高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)不配合問題及其應(yīng)對措施探討

吳冬英

摘 要：本文主要是對高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)不配合問題展開的研究，通過對高壓電網(wǎng)輸電的背景進(jìn)行研究，對其不配合問題進(jìn)行分析，提出了解決其的基本原則，并且根據(jù)基本原則提出了具體的應(yīng)對措施，這對實際的工作有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高壓電網(wǎng)；繼電保護(hù)；不配合；措施

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，取得了令世界矚目的成績。經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展使得我國廣袤的國土上發(fā)展更加的均衡，這就要求電力輸送能力必須跟上經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。電力輸送是一項有關(guān)國計民生的重大任務(wù)，同時它也是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，有多個子系統(tǒng)共同組成，其中最重要的系統(tǒng)之一就是繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)是在電力系統(tǒng)的正常運營當(dāng)中具有不可替代的作用，通常在發(fā)生電力故障時，它承擔(dān)著斷開和隔離故障設(shè)備從而保護(hù)電力系統(tǒng)使其安全穩(wěn)定運行的目的。電力系統(tǒng)在這個長期的運行過程中，會面臨很多因素的影響，這些因素當(dāng)中有人為的也有一些自然的因素。這些因素會導(dǎo)致電力系統(tǒng)在運行的過程中出現(xiàn)故障，甚至是會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)崩潰或者癱瘓。由此可見，繼電保護(hù)裝置是否能夠快速、可靠的保護(hù)系統(tǒng)并且有效的將故障元件剔除到系統(tǒng)之外將是電力系統(tǒng)能否安全有效運行的關(guān)鍵。在實際的工作積累中也可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的故障都是因為繼電保護(hù)系統(tǒng)不能夠安全有效的動作而造成的，尤其是高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)不配合問題的存在極易導(dǎo)致高壓輸電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致大面積停電，影響工業(yè)的正常運轉(zhuǎn)和民眾的正常生活，甚至?xí)l(fā)安全事故，所以對其展開研究并研究出相應(yīng)的應(yīng)對措施是非常必要的。

1 高壓輸電線路的繼電保護(hù)研究現(xiàn)狀

正因為高壓輸電線路所展現(xiàn)出的遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸電的優(yōu)越性能以及繼電保護(hù)在高壓電能傳統(tǒng)系統(tǒng)中的重要作用，已經(jīng)有很多學(xué)者對高壓輸電線路的繼電保護(hù)進(jìn)行了研究，并且取得了豐碩的研究成果。經(jīng)過多年的研究，衍生出了多種不同種類的繼電保護(hù)系統(tǒng)和方式，對其進(jìn)行歸納以后大致可以分為四種，這四種方法在實際的應(yīng)用中會根據(jù)具體情況進(jìn)行不同的調(diào)整，但是基本的原理是不變的。

行波暫態(tài)保護(hù)：這種方法是由袁新成等人率先提出來的，其原理主要是利用電路中的反行波來進(jìn)行對故障進(jìn)行識別，起到保護(hù)電路的作用。在對其進(jìn)行研究的過程中，主要是利用電壓微分和反行波的積分來對線路上內(nèi)外所存在的故障進(jìn)行區(qū)分，并且做了相關(guān)的仿真分析，取得了良好的效果。自此以后，行波暫態(tài)保護(hù)的理論被廣泛地研究和接受，也被廣泛地應(yīng)用于實際當(dāng)中，現(xiàn)在比較流行的行波暫態(tài)保護(hù)主要由ABB和SIEMENS提供。之后，為了提高行波暫態(tài)保護(hù)的可靠性，又有很多學(xué)者對其進(jìn)行了研究，比較典型的就有利用小波分析法來對行波方向進(jìn)行保護(hù)的新原理，這讓行波暫態(tài)保護(hù)展現(xiàn)出新的活力。

