變電運行中繼電保護相關技術性問題研究

摘 要：繼電保護裝置是確保變電安全運行的關鍵，隨著智能化變電站的不斷投入使用，對繼電保護技術不斷提出了更高的要求，要不斷對其技術進行升級和優化，實現繼電保護系統的智能化。內容首先闡述了變電繼電保護的任務和基本要求，其次對繼電保護的技術問題進行研究，以提高供電質量。

關鍵詞：變電運行；繼電保護；技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.157

0 引言

變電運行是電力系統的重要組成部分，能否安全、可靠、穩定的運行直接影響電力系統的運行狀態和供電質量，而繼電保護是變電運行系統安全、穩定運行的重要保障。根據相關文獻研究可知，近年來很多電力安全故障都是由于繼電保護方面的原因造成的，對變電運行繼電保護相關技術性問題進行研究十分必要，基于此本文對此問題進行研究。

1 變電運行中繼電保護的任務和基本要求

1.1 變電運行中繼電保護的任務

在變電運行中，繼電保護裝置是通過配電網中發生故障或異常狀況時電氣量的變化從而構成繼電保護動作。在這個過程中繼電保護裝置的主要任務包括如下：第一，在電力系統運行過程中，對電力系統的運行狀況和電力設備的狀況進行實時監控，為值班人員提供運行信息；第二，當電力系統發生故障時，能及時、迅速等將故障部分隔離，確保沒發生故障的線路部分能繼續正常運行；第三，當電力系統工作過程中發生異常狀況時，能及時、準確的發出警報，通知工作人員迅速進行處理。

1.2 變電運行繼電保護裝置的基本要求

（1）選擇性。當配電網運行過程中出現故障時，繼電保護裝置能判斷出發生故障的區域，并將其隔離，確保其他沒有發生故障的區域能繼續正常運行。

（2）靈敏性。繼電保護裝置要極具靈敏性，通常使用靈敏系數來衡量其靈敏程度。在繼電保護裝置保護的區域內，當該區域內的線路發生短路故障時，不論發生短路區域的位置和性質如何，繼電保護裝置都不能產生拒絕動作；同時在保護區域以外的范圍內發生故障時，繼電保護裝置又不能出現誤動作。

（3）速動性。速動性是指繼電保護裝置在判斷到電力系統發生故障需要動作時，能及時、迅速的切除故障，以確保其他未發生故障區域的線路能正常工作。要求繼電保護裝置的速動性是盡量縮短切除故障時間以最大限度的減小短路電流對電力設備造成的損壞程度，加快系統電壓的恢復，為其能夠順利實現自啟動創造有利條件，除此之外，繼電保護裝置速動性還能提高發電機并列運行的穩定性。

（4）可靠性。電力繼電裝置在變電運行中具有重要作用，若不能確保其可靠性，就可能成為擴大事故甚至造成故障的根源。為了確保電力繼電裝置動作的可靠性，在對變電運行繼電保護裝置進行設計、整定計算及安裝調試方面必須正確無誤。繼電保護裝置的各個元件要求質量過硬、維護得當、系統簡化有效，以提高動作的可靠性。

2 變電運行繼電保護技術性問題研究

2.1 變電運行繼電保護基本配置圖

變電運行繼電保護配置包括兩個層次：其一，繼電保護過程層。過程層的主要作用是保護變電站的一次設備，屬于獨立主保護，這種保護模式是將一次設備和繼電保護裝備進行一次化設置，將其他的間隔保護分布式安裝，通過這兩種模式實現對變電運行設備的雙重化配置。

其二，變電站層。變電站層進行后備保護式集中配置，通過采用自適應性技術及在線實時調整技術對變電運行的電壓進行統一配置。除此之外，還設置了廣域保護接口，實現了雙重化配置，基本配置如圖1所示。

2.2 變電運行繼電保護技術性問題研究

根據變電站組成結構可知，分層結構是最主要形式，共分為間隔層、站控層和過程層，不同層次之間傳輸的信號也存在差異。基于此，在進行繼電保護技術應用時，要遵循技術規范，具體來說，變電運行中繼電保護技術包括下述幾種：

