淺談110kV智能變電站繼電保護的運行維護

王維

【摘 要】110kV智能變電站的繼電保護系統對于日常供電工作有著舉足輕重的作用。相比傳統的綜自變電站而言，智能變電站的繼電保護系統的計算機數字、自動檢測等特點更為突出。但是有利有弊，智能變電站的繼電保護系統維護要求繁多，運維工作十分重要。本文主要討論分析110kV智能變電站繼電保護系統，并進行相對應的解決方案分析。

【關鍵詞】110kV智能變電站；繼電保護系統；運維管理

1、110kV智能變電站繼電保護系統簡述

智能變電站的繼電保護系統的作用是自行解決供電系統中發生的故障，從而使供電系統和相關設備能夠正常工作。智能變電站繼電保護系統可以確保智能變電站日常工作的順利進行，并且具有同步化數據和處理采樣異常的數據的功能。110kV智能變電站繼電保護系統由電子互感器、合并單元、智能終端、交換組等幾個部分組成。繼電保護系統可以在出現故障時，將受到保護的裝置及時地與電網分離；還可以實時監控智能變電站的裝備，一旦這些設備出現故障，繼電保護系統就會開啟警報，通知技術管理人員。

2智能化繼電保護與常規繼電保護對比

智能化繼電保護裝置與常規繼電保護裝置相比，主要區別在于常規的模擬量采集模塊以及開入開出插件變更，其保護邏輯與常規保護基本一致。常規變電站的繼電保護裝置在硬件結構上與智能變電站繼電保護裝置有所不同。采樣信息為模擬量，通過電纜引入保護裝置的數據采樣單元進行轉換后輸出的數字信號傳輸給邏輯單元進行計算。保護裝置內部的基本單元組成集成電路，通過數據總線進行通信。智能變電站繼電保護裝置具有模塊化特點。由于電子式互感器的應用，智能站的數字化采樣信息直接通過光纖引入繼電保護裝置的光接收單元，通過CPU 進行保護計算和邏輯判斷，省去了原來的 A/D 轉換環節。

2、110kV智能變電站繼電保護分析

2.1線路保護

當前實現智能化操作效果的主要線路為網絡線路，網絡線路針對變電站整體的設備進行運行監控，當設備發生故障時，智能系統能夠快速進行分析處理。110kV智能變電站要實現智能應用以及一體化平臺，需要注重站內保護，并且突破測控功能，按照設備做好相應間隔。對于變電站自動化系統提高其可靠性的措施的主要方法就是增加系統的冗余性。系統冗余性主要由裝置冗余度和網絡的冗余度決定，智能變電站系統和常規變電站系統一樣需要利用裝置冗余提高系統可靠性。首先可采用以太網交換機的數據鏈路層技術，從而有效實現變電站自動化運行過程中實時監控的效果，可采用多種方式滿足不同的需求。其次網絡架構也有其自身的需求，這一需求主要是由3個基礎網絡構成的，從而能夠更好地保證變電站繼電保護系統自身安全可靠地運行。該結構模式能夠很好地為繼電保護系統的運行提供非常好的冗余度，還能夠將網絡結構控制在一個相對較為合理的范圍之內。但是環形結構應用的過程中有較多的時間限制，收斂的時間相對較長，所以會嚴重影響完成任務的速度，對系統的重構也會產生較為顯著的影響。星型結構也是一個非常重要的結構形式，該結構的一個主要特點是等待的時間不長，所以比較適合使用在無冗余度的情況當中。

2.2變壓器保護

本體配置。通過在主變本體內置植入狀態監測傳感器，實現主變狀態監測信號的捕捉。主要包括：頂層油溫、底層油溫、鐵心接地電流、主油箱氣體壓力、油中溶解氣體、油中水分、局部放電。

