變電運行中繼電保護可靠性運行策略探究

馬先超

摘要：繼電保護是一種電力系統的反事故自動裝置，能夠在系統出現故障或者不正常運行時，準確、迅速的切除故障元件或發出信號以便及時處理。繼電保護構成電力系統不可或缺的部分，維持著電力系統的正常運轉，避免事故的蔓延。電力系統發展不斷進步同時，要求較高的繼電保護，處置繼電保護中存在的異常問題，對電力系統管理而言，尤為必要。應依據變電設備運行狀況、故障缺陷記錄數據、狀態檢測實施數據、載荷數據和信息、設備檢修信息等綜合數據為基礎，依照一定的標準，對變電運行中繼電保護相關設備的狀態信息進行量化評估。

關鍵詞：繼電保護;電力系統;故障診斷;可靠性分析;安全運行

隨著變電運行中繼電保護技術的進一步發展和優化，不僅極大提高了整個電網運行的穩定性和安全性，同時降低了運行檢修人員的勞動強度。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。本文結合工作實際，以現有技術標準為基礎，注重就變電運行中繼電保護的相關技術問題進行了分析與探討。

一、變電運行中繼電保護狀態的評估問題分析

1.繼電保護狀態在評估中的分類

根據繼電保護設備在使用狀態、負載電荷等多方面不同進行不同層次的分類。方便及時發現問題，對變電運行中各項設備運轉能清晰掌握。具體可分為四類：類，危險狀態，指在變電運行中，可能隨時發生危險或者危險程度很大;C類，可靠性下降狀態，指通過檢測充分反應出變電運行中的缺陷和故障;類，可疑狀態，指變電系統存在某些無法查明的缺陷和故障，有一定安全隱患;A類，正常狀態，指變電設備運行良好，無安全隱患。

2.繼電保護狀態在評估中的各類狀態需要定期檢測與更新

（1）通過與當前相關數據、歷史數據和實驗數據進行對比，如果有明顯差異，則是繼電保護裝置在配置、結構等方面出現了問題和缺陷。（2）與設定的數據偏差范圍進行比較，如果出現了偏差超過了系統默認的偏差范圍，則認為繼電保護裝置在應用過程出現了漏洞與問題。（3）將繼電保護裝置與同類型、同產家的設備進行數據對比，如果兩者有明顯差異，則說明該繼電裝置在結構上存在問題或者缺陷。

3.在評估工作時應注意的幾個方面

（1）關于二次檢修工作需要注意的要點：檢測變電系統運行時對線路接口、端口設備狀態的沖擊;互聯網的連接和電氣二次設備檢修工作能否對繼電保護裝置進行檢測。（2）為確保繼電保護裝置的及時與穩定，在變電系統運行過程中處于次要的后臺設備，檢測工作需要保持一季度一次以上的原則。