微分欠壓保護(hù)：微分欠壓保護(hù)的是為了解決行波暫態(tài)保護(hù)的后備保護(hù)措施而發(fā)展起來的，但是隨著其發(fā)展其優(yōu)良的性能就逐漸的展現(xiàn)出來了，也逐漸作為高壓電路的主要繼電保護(hù)方式之一被廣泛應(yīng)用。其主要原理是通過檢測電壓微分?jǐn)?shù)值和電壓幅值水平來實現(xiàn)保護(hù)的。在應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)，微分欠壓保護(hù)具有比行波暫態(tài)保護(hù)靈敏度和可靠性更高的優(yōu)勢，但是其響應(yīng)速度較慢。

低電壓保護(hù)：低電壓保護(hù)電路的原理主要是依靠檢測電壓幅值水平來實現(xiàn)對電路的保護(hù)功能，正因為如此，它的準(zhǔn)確度和可靠性相對前兩種方式較差，它的使用也是為了作為前兩種方式的后備保護(hù)而存在的。但是，這種繼電保護(hù)方式也有其明顯的優(yōu)勢，就是整個保護(hù)系統(tǒng)的原理非常簡單，在一些特殊的場合的適用性非常強(qiáng)。

縱聯(lián)電流差動保護(hù)：從原理來說這種方法的準(zhǔn)確度和可靠性應(yīng)該是最高的，但是在實際現(xiàn)場當(dāng)中應(yīng)用的時候發(fā)現(xiàn)其并沒有考慮輸電線路分布電容的影響，只是簡單地將兩端的電流進(jìn)行線性的加和形成最終的判據(jù)，這對結(jié)果的判定就存在很大的誤差，對于一些高阻的故障具有良好的切除效果，但是并不能作為主要的繼電保護(hù)方法，只能作為后備的繼電保護(hù)方法之一來使用。

2 高壓輸電線路的繼電保護(hù)不配合的問題

高壓輸電線路的繼電保護(hù)顯得非常重要，但是如果在實際的電力傳輸中存在繼電保護(hù)不配合的問題就很容易造成電路輸送的故障發(fā)生，這就要求我們應(yīng)該對高壓輸電線路的繼電保護(hù)不配合問題進(jìn)行深入的分析，只有通過對其進(jìn)行深入分析才能夠找到解決其的措施。本文將高壓輸電線路的繼電保護(hù)不配合問題歸納如下：

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的問題：由于網(wǎng)架機(jī)構(gòu)比較密集，尤其是現(xiàn)在多層環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較多，造成繼電保護(hù)整定配合方案的極度復(fù)雜，這樣就會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果，很可能會使得后備保護(hù)段無法實現(xiàn)逐級配合。現(xiàn)階段所使用的保護(hù)裝置的選擇性主要依靠雙重化配置的主保護(hù)來實現(xiàn)，但是如果線路故障時主保護(hù)拒動，就很可能會造成后備保護(hù)根本不可能完成相互之間的逐級配合從而導(dǎo)致故障線路相鄰的一級甚至幾級線路全部陷入癱瘓，從而甚至?xí)绊懙街車冸娬就Ｖ构ぷ鳌?/p>

后備保護(hù)存在的問題：后備保護(hù)存在問題，無法實現(xiàn)配合的問題會很嚴(yán)重，很可能會造成全線停電，這樣對于整個電網(wǎng)正常運行的保護(hù)是致命的，實際上我們對大多數(shù)電網(wǎng)停運經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多都是因為后備保護(hù)不配合的問題導(dǎo)致其無法正常的工作。

后備保護(hù)限制條件：就后備保護(hù)來說存在一些限制條件，但是針對不同的線路來說，具體的限制條件會有一些差異，這要根據(jù)具體的情況來具體地進(jìn)行分析。

