變電站繼電保護死區案例分析與優化措施

孫文文+程曉通+張太敏

摘 要：變電站繼電保護死區是指由于繼電保護控制裝置設計的缺陷導致的無法發揮出應用的保護功能的現象。通常來說繼電保護中的配電設備包括電流互感器、電壓互感器和斷路器等一次設備，除此之外，還有與一次設備相互配合完成繼電保護操作的二次繼電器和保住裝置等控制設備。以上設備對電力系統運行中出現的超負荷、擊穿短路、接地以及過電壓等情況所產生的故障控制在一定范圍，進而達到保護電力系統正常運行的目的。因此，一旦變電站繼電保護系統出現保護死區時，將會對電力系統的運行造成很大危害，為電力企業造成大量的經濟損失。

關鍵詞：變電站繼電保護；死區；優化措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.146

電力行業作為為社會生產及人們日常生活提供能源的行業，電力系統的運行需要具備較好的穩定性，才能保證為人們生活和生產提供源源不斷的電能資源。而保證電力系統穩定運行的關鍵就是變電站的繼電保護系統，在以往的繼電保護工作中發現存在保護死區的現象，這將為電力行業的發展帶來很大影響。為此，需要在最初的繼電保護設計時就進行多方面的考慮，避免由于設計不合理導致繼電保護死區問題。文中就對變電站繼電保護的重要作用進行闡述，針對真實的繼電保護死區案例進行分析，并且提出相應的優化措施。

1 變電站繼電保護的作用

變電站繼電保護裝置可以在電力系統運行發生異常情況時，根據異常情況采用特定的保護操作來控制影響范圍，通過繼電保護裝置對電力系統中的電氣設備實行全方位的保護，以便于確保設備以及線路的負荷和運行安全。當電力系統中的一個元件出現故障不影響運行時，繼電保護裝置使用斷路器對該故障元件進行切除操作，確保將故障元件與其他正常運行元件隔離開來，將故障控制在最小范圍。除此之前，還可以對運行狀態進行實時監控，當發現故障隱患時發出預警指令，提醒相關的維修人員進行設備檢修，及時發現問題及時處理。

2 探析繼電保護死區

雖然變電站繼電保護裝置在很大程度上提升了電力系統運行的穩定性，但是在實際保護中不難發現，現有的繼電保護裝置在設計上還是存在很多弊端。例如，在電流互感器的一相出現接地短路情況時，綜合保護裝置將無法檢測到電流，保護功能也就無法發揮其自身的保護作用；當連接電纜處發生接觸不良的現象，上級線路中的參數設置無法滿足保護條件時，也無法進行保護操作；當控制電源的輸出電壓為控制電源的設計電壓時，一旦出現線路短路問題，電力設備的系統電壓將會產生急速下降，形成的低電壓將無法滿足起到保護裝置的預設電壓，以上情況均可以作用繼電保護的死區。

3 繼電保護死區案例

繼電保護死區就是指本應受到保護的區域由于繼電保護設備設計問題沒有得到應有的保護，這些區域都可以稱之為繼電保護死區。在設備投入使用之后，如果需要對該部分進行線路改造或者添加設備，就需要對原有的設備組成進行改造，尤其需要注意對一次系統的線路改造和二次系統的控制回路改造，改造工作應該有針對性的進行，根據原有設備的運行狀態進行改造方案設計，設計方案中需要對一次系統和二次系統的配合問題進行全面考慮。

某供電企業的10kV變電站由于線路的容量無法滿足正常運行的需求，面臨著線路改造問題。為了彌補線路的容量問題，我們通過接通另一條10kV的供電電源來保證線路容量，此時的配電中心采用的是雙回路的供電策略。原有的10kV采用的一次設備為單母線的供電方式，當出現線路問題時將無法保證持續供電。而加設一條供電線路之后，當其中的一個供電線路斷電之后，母線可以通過監測平臺辨別出無電流信號的線路，之后自動選項鏈接正常供電的線路以確保供電系統正常供電。

4 供電連續性保護分析

1#進線斷路器和2#進線斷路器及3#母聯絡斷路器采用的是3臺開關2合1分的運行方式，無論在什么樣的情況下，3臺開關只允許合2臺，平時正常供電情況下，3#母聯斷路器處于分閘備投狀態，當備投條件滿足時，執行備投動作指令。3臺斷路器在合閘回路都串接了另外2臺的分閘輔助節點，作為運行的電氣聯鎖。前期一、二次圖紙設計經過反復審核后確認并施工。在施工完畢調試過程中，發現母線聯絡柜工作位置在條件滿足的情況下沒有實現備投功能，所有接線又準確無誤。

后經多次調試查看，發現綜合保護裝置調位指示燈在1#進線斷路器和2#進線斷路器均處于合閘位置的時候不亮，查看跳位監視接線端子0808接線正常，測量該端子對+KM電壓為0V，母聯斷路器跳位信號未開入或線路連接中斷，經分析斷路器如處于工作位置，電氣聯鎖和電磁閉鎖回路中的合閘閉鎖線圈在2臺進線斷路器均處于合閘狀態下，線路中的303和305處于斷開狀態，QF3的合閘閉鎖線圈沒有得電，致使綜合保護裝置出現跳位異常的現象。

5 優化措施

通過對以上內容進行分析之后可以發現，繼電保護出現死區的主要因素還是人為因素，由于設計人員和現場運維人員缺乏對繼電保護裝置設計在實際運行中的多種情況的分析，致使繼電保護裝置無法充分發揮自身的保護作用，造成實際保護過程中出現保護盲區，也就是繼電保護死區，由于設計人員及運維人員自身的疏忽，將會對繼電保護裝置的性能造成很大影響，在很大程度上制約了電力行業的穩定發展。

針對該案例中出現的保護死區問題，可以通過改變跳位監視的連接點對死區區域重新進行保護，首先對母線聯絡柜內的斷路器合閘線圈上的跳位接線進行拆除操作，之后將原有的斷路器與另一組的輔助節點連接，讓跳位監視直接通過常閉點通路，進行以上改造之后就可以去除該10kV變電站繼電保護的死區。

6 結語

電力行業可以提供人們日常生活和生產活動的重要資源，變電站繼電保護死區問題對電力系統的正常運行產生很大影響，為此，需要相關設計人員和運維人員注意在繼電保護裝置日常運行過程中及時發現保護盲區，并且采取有效的措施對繼電保護裝置系統進行改進，通過不斷改善系統運行中的不足之處來完善繼電保護裝置，為電力系統的穩定運行提供保障。

參考文獻：

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