10kV高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造核心探索

黃宇

摘要：某企業高壓供電系統采用的是兩路10kV電源進行供電，并采用了分段聯絡的方式，兩路10kV電源之間互為主備，在特定條件之下可以互相轉換，保證了高壓供電的穩定性與可靠性。在其高壓供電系統之中，過流繼電保護主要采用兩相兩繼電器的反時限過流繼電保護，隨著企業規模的不斷擴大，設備運行量逐漸增加，這種過流繼電保護方式的弊端日益凸顯，已經難以適應企業的快速發展，需要采取有效措施對其進行改進與優化。本文就針對10kV高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造進行研究與分析。

關鍵詞：10kV高壓供電系統; 過流繼電保護; 智能化改造

1.原過流繼電保護情況

10kV高壓供電系統主要是由兩個部分共同組成的，分別為一次回路系統與二次控制回路系統，在這其中，二次控制回路系統發揮著主要的控制作用與保護作用。在進行過流繼電保護改造之前，這一供電系統的二次控制回路系統主要是由如下幾個構件共同組成：2個電流互感器、2只過流繼電器、中間繼電器、時間繼電器、防跳繼電器等。這一系統采用的過流繼電保護形式為采用兩相兩繼電器的反時限過流繼電保護。對于反時限過流保護方式之下，保護裝置的動作時間會隨著繼電器電流或者是故障電流的增加而出現一定程度的減少，兩者呈現出一定程度的反比例關系。在此供電系統中，所使用的繼電器為GL-21型反時限繼電器，這一型號的繼電器主要是由感應式元件與電磁式元件共同組成，且這兩個元件公用一個線圈。在線圈以交流電流運行時，鐵芯的遮蔽部分與未未遮蔽部分會產生兩個磁通，且這兩個磁通之間具有一定的相位差。磁通與其在圓盤中感應的渦流產生一定程度的相互作用，并于圓盤之上產生轉矩。在20%至40%的動作電流整定值情況下，圓盤開始進行旋轉。在這一情況下，扇齒與蝸桿并沒有咬合，因此繼電器是不動作的。當線圈之中的電流不端增大并達到相應的整定電流時，電磁的力矩會比彈簧的反作用力矩更大，進而促使框架發生一定程度的轉動，在轉動的作用力之下，扇齒與蝸桿咬合。在這種情況之下，扇齒上升時頂桿會推動繼電器的動鐵，使得導磁鐵左右兩邊的氣隙大小發生變化，導磁鐵會吸合動鐵，進而促使繼電器觸點動作。

采用反時限繼電保護的方式可以對使用的繼電器數量進行很大程度的減少，只需要一個GL型的電流繼電器，就可以滿足大部分的需求，可以對投入成本進行一定程度的降低;同時，GL型繼電器存在著較大的觸點容量，因此在交流操作之中能夠發揮出一定的優勢。然而，它也存在著十分明顯的劣勢與缺陷，主要表現為動作時間整定復雜程度較高、繼電器動作誤差大。當短路電流相對較小時，則其動作時間一般會很長，故障的持續時間也得到了延長;除此之外，GL型繼電器在靈敏性與速動性方面相對較弱。

2.設備選型改造

由于GL反時限過流繼電器存在著十分明顯的缺陷與不足，因此需要采取有效措施對高壓二次回路的過流繼電保護系統進行科學有效的改造，從而將運行過程中的不利因素進行一定程度的消除，對設備運行的安全性與穩定性進行有效的保證。在充分結合實際情況的基礎上，綜合考慮各個方面的因素，決定采用PMF700L-B型配電線路保護測控儀組成的智能保護系統作為改造方案，這一系統不僅具有較高的靈敏性與速動性。同時在設置上也相對便捷，與10kV高壓供電系統匹配度高，符合改造要求。其優勢主要表現在如下幾個方面：①該系統先采用了32位ARM處理器，在數據處理、邏輯運算與信息存儲等方便能夠發揮出較大的優勢，同時系統運行具有較高的可靠性;②在這一系統之中，采用了多任務操作系統，能夠對模塊化編程等功能進行有效的實現;③系統是依據智能繼電器的設計思想進行設計的，整定與使用都存在一定的便利性;④系統采用高精度的A/D采樣，具有很高的測量精度;⑤系統可以對相關運行信息與故障信息進行有效的記錄，在進行數據優化與事故分析的過程中能夠提供真獨行的數據信息作為參考;⑥系統可以提供豐富的指示信號燈，圖形成像與顯示清晰度高，人機接口友好;⑦系統具有高標準電磁兼容性能，即使是在諸如強電磁場、低溫、潮濕等惡劣的環境條件之下，系統運行的穩定性與可靠性也能得到有效的保證。

3.高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造

利用這一方案在改造的過程之中，并不需要對原先的線路連接進行全面性的改造，只需改動部分線路即可，操作簡單便捷。改造過程中，將原先的GL-21型反時限繼電器替換為PMF700L-B 型配電線路保護測控儀，這一設備具有多個保護工作方式，主要如下：①三段定時限過流保護：可以隊各段電流與時間定值進行獨立整定，通過對保護壓板進行一定程度的控制，以此來實現這兩段保護投退的控制;②定時限零序過流保護：自這一設備中，還設置了零序電流保護，當零序電流大于零序過流保護整定值，且達到了整定的延時后，保護即動作。當接地電流相對較大時，可作用于跳閘，零序過流保護動作跳閘或者告警都是由出口配置控制整定;③過負荷保護：PMF700L-B 型配電線路保護測控儀具有過負荷保護功能，當發生過負荷時，可以采用控制字定值的方式對跳閘動作或者告警動作進行有效選擇;④反時限過流保護：反時限過流保護一共設置有三種反時限，分別是一般反時限、非常反時限、極端反時限，其特性方程主要如下所示：

在上述的式子中，主要指的是故障電流;指的是整定電流;則值得是時間整定常數，t為動作時間。可以通過控制字的方式來選擇反時限曲線特性。

4.結束語

本文主要針對10kV高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造進行研究與分析。結合了具體的案例，對原有的過流繼電保護情況進行了一定程度的介紹，分析了GL-21型反時限繼電器在經濟性與大觸點流量方面的優勢以及動作時間整定復雜程度較高、繼電器動作誤差大等方面的劣勢，指出了GL-21型反時限繼電器難以適應企業規模擴大、設備增多的現實情況。然后在這一基礎之上探究了高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造，主要是以PMF700L-B型配電線路保護測控儀組成的智能保護系統作為改造方案，這一系統具有靈敏性、速動性、便捷性的特點。同時闡述了PMF700L-B 型配電線路保護測控儀的幾種保護工作方式，主要有三段定時限過流保護、定時限零序過流保護、過負荷保護以及反時限過流保護。經過實踐檢驗，經過本次10kV高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造之后，設備在實際運行的過程中不誤動、不拒動，當出現保護動作之后可以對系統提供的運行信息與故障信息進行有效的結合，并據此判斷分析出出現故障的原因，并采取有效措施及時排除，保證系統運行的安全性、穩定性與可靠性。

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