變電站二次繼電保護設計方法及問題研究

田騏瑋 袁見 張益明 陳云海 馬健

摘 要：變電站作為電力供應系統中最重要的一個部分，對于電力安全以及電力運行有十分重要的作用。本文主要是針對變電張的二次繼電保護進行討論，對其設計方法和相關問題進行研究，希望可以為相關的設計人員提供一些設計上面的靈感。

關鍵詞：變電站;二次繼電保護;設計方法;問題研究

引言：

社會的用電需求在不斷的增加，社會的各個方面對于電力的穩定也提出了更高的要求。電力系統中二次設備的運行時保證電力穩定的重要措施，通過二次系統電力工作人員可以對變電站的相關設備的運行進行檢測，對電力的流量進行次梁，從中發現問題并且解決問題，進而保障變電站可以穩定運行。當然在二次系統的運行過程中，也會受到外界的干擾，影響變電站的安全，本文主要就對這方面的問題進行討論和研究，希望可以對我國變電系統問題有一個很好的總結，為變電站的穩定運行提供很好的助力。

一、設計原則

二次繼電保護是變電站保護二次系統的主要手段，在進行保護的時候需要按照下面的設計原則進行：

（一）選擇性

在二次繼電保護運行的過程中，保護裝置要可以對二次設備的狀態和行為有一個實時的解讀和分析，如果在得到的反饋數據有問題之后可以對出現問題的部門進行設備運行的切斷，但是不能影響其他正常部分的運行[1] ?。這對于變電站設備來講是最重要的，因為變電站是電力輸送渠道最重要的裝置，如果發生全面斷路的情況，那么很有可能造成輸電線路沿線全部失去電力的情況。

（二）迅速性

在二次繼電保護運行的過程中，如果出現故障那么保護裝置可以在最短的時間里面完成對發生故障設備的運行切斷，完成對整個變電站的保護。變電站是一個綜合性以及系統性的設備裝置，各個子系統相互之間都是有聯系的，如果不進行及時的切斷很有可能造成大面積故障的發生。

（三）靈敏性

在二次繼電保護運行的過程中，如果出現故障那么保護裝置需要在第一時間完成保護動作，這是變電站設計和建造之時最重要的指標。只有完成最靈敏的反應以及動作，變電站在安全保護方面才不會有大的問題[2]。而且變電站中儲存有大量的能量，如果機電保護裝置反應不迅速那么很有可能造成大規模爆炸。

（四）可靠性

二次繼電保護運行的過程中，繼電保護裝置需要處于一個良好的狀態，如果因為保護裝置出現故障在發生問題的時候沒有及時完成對故障所在位置的切斷，很有可能造成系統其它部分出現問題。因此二次繼電保護的裝置一定要具有可靠性，確保在設備層面將出現的問題解決掉。

二、選型問題

（一）零序電流問題

對于零序電流的保護問題，目前使用最多的是通用定時比較器T1，其主要的作用是在程序開啟之后會對系統進行初始化，然后在進行模擬信號采集的過程中同時也進行A/D的轉換，最后對電壓系統和進行調節[3] ?。

當然檢測器檢測到的電壓超過了110kv時，出現單項接地故障的頻率最高，這就需要零序電流對這個故障進行排除，確保線路的正常運轉。

（二）電壓切換問題

母線電壓切換在實際的操作中是需要使用母線隔離閘的，如果電力正常運行但是隔離電閘卻出現了接觸不良的現象，那么就會造成失去電壓或者是保護裝置啟動的情況。所以為了避免這種情況出現，需要將切換器變為雙位置的繼電器，這樣在一個切換裝置出現問題的時候還有另外的一個切換裝置發揮作用，并且運行良好的切換裝置還可以對不能進行正常運轉的切換裝置進行工作矯正。

（三）后臺系統問題

變電站的自動化是目前變電站發展的主要方向，后臺控制系統是變電站控制的中樞，通過后臺中樞變電站的工作人員可以對目前電站的運行情況進行檢測以及故障的監察。在正常的工作進程中，變電站是進行直接供電的，電源電流變為了后備電源。而在選擇逆變器之后，其容量大小需要在500-1000VA中間進行選擇，通過再這樣的解決方式可以對后臺監控中出現的一些問題進行線上解決，并且也穩定了電源電壓保證整個系統的安全運行。

三、設計方法

（一）母線及斷路器

從以往的使用經驗表明，產生失靈保護的主要原因是因為出現了誤判導致了保護裝置出現了誤動，進而造成了整個系統或者是部分系統不能正常的工作。因為對于失靈電流的判斷是通過獨立的保護裝置來實現的，而不是保護裝置的斷路功能來進行判斷的[4] ?。因此這就造成了失靈保護對于回路中電流的控制，要解決這個問題那么首先就需要對目前電流的方向進行判斷，然后根據先關的技術對問題進行解決，保證線路的正常以及變電站各個系統、裝置正常運轉。

（二）重合閘保護

在設計中對失靈保護進行相對應的問題設計處理之后，就不再進行斷路器等輔助保護設備的設計了。但是在實際的操作中為了保障整個線路的安全性，那么就需要設計重合閘的功能。還有就是為了降低電流回路的時間以及距離，兩個保護線路要相對的獨立起來，重合閘功能的設計也需要設計兩套。也就是說在正常運行的情況下，重合閘保護裝置需要獨立在兩條保護線路中獨立的運行，兩套系統是可以進行同時啟動以及運行的，兩者之間的運行并不會由相互影響的因素。

（三）切換箱接線保護

在電壓切換箱方面的設計可以采用雙接點的模式，這樣可以避免因為某一個接線點接觸不良導致的電壓降低或者是電流斷路。而且在檢查的時候，如果相關的工作人員操作有問題或者是不到位，那么可能導致反向送點。所以為了避免這種情況，在進行設計的時候電壓切換箱和保護裝置需要對這一問題進行考慮，將隔離閘刀的輔助節點輸入方式設置為使用單位設置，這樣如果出現接觸不良那么對于電壓的影響 不會很大，而且還會啟動另外的一條保護線路保障變電站的繼續運行。

（四）信息管理系統

Windows系統作為目前使用最廣泛的系統，其核心代碼是保密的，所以整個系統中的一些代碼會有帶有不良的性質，如果想將這部分代碼剔除需要花費的人力和物力相當大。但是LINUX系統是一款開源操作系統，代碼都是的公開的。所以通過這套系統我國電力部門可以定制屬于自己的變電站操作系統，這樣在安全上面也會十分的高，并且穩定性也會有很大的提高。還有就是可以根據實際的應用情況電力系統對于變電站的信息管理系統還可以進行修訂，保證系統的穩定性以及便利性。

四、結束語

總而言之，變電站的二次繼電保護方案的設計是一個系統性的問題，在這幾的時候需要注重的細節比較多、也比較雜，這需要設計人員在進行設計的時候更細心。

參考文獻：

[1]李磊.變電站二次繼電保護設計方法及問題研究[J].中國科技投資，2018，12（26）：138-141.

[2]尹志娟.變電站二次繼電保護設計方法及問題分析[J].建筑工程技術與設計，2018，123（15）：3165-3170.

[3]王東明.繼電保護技術原則在變電站二次設計中的應用[J].電子測試，2017，12（23）：36-37.

[4]周微微.變電站二次繼電保護裝置設計研究[J].環球市場，2018，23（16）：160-167.