例如，某220kV變電所內(nèi)，主變保護(hù)配置中壓側(cè)后備保護(hù)和低壓側(cè)后備保護(hù)兩段，也即110kV側(cè)配置了兩段復(fù)合電壓過流、兩段零序過流，35kV側(cè)配置了兩段復(fù)合電壓過流，此時，如果電流定值不能相互配合，中后備和低后備的整定值保護(hù)范圍超出出線的距離I段和距離II段的范圍，則容易出現(xiàn)保護(hù)定值不配合，導(dǎo)致保護(hù)越級跳閘，如果處理不好，容易導(dǎo)致停電。

3 不配合問題的應(yīng)對措施

從上面的分析中我們發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)后備保護(hù)不配合是一個非常嚴(yán)重的問題，這就要求我們研究出解決后備保護(hù)不配合問題的優(yōu)化措施，就目前的發(fā)展趨勢是要求變電站具備雙母差雙失靈來作為完善的保護(hù)。一般要求線路中的兩套主保護(hù)必須要具有一套光差才能稱之為是完善的，所以由此可見，優(yōu)化必須是在不降低電網(wǎng)安全風(fēng)險的前提下進(jìn)行的，那么就要求在對后備保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化的時候應(yīng)該有一個總體的原則作為前提。將這個總體的原則歸納如下：（1）需要找一個配合的基準(zhǔn)，也是一個可能的失配點；（2）在進(jìn)行配合時應(yīng)當(dāng)遵從優(yōu)先原則，一般情況下這個優(yōu)先原則是遵從同段優(yōu)先配合的原則；（3）如果在按照逐級配合的原則配合結(jié)束后的時間仍然是在某個閾值之上的，此時就應(yīng)該按照現(xiàn)有的配合原則繼續(xù)進(jìn)行配合。這是對電網(wǎng)繼電保護(hù)不配合問題應(yīng)對措施的原則。

針對以上存在的繼電保護(hù)不配合問題，本文提出了對于改善現(xiàn)階段繼電保護(hù)不配合的問題的建議，主要歸納為以下幾個方面：（1）由于電網(wǎng)架構(gòu)混亂容易引起繼電保護(hù)問題，所以在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃時應(yīng)當(dāng)理順電網(wǎng)架構(gòu)。（2）應(yīng)該盡量避免重復(fù)使用一些老舊的線路。（3）保護(hù)配置應(yīng)該雙重化，以免單一化造成統(tǒng)一性的問題。（4）加強(qiáng)計劃安排的科學(xué)性和可操作性。另外，對于不同地域的電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的情況采取具體的應(yīng)對措施，也就是說對于原則的應(yīng)用要更加的靈活一點。

例如，2014年2月，某電廠在#1機(jī)組啟機(jī)操作進(jìn)行零起升壓，發(fā)電機(jī)定子電壓升壓至18kV左右時（發(fā)電機(jī)定子額定電壓為20kV），I回5023開關(guān)、500kV3號主變5033開關(guān)、#1主變跳閘。受此沖擊，3號機(jī)組零功率保護(hù)動作跳閘，甩負(fù)荷150MW（機(jī)組處于并網(wǎng)升功率階段）。經(jīng)分析，5013開關(guān)存在介損超標(biāo)情況，同時，未加強(qiáng)清污等防控措施，導(dǎo)致開關(guān)擊穿引起放電，導(dǎo)致繼電保護(hù)動作，基于此，提出分析近3年污穢度測試報告，如已超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)要求電廠采取措施，并加強(qiáng)電廠設(shè)備管理。

4 結(jié)語

本文主要針對高壓繼電保護(hù)不配合問題進(jìn)行了研究，對于現(xiàn)有的高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的背景和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，從中找出了目前繼電保護(hù)存在的不配合問題。在此基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)在存在的問題找出了解決其的基本原則，并且根據(jù)基本原則給出了具體的應(yīng)對措施，對于解決繼電保護(hù)不配的問題有一定的借鑒意義。

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（作者單位：國網(wǎng)福建省順昌縣供電有限公司）