外部配置。通過外置智能組件，實現主變的狀態監測、保護測控以及計量等功能。智能組件按物理形式分類主要包括：智能終端、電能表、保護測控合一設備、狀態監測就地采集單元等。智能終端：單套配置，就地布置于主變場地端子箱，主要功能包括：實現主變本體非電量信號的采集，如檔位、重瓦斯、輕瓦斯、油溫、繞組溫度、壓力等，并將采集到的非電量信號數字化后上傳；基于電纜直接跳閘實現主變非電量保護功能；實現主變本體的智能調節功能，如檔位調節等，根據獲取的母線電壓信息等實現檔位調節控制，取消主變本體由電氣接點、繼電器等搭接的調壓控制器。保護測控設備：冗余配置，在二次設備室中進行集中組柜配置，主要功能為實現主變電量主、后備保護及測控功能。電能表：單表配置，集中組柜配置在二次設備室中，主要功能為實現主變電能計量功能。

原理是：在變壓器的各側繞組裝設電流互感器，二次繞組按照循環電流法接線，各側CT端子引出線按同極性方向依次相連，同時串入差動繼電器。此時差動繼電器中流過電流是變壓器二次電流差值。在正常運行和區外故障時流過差動繼電器的差流應為零。變壓器差動保護需要對數值進行如下幾類處理：一是對變壓器不同側的差動互感器二次電流進行移相；二是濾除區外接地故障時流過變壓器的零序電流；三是使變壓器各側差動互感器二次電流用平衡系數加以折算。減少差動保護在區外故障下誤動可能性，可從如下幾方面著手，減小流入差動繼電器的不平衡電流值，增大制動性能。（1）在進行繼電保護定值計算時，保護門檻定值不宜設置低，一般整定在0.4 In或以上較合適。（2）兩側TA盡量選用同一型號的，可以同為P級或TPY級互感器，減少兩側TA的不平衡性，使用TPY級互感器效果較好。（3）提高硬件的采樣精確度和防抖精度。可以從編制的軟件著手，來防止區外故障切除時對保護造成的誤動。

3、110kV智能變電站繼電保護系統的運維策略

3.1正常狀態下智能變電站繼電保護系統的運維策略

智能變電系統的繼電保護系統對于智能電網來言意義非凡。它是確保電網正常工作、穩定運行的關鍵。所以在智能變電站繼電保護系統工作正常的情況下，技術管理人員也要注意繼電保護系統的運維管理。運行維護管理人員需要充分掌握繼電保護系統中的組成成分和二次回路工作原理。并基于其運行的規程，及時對二次回路和保護設備進行巡檢和檢查。

3.2繼電保護系統出現故障時的運維策略

3.2.1開關拒合故障

①由于承載該開關的線路出現相間短路問題；②由于開關的節點焊死或合閘卡住不能恢復其位置等故障造成。經研究發現，在進行合閘時沖擊電流對設備會造成一定影響。當開關剛剛開始啟用時，沖擊電流受較小的供電負荷影響也比較小，保護裝置無法起到作用；隨著使用時間的增長，供電負荷也不斷增長，導致沖擊電流逐步增大，當電流值達到開啟保護裝置的臨界點時，開關就會拒合。所以只要將其運行方式稍作改變，沖擊電流就可以有效減小，此時開關就可以順利合閘。

3.2.2低壓側近區故障

該故障是由于短路現象導致大電流沖刷變壓器，使變壓器的動態穩定性降低，最終損傷變壓器。并且低壓側近區斷路現象還有可能破壞變壓器內部結構，所以為了保護變壓器的功能完整性，就需要解決處理低壓側近區故障。要先解決這個問題需要在低壓側增加合適的過流保護裝置，該設備需要具有限流速斷功能，這樣可以充分進行低壓出線速斷。添加限時速斷功能可以在低壓側母線出現問題甚至出線近區出現問題時，并且斷路器和速斷保護都沒有反應的情況下，及時地做出反應，并快速解決問題。

結束語

綜上，智能變電站繼電保護系統的運維工作中，一些問題依然存在，繼電保護系統的相關工作人員要對運行維護上的一些問題進行深入分析探討，并積極研究適合的解決方案。本文主要是對110kV智能變電站繼電保護系統的運維常見問題進行分析與解決，并提出了一些常見運維策略，望以此可以給相關運維管理方面的工作提供參考。

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（作者單位：中國石油化工股份有限公司天津分公司電儀中心電力調度）