨大影響，必須進行全面的保護。根據變電設備的容量和電壓等級，在高、低壓側及本體上裝備安全可靠，性能良好的繼電保護裝置是十分必要的。

目前智能變電站中，根據相關安裝規范的要求，220kV及以上變電站電量保護適宜采取智能終端、合并單元、保護裝置組成的雙套獨立系統。在配置時，電量保護的主、后備一體化，兩套電量保護分別與各自的智能終端、合并單元對應。非電量保護一般與第一套智能終端、合并單元相對應，直接就地化配置。繼電保護裝置不通過網絡采集，而是通過對合并單元直采獲得電壓電流，從而防止網絡延遲、網絡風暴對繼電保護系統的影響。變壓器的終端設備不但與繼電保護裝置通過光纖直連，還與測控裝置通過網絡進行連接，從而實現保護、控制的智能化。

（2）電力系統中線路的繼電保護方案。220kV及以上智能變電站線路間隔配置設備包括：2套保護裝置、2套智能終端、2套合并單元、1套測控裝置、2臺過程層交換機（分別為AB網使用）。其中保護裝置的主保護通常為差動或縱聯距離保護，后備保護有三段距離保護、三段零序過流保護。為提高供電可靠性和電力系統并列運行的穩定性，一般保護裝置中將投入單相重合閘功能。大部分的線路故障（單相接地短路）能夠將故障相斷開再進行重合，若是瞬時性故障，重合后三相將恢復正常運行；若是永久性故障，重合后將立即斷開三相。智能變中保護裝置采樣及跳閘的傳遞也都采用直采直跳，測控裝置采樣及跳閘的傳遞則采用網采網跳，針對不同應用在保障可靠性和集約設備上進行了平衡。

（3）電力系統中母線的繼電保護方案。在電力系統繼電保護中，母線是電力傳輸中線路的核心部分。母線出現問題將給電力繼電保護系統帶來不可挽回的損失。

母線的繼電保護是基于分布式的設計方法，對于220kV及以上母線同樣采用雙套保護配置，根據差動電流計算來判斷母線是否故障并判斷出發生故障母線。母線保護中的差動、失靈均需要電壓開放，電壓均取自母線合并單元，各支路電流均取自各線路間隔合并單元，所有采樣均走直采通道。其跳閘的傳遞同樣通過直跳通道完成，而各支路的啟動失靈開入及母線保護送至各線路保護的遠跳則通過網采網跳。母線保護一旦誤動將導致母線上所有饋線開關的誤跳閘，影響范圍大。加強母線系統安全性，有利于智能化的繼電保護正確性。

2.3 電力系統中繼電保護改進措施

（1）加強繼電保護工作人員專業知識與職業素質。專業性強、技術要求高是繼電保護工作人員的兩點特征。我們要求在日常的工作中，繼電保護工作人員首先要做到的熟悉繼電保護裝備的各部分功能，熟練操作繼電保護各部組件，以便在發生異常情況時，用科學的態度做出正確判斷，確保繼電保護工作順利進行。此外，要特別重視繼電保護工作人員專業知識與素質的培養，可以通過對工作人員定期的培訓，讓工作人員把安全意識問題放在第一重要位置，建立一支充實配備技術力量的專業隊伍。

（2）加強繼電保護裝置日常的巡視、檢查和維護。我們每一位繼電保護工作人員都應該養成一種對繼電保護裝置加強日常巡視、檢查和維護良好的工作習慣。首先要做到的是工作巡視及記錄，記錄每一個工作細節和處理方法，相當于是一份可供參考的技術檔案，對于之后的工作有借鑒作用；其次要做到的是對裝置的檢查，每一次工作完后均認真檢查一遍所接觸過的設備，排查設備隱患，如老化的線路和老化的元件；最后要做到的是對裝置進行定期維護，維護保護電源板、模擬量采集板、跳閘出口板，CT回路等，以保繼電工作者在繼電保護裝置運行過程中即使出現問題也可做到心中有數，及時處理，保障其正常運作。

3 結語

繼電保護系統是保證電力系統正常運行的關鍵所在，作為變電運行中的工作人員，在電力系統出現故障的時候，最重要的職責就是采用各種技術，收集故障信息進行分析處理，及時可靠的消除故障，保證人身、財產和設備安全，確保電力統在安全的環境下得以正常運行。

[1]王莉娟.繼電保護裝置在電力系統中的應用研究[J]. 科技傳播,2012(19):167-168.

[2]歷炫, 廖力清, 史震. 分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的研究[J]. 中國新技術新產品, 2017(9):47-48.

[3]何紅軍, 郭偉, 常瑩. 基于DSP的微機繼電保護裝置數據采集系統設計[J]. 電力工程技術, 2006, 25(4):40-42.

TM63

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0066-02