（1）智能整定及在線校核技術。變電運行的繼電保護系統中，只有通過自動化的控制技術才能實現對電力系統的網絡拓撲的實時狀況、網絡連通性進行判斷，因此繼電保護系統要通過計算機監控系統對其進行監控，對變電運行狀態和各類數據信息進行監控和獲取，對獲取的數據信息進行計算、分析，從而獲得變電站分支系統的相互關系，通過對這些相互關系進行研究，建立針對性的系統模型，最終實現變電繼電保護的智能整定和在線校核。

通過智能整定和在線校核，確定繼電保護定值，從而確保變電站在運行過程中能處于良好的繼電保護狀態。除此之外，在線校核技術能對處于運行過程中的繼電保護裝置的性能進行校驗，能有效確保變電運行繼電保護裝置的保護范圍、靈敏性和速動性，一旦變電運行機電保護裝置運行時出現異常問題，如發生誤動作、拒動等，在線校核技術就能迅速發出警告，告警值班工作人員及時對繼電保護裝置的異常行為進行檢修和檢驗，以確保繼電保護裝置的可靠運行。

（2）自適應繼電保護技術。傳統的變電運行繼電保護技術通常都是按照事先整定、定期檢驗等原則，然而隨著智能化電網的廣泛應用，繼電保護技術也發生了變化，越來越多的使用自適應繼電保護技術，這是一種新型的繼電保護技術，不僅能為變電安全運行提供保障，還能進行故障排查和診斷等。對不同的變電站，繼電保護裝置在投入使用之前要對其性能、定制進行改變，以滿足變電站的需求。除此之外，自適應繼電保護技術還具有下述優勢：第一，能對整個配電網的響應性能進行改善，提高供電穩定性和供電質量；第二，能降低電力系統的運營成本，提高經濟效益等，采取這種自適應繼電保護技術，能最大限度的發揮出繼電保護的性能。

（3）智能告警及事故信息處理技術。要確保智能化變電運行的安全性和可靠性，必須對其在運行過程中的復雜性、動態性網絡信息進行有效的處理，以便及時、迅速的發現和處理異常狀況，確保變電站穩定運行。由此可知，智能告警和信息處理技術就顯得極為重要，智能繼電保護技術在工作時既要對變電站的實時運行狀態進行24小時不間斷監控、運行維護，對獲取到的實時數據信息及時進行更新和共享。一旦變電站在運行過程中出現故障，智能繼電保護技術能迅速做出判斷并及時進行處理，同時通過對實時狀態數據信息的監控，能及時發現異常狀況并自動進行報警，為變電站的決策提供相關信息。總之，智能繼電保護技術在變電運行中起著十分重要的作用，不僅能對變電運行的實時狀態進行檢測并收集實時數據信息，對發生的異常現象進行告警，還能對發生的故障進行判斷和處理，有效確保變電運行的可靠性和穩定性。

（4）變電運行對繼電保護、測控裝置的要求。就目前的智能變電站而言，其整體設計具備下述兩個特征：其一，間隔層的設計具有功能自治性能；其二，智能組件和高壓設備屬于一體化設計。鑒于智能變電站的這種特征，繼電保護的裝置要滿足下述幾方面要求：第一，為了能與智能變電站系統保持一致，自適應繼電保護裝置的以太網接口必須進行特殊的設置，設置不同類型和用途的以太網，以滿足繼電保護裝置在對變電站進行監控、數據采集、流量檢測等要求；第二，對智能變電站而言，由于其測量和執行被設計在一次設備中，所以繼電保護裝置和測控裝置要與智能變電站統一，以滿足整個系統通信和邏輯預算的需要；第三，對數字接口的性能進行改善，如互感器、智能開關等，以滿足實時監控和數據采集大流量數據的需求；第四，對自適應繼電保護裝置的相關配套工具進行技術優化，如開發可視化工具，實現變電運行信息具體化。

3 結束語

總之，變電站是電力系統重要的組成部分，能否安全可靠的運行直接決定著供電質量，而繼電保護裝置是變電安全運行的基礎，是保障電力系統穩定運行的防線。隨著信息化時代的來臨，繼電保護技術取得了巨大的發展，要確保變電運行的安全性和可靠性，必須構建合理、有效的繼電保護系統。因此，隨著智能化技術的發展，要不斷分析繼電保護技術存在的問題，總結經驗，提高繼電保護技術水平，促進國內電力事業的發展。

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作者簡介：張紅芳（1988-），女，河北保定人，本科，助理工程師，主要從事變電檢修繼電保護工作。