變電站綜合自動化系統中的繼電保護問題探討

摘要：為了使變電站綜合自動化技術能夠更廣泛和更迅速的發展和應用，文章基于繼電保護在變電站綜合自動化系統中的重要作用，分析了在變電站綜合自動化系統中設計繼電保護時需要注意的問題，探討了在變電站綜合自動化系統中與繼電保護有關的問題，以期對相關工作者能有所助益。

關鍵詞：變電站；綜合自動化系統；繼電保護；變電設備；電網運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM411 文章編號：1009-2374（2015）33-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.058

近年來，隨著自動化技術和計算機技術的迅速發展，變電站的綜合自動化技術也開始迅速發展，變電站綜合自動化技術將越來越被人們重視，其內容也在不斷充實和完善。總的來說，變電站綜合自動化大致可以分為三大部分：繼電保護系統、監控系統、事件記錄系統。它們三者之間既存在依賴性，又存在相對獨立性，在功能上有明確的分工，在建立系統時，又有各自不同的系統。其中繼電保護系統的獨立性要比其他系統的獨立性更明顯、更突出，所以在變電站綜合自動化系統中，繼電保護又有一些特殊的問題需要單獨拿出來妥善處理和解決。

1 變電站實現綜合自動化后的好處

變電站綜合自動化包括對變電設備的自動控制和調節、對電氣量和非電氣量的自動測量和記錄以及對系統運行狀態的自動分析和對信號的顯示。由于變電站實現綜合自動化技術后，很多動作都是靠設備自動管理完成的，而不是靠人來實際操作完成的，這樣一方面可以減輕運行人員的勞動強度，對由于人為因素發生誤操作的可能性加以避免；另一方面還可以使電網運行的安全性和可靠性得到進一步的提高。變電站實現綜合自動化后可以大大降低運行費用，這主要是由于變電站實現綜合自動化后，一些傳統的設備可以去除，設備的整體布局會比較緊湊，占地面積會減少，可以有效地節省工程造價和運行管理人員數量，降低變電站的整體運行費用。

2 變電站綜合自動化系統對繼電保護設計的要求

繼電保護對電網的安全穩定運行起著特別重要的保護作用，在對其進行設計時要求當監控系統、事件記錄系統或通信系統出現故障時，繼電保護承擔的主要功能不受任何影響，比如繼電保護系統所承擔的跳、合斷路器的動作信號等都不受影響。這就要求它在整個變電站綜合自動化系統中具有獨立性。具體在進行變電站綜合自動化系統中繼電保護設計時，應滿足如下要求：

第一，繼電保護裝置數據采集系統要獨立。對繼電保護裝置提供電流，電壓的線路要單獨從裝置內部引用，對保護裝置進行邏輯判斷的各種開關量要有自己獨立的系統，也要直接從裝置內部引線，必須保證不與其他設備合用。

第二，在保護裝置上，跳合閘回路和相應的保護出口壓板必須要有自己獨立的系統，并且在保護裝置的面板上，必要的動作信號、警告信號要有其相應的顯示，必須滿足繼電保護轉載能夠單獨使用。

第三，在其他系統和保護裝置進行鏈接時，要求鏈接系統一定要通過繼電器控接點，或光電耦合器，或計算機通訊接口，并且鏈接電纜最好采用光纖電纜或屏蔽電纜，這樣可以防止其他干擾信號的入侵，增強繼電保護的抗干擾性能，以保證繼電保護系統穩定可靠的工作。

第四，在設計變電站綜合自動化系統中的保護裝置時，應該按標準化模件設計，這樣不但可以提高保護裝置的質量，而且還便于批量生產和維護。

繼電保護系統一般可分為進線保護、饋線保護、主要保護、電容器保護、電動機保護、所用變保護以及備用電源自投裝置等，其中進線保護可包括距離保護、電流保護、重合閘等，饋線保護可包括電流保護、重合閘等。

3 變電站綜合自動化系統中有關繼電保護的問題

3.1 繼電保護設備安裝方式的種類

目前繼電保護設備的安裝方式可分為兩種：集中式和分散式。集中式主要是指把保護設備集中安裝在控制室里的保護柜內，通過每個保護柜的管理單元實現與監控系統的聯系，保護設備與其他系統之間的信號傳輸是用數字量進行的。分散式主要是指把保護設備分散安裝在開關柜上，一套保護裝置配套一個保護單元。把監控系統放在控制室，通過保護裝置的管理單元實現保護裝置與監控系統的鏈接，保護設備與其他系統之間的信號傳輸也是用數字量進行的。集中式由于保護裝置和監控系統之間是通過保護柜的管理單元實現的，它可以把保護柜與監控系統柜之間的鏈接電纜節省下來。但鏈接到保護柜的CT、PT的電纜量增加了，這樣的方式保護設備有較好的工作環境，分散式保護裝置和監控系統之間是通過每套保護的管理單元實現的，這樣保護柜和監控系統柜之間的鏈接電纜量必然增加，但鏈接到保護柜的CT、PT的電纜量可以節省下來。這樣的安裝方式保護由于是分散開的，相對上一種鏈接方式來說，保護裝置的工作環境相對較差。此外要想保護設備與開關柜內的設備成功順利工作，要求它們在設計上一定要設計配合好，并且要充分考核保護設備的工作環境。

3.2 關于數據采集共享的問題

由于繼電保護設備在對電力系統的安全穩定運行的保障上有著特殊的作用，所以繼電保護最好不要與其他設備系統共用數據采集單元。

如果共同使用一個單元，一旦其他設備發生數據采集故障，那么必將對電力系統的安全、可靠運行構成極大的威脅。主要有以下三方面原因：首先，在管理問題上，如果數據集中采集和共享，一旦其中的一個設備發生故障，整個供電系統都會受到影響，并且不利于日常的維護和管理；其次，各個系統設備采集數據的速率往往各不相同，做一個通用的數據采集系統較難；最后，各個系統要求的系統可靠性也是不統一的，對繼電保護的可靠性設計要優于其他系統，所以很難在一起協調工作。

3.3 關于防止干擾信號對繼電保護設備的干擾問題

和高壓網絡相比，低壓網絡變電站對繼電保護的技術要求更嚴格，電壓系統的運行環境往往比較惡劣，特別是安裝在開關處的一些低壓繼電保護裝置常常會受到開關回路操作時的干擾和振動，且這種振動一般都比較大，即使集中放置在控室內，如果集控室內沒人值守也沒有空調，溫度對保護裝置的影響也會很大。此外在低壓配電網絡中，直流電壓和短路電流的波動會比較大，以上這些都會對繼電保護設備產生不好的影響，因此在設計繼電保護系統時以上這些都應該考慮到。

4 結語

希望通過本文對變電站繼電保護中一些問題的簡單論述，對今后人們在設計和使用變電站繼電保護裝置時能有所幫助，使變電站綜合自動化這門技術得到更廣泛的應用和發展。

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作者簡介：任衛華（1975-），男，河北邯鄲人，國網河北省電力公司邯鄲供電分公司工程師，研究方向：綜合自動化及安全生產。

（責任編輯：黃銀芳）