10kV高壓供電系統過流繼電保護的智能化改造

韓強 劉廣田 張積英 李建輝 曾波

摘要：現有10kV高壓供電系統，其供電線路為兩路電源，采用分段連接的方式，即使一路產生問題，供電活動仍舊不會中斷。雖然原有的繼電保護系統能夠在線路中發揮保護作用，但是系統更新后，使用了更多新設備，原本的繼電保護難以滿足新的要求，為了穩定安全地運行線路，需要實施智能化改造。本文對原有繼電保護系統以及智能化改造要點展開研究。

關鍵詞：高壓供電系統;繼電保護;智能化改造

引言

高壓供電系統可以滿足現代供電的使用需求，進行穩定供電，采用兩路電源，實現分段聯絡與自動倒換。如果其中一路外電出現停電的情況，剩余一路可以在最短的時間內發揮出供電作用，使現場的設備避免出現斷電的情況，始終保持正常運行。本文結合10kV高壓供電系統的實際情況，對其應用的過流繼電保護裝置進行智能改造。

1繼電保護設備的主要作用

高壓過流繼電保護設備是當前電路系統中的重要裝置，如果出現變電故障，其可以鎖定故障位置，并識別故障程度，進行預設反應動作，發送預警信息，保護變電系統，減少電力事故，保障實現安全用電。繼電保護裝置具備檢測功能，維護人員可結合檢測數據，確定故障處理方法，在較短的時間內消除故障，恢復電力系統的正常運行狀態，減少變電問題，因此必須有效運用繼電保護設備，結合使用條件，有效安裝。

2原有過流繼電保護裝置的基本情況

現有10kV高壓供電系統，包括二次控制回路與一次回路，二次回路主要用于保護與控制電路。線路中應用電流互感器與過流繼電器，其他設備包括輔助型元器件、防跳繼電器、時間繼電器與中間繼電器。繼電器借助反時限過流功能實現過流保護目標，故障電流越大，設備需要的動作時間越小。系統中應用復合式繼電器，構成簡單，內部含有電磁式與感應式兩種元件。如果交流電流從線圈中通過，鐵芯部件沒有遮蔽以及有效遮蔽的部位會隨之產生磁通，磁通還存在一定的相位差。磁通處于圓盤中，進行感應時產生渦流，形成相互作用，生成轉矩，動作電流值處于20%到40%之間時，圓盤出現旋轉的動作。蝸桿和扇齒沒能完全咬合，繼電器不會出現新動作。

如果線圈內部的電流逐步增加，達到整定電流，彈簧形成的反作用力矩小于電磁力矩，框架形成轉動動作，蝸桿與扇齒有效咬合，扇齒升高。扇齒頂桿對于繼電器產生推動作用，磁鐵右側氣隙隨之縮減，另一側則加大，導磁鐵吸合動鐵，繼電器產生觸點動作。出現整定電流值時，電流的平方值與元件形成動作時限之間產生反比關系。加大電流后，導磁體形成飽和狀態，動作時限值逐漸停止變動。線圈電流繼續增加，達到電流倍數，電磁元件受到影響出現瞬時動作，繼電器就此形成有限反延時的功能。

這一繼電保護裝置既有優勢也有劣勢，不需要安裝過多的繼電器，僅使用電流繼電器即可，不需運用其他的信號繼電器、中間繼電器、時間繼電器與其他的電流繼電器，不需要投入過多的成本，也沒有過多的接線需求，整體構造較為簡單，能夠滿足速斷電流保護需求，在交流操作中有較好的使用效果。然而該裝置存在的缺點也極為明顯，整定動作時間的操作過程很復雜，同時還會出現大誤差，如果線路產生短路的情況，電流過小，動作時間隨之被延長，靈敏性與速動性也比較差，因此需要接受智能化改造。

3實施智能改造方案

3.1選擇設備

為了消除該繼電保護系統中的隱患因素，需實施智能化改造，選擇測控儀作為線路的構成部分，其在被使用時，能夠展現出極強的速動性與靈敏性，其設置方式也比較簡單，能夠滿足應用要求，改造中使用的設備均為小型設備，無論是前期安裝還是后續使用都極為便捷。設備采取后插拔式，單元機箱經過加強，具有較高抗震能力，抗干擾性強，可以直接將設備安裝到現場的開關柜上;采用新型處理器，不會形成過大的功耗，內部系統極為先進，容量大，可安全儲存信息，支持邏輯運算與數據處理，保持較高的運行效率，穩定安全;操作系統具有實時性，能夠同時完成多項任務，編程方式具有模塊化的特點;可形成極高的測量精準度;在故障處理環節中，能夠保存大量故障信息與設備運行信息，進而支持電力事故分析與優化運行的工作;擁有多個指示燈，可發送豐富的信號，屏幕為液晶屏，顯示清晰，報文簡單，操作不復雜，提供友好的人機互動接口;電磁兼容性能良好，因此能夠在多種不同的條件下使用，包括潮濕、低溫以及電磁場較強的環境。

3.2實施改造

進行智能改造時，并不需要對線路進行大量調整，確定改造對象為反時限型繼電器，使用測控儀替換該設備，實現保護電路的應用目標，運用反時限特性是，可對控制字進行調整，極端反時限為2，非常反時限為1，一般反時限為0。控制過流動作所需的時間，具體范圍為0-100s。如果處于0到2s的時間范圍內，延時誤差可低于40ms，保護動作的精度不超過±2.5%，形成良好的改裝效果。

進行繼電保護改造，需要注重提升網絡化、智能化與計算機化，當前的繼電器需要滿足更多的應用要求，通過改造使其能夠更高效精準地處理數據，擴展存儲空間。改造電流回路，需要對現有電流進行分析，確定是否存在獨立回路，做好短接準備工作，測試設備時可用鉗表，確定電流實現分流后，可繼續另一側的改造工作，對二次回路進行改造后，應進行有效調試，確保達到改造目標，繼電保護裝置也可順利運行。可結合繼電保護設備應用需求，繼續提升其智能化水平，使繼電保護系統在高壓供電線路中保持更強的可靠性與靈活性。

3結論

選擇與使用繼電保護裝置時，需要結合高壓供電系統的實際情況，及時更新裝置，以此保障繼電保護設備的正常運行，有效判斷故障，為故障處理提供數據支持。進行智能改造后，充分發揮出測控儀在保護配電線路以及電源系統中的作用，設備沒有出現拒動與誤動的情況，一旦出現故障情況，系統能夠自動從已有信息中確定故障出現原因，減少故障存在的時間，使整個系統快速恢復正常運轉狀態。

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