二、變電運行中繼電保護的配置問題分析

1.繼電保護配置方案

在變電運行的繼電保護配置方案中，是由變電站層與過程層共同構建成變電系統繼電保護的主設備。其配置原理圖如下圖1所示。

對變電系統中的一次設備，過程層的配置需進行獨立主保護，如一次設備為智能設備，需將保護設備安置在內部，如不是智能設備，則應將保護設備、測控設備等就近安置在匯控

柜中，以降低對設備維護與運行的工作量。該方案避免了因通信鏈路跳閘、采樣而引起的保護功能失效，同時降低了繼電保護需消耗的網絡數據份額。

2.繼電保護配置原則

根據《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，變電運行中繼電保護配置還應當遵循以下原則：（1）繼電保護的智能化應以提高保護的可靠性作為基本出發點，應充分滿足“可靠性、選擇性、靈敏性、速動性”的要求。變電運行中的繼電保護，不僅僅是傳統的繼電保護裝置，而是繼電保護系統，需要一次設備與二次回路的協調配合。（2）電子式互感器內需由兩路獨立的采樣系統進行采集，每路采樣系統均應采用雙A/D系統，并接入合并單元（MU）每個合并單元輸出兩路數字采樣值由同一路通道進入一套保護裝置。（3）保護應直接采樣，對單間隔的保護需直接跳閘，當涉及多間隔保護宜直接跳閘。如有必要進行其他的跳閘方式，相應設備應滿足保護對快速性和可靠性的需要。（4）繼電保護之間的失靈啟動、聯閉鎖等信息宜采樣GOOSE網絡傳輸方式。斷路器位置接點經點對點和網絡傳輸，本間隔可采用GOOSE點對點方式，而間隔間則采用GOOSE網絡方式。（5）變電運行中各電壓等級的網絡需相互獨立。為避免同一裝置接入不同網絡時，各網絡間的互相干擾，要求裝置內部各網絡的數據接口控制器也應當完全獨立。

三、變電運行中各設備繼電保護問題分析

1.主變壓器的繼電保護

變壓器是變電運行中的重要電氣設備之一。它的故障對變電運行中的正常運行和供電可靠性都會帶來嚴重的影響。因此必須根據變壓器的容量和重要性，裝設安全可靠、性能良好的保護裝置。按照規范要求，變壓器的電量保護適宜按照雙套配置，此時各側合并單元（MU）與智能終端也雙套配置，在配置時采用主、后備保護一體化配置。差動保護與第一套智能終端和MU對應，后備保護與第二套智能終端和MU對應。變壓器保護實施方案如下圖2所示。一方面，變壓器的高、中、低壓側的合并單元得到的電流電壓信號被直接傳至變壓器保護裝置與SV網絡，實現了保護裝置不通過SV網絡獲取數據，對信號的直接采樣。變壓器的智能終端除了與保護裝置相連接以外，還連接GOOSE網絡，實現保護裝置可通過智能終端進行跳閘。按照實施方案示意圖，變壓器非電量保護需就地直接電纜跳閘，現場配置本體智能終端，并由GOOSE網絡傳輸接地刀閘控制信息，以及非電量動作報文與調檔。

2.線路的繼電保護

在變電運行中，測控功能與保護功能應結合一體，并按照間隔單套配置。線路保護通過直接跳斷路器和直接采樣，并具有GOOSE網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能。線路兩間隔之內的保護測控裝置，不但與智能終端、合并單元相對應進行依次連接，而且通過GOOSE網絡連接交換信息。保護測控裝置和智能終端的連接，實現了直接跳閘功能;與合并單元的數據傳輸，則實現了直接采用的功能。安裝在母線和線路上的電子式互感器，在得到電壓或電流信號以后，先將其接入合并單元中，然后經過數據打包后，再經過光纖送達保護測控裝置和SV網絡。

3.母線的繼電保護

母線的繼電保護通常采用的是分布式設計進行相應的配置。利用單套配置實現母線保護，有利于測控裝置和保護裝置集成的實現。母線保護的實施方案與線路保護較為類似，但結構更加簡單。母線保護裝置直接和智能終端與合并單元連接，分別實現直接跳閘功能和直接采樣的功能?？玳g隔信號通過互不干涉的SV網和GOOSE網絡進行傳輸。

四、結束語

隨著工業化進程的加快和人們生活水平的提高，對電能的需求量和供電穩定性都提出了相應更高的要求，作為電網安全最前沿的變電運行，其運行狀況將對整個電網的安全穩定造成直接的影響。繼電保護作為電力系統中必不可少的組成部分，對確保電力系統安全運行、保證電能質量、避免故障的擴大和事故的發生，都起著尤為重要的作用。我們應加強對繼電保護領域中相關技術問題的分析與研究，以保證電力系統更加安全、穩定、經濟的運行。

參考文獻

[1] 施智祥.論繼電保護在變電運行中的可靠性應用.大科技2016（0 6）.

[2] 趙向遠.變電運行中有關繼電保護的幾點問題探討.科技信息，2017（31）.

（作者單位：電力分公司）