變電運(yùn)行中繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)性問(wèn)題研究

摘 要：繼電保護(hù)裝置是確保變電安全運(yùn)行的關(guān)鍵，隨著智能化變電站的不斷投入使用，對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)不斷提出了更高的要求，要不斷對(duì)其技術(shù)進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的智能化。內(nèi)容首先闡述了變電繼電保護(hù)的任務(wù)和基本要求，其次對(duì)繼電保護(hù)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究，以提高供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：變電運(yùn)行；繼電保護(hù)；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.157

0 引言

變電運(yùn)行是電力系統(tǒng)的重要組成部分，能否安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行直接影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和供電質(zhì)量，而繼電保護(hù)是變電運(yùn)行系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究可知，近年來(lái)很多電力安全故障都是由于繼電保護(hù)方面的原因造成的，對(duì)變電運(yùn)行繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)性問(wèn)題進(jìn)行研究十分必要，基于此本文對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 變電運(yùn)行中繼電保護(hù)的任務(wù)和基本要求

1.1 變電運(yùn)行中繼電保護(hù)的任務(wù)

在變電運(yùn)行中，繼電保護(hù)裝置是通過(guò)配電網(wǎng)中發(fā)生故障或異常狀況時(shí)電氣量的變化從而構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作。在這個(gè)過(guò)程中繼電保護(hù)裝置的主要任務(wù)包括如下：第一，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和電力設(shè)備的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為值班人員提供運(yùn)行信息；第二，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)、迅速等將故障部分隔離，確保沒(méi)發(fā)生故障的線路部分能繼續(xù)正常運(yùn)行；第三，當(dāng)電力系統(tǒng)工作過(guò)程中發(fā)生異常狀況時(shí)，能及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)出警報(bào)，通知工作人員迅速進(jìn)行處理。

1.2 變電運(yùn)行繼電保護(hù)裝置的基本要求

（1）選擇性。當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能判斷出發(fā)生故障的區(qū)域，并將其隔離，確保其他沒(méi)有發(fā)生故障的區(qū)域能繼續(xù)正常運(yùn)行。

（2）靈敏性。繼電保護(hù)裝置要極具靈敏性，通常使用靈敏系數(shù)來(lái)衡量其靈敏程度。在繼電保護(hù)裝置保護(hù)的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)該區(qū)域內(nèi)的線路發(fā)生短路故障時(shí)，不論發(fā)生短路區(qū)域的位置和性質(zhì)如何，繼電保護(hù)裝置都不能產(chǎn)生拒絕動(dòng)作；同時(shí)在保護(hù)區(qū)域以外的范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置又不能出現(xiàn)誤動(dòng)作。

（3）速動(dòng)性。速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置在判斷到電力系統(tǒng)發(fā)生故障需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，能及時(shí)、迅速的切除故障，以確保其他未發(fā)生故障區(qū)域的線路能正常工作。要求繼電保護(hù)裝置的速動(dòng)性是盡量縮短切除故障時(shí)間以最大限度的減小短路電流對(duì)電力設(shè)備造成的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，為其能夠順利實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)創(chuàng)造有利條件，除此之外，繼電保護(hù)裝置速動(dòng)性還能提高發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（4）可靠性。電力繼電裝置在變電運(yùn)行中具有重要作用，若不能確保其可靠性，就可能成為擴(kuò)大事故甚至造成故障的根源。為了確保電力繼電裝置動(dòng)作的可靠性，在對(duì)變電運(yùn)行繼電保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)、整定計(jì)算及安裝調(diào)試方面必須正確無(wú)誤。繼電保護(hù)裝置的各個(gè)元件要求質(zhì)量過(guò)硬、維護(hù)得當(dāng)、系統(tǒng)簡(jiǎn)化有效，以提高動(dòng)作的可靠性。

2 變電運(yùn)行繼電保護(hù)技術(shù)性問(wèn)題研究

2.1 變電運(yùn)行繼電保護(hù)基本配置圖

變電運(yùn)行繼電保護(hù)配置包括兩個(gè)層次：其一，繼電保護(hù)過(guò)程層。過(guò)程層的主要作用是保護(hù)變電站的一次設(shè)備，屬于獨(dú)立主保護(hù)，這種保護(hù)模式是將一次設(shè)備和繼電保護(hù)裝備進(jìn)行一次化設(shè)置，將其他的間隔保護(hù)分布式安裝，通過(guò)這兩種模式實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)行設(shè)備的雙重化配置。

其二，變電站層。變電站層進(jìn)行后備保護(hù)式集中配置，通過(guò)采用自適應(yīng)性技術(shù)及在線實(shí)時(shí)調(diào)整技術(shù)對(duì)變電運(yùn)行的電壓進(jìn)行統(tǒng)一配置。除此之外，還設(shè)置了廣域保護(hù)接口，實(shí)現(xiàn)了雙重化配置，基本配置如圖1所示。

2.2 變電運(yùn)行繼電保護(hù)技術(shù)性問(wèn)題研究

根據(jù)變電站組成結(jié)構(gòu)可知，分層結(jié)構(gòu)是最主要形式，共分為間隔層、站控層和過(guò)程層，不同層次之間傳輸?shù)男盘?hào)也存在差異。基于此，在進(jìn)行繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要遵循技術(shù)規(guī)范，具體來(lái)說(shuō)，變電運(yùn)行中繼電保護(hù)技術(shù)包括下述幾種：

（1）智能整定及在線校核技術(shù)。變電運(yùn)行的繼電保護(hù)系統(tǒng)中，只有通過(guò)自動(dòng)化的控制技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)時(shí)狀況、網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行判斷，因此繼電保護(hù)系統(tǒng)要通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)變電運(yùn)行狀態(tài)和各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)控和獲取，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算、分析，從而獲得變電站分支系統(tǒng)的相互關(guān)系，通過(guò)對(duì)這些相互關(guān)系進(jìn)行研究，建立針對(duì)性的系統(tǒng)模型，最終實(shí)現(xiàn)變電繼電保護(hù)的智能整定和在線校核。

通過(guò)智能整定和在線校核，確定繼電保護(hù)定值，從而確保變電站在運(yùn)行過(guò)程中能處于良好的繼電保護(hù)狀態(tài)。除此之外，在線校核技術(shù)能對(duì)處于運(yùn)行過(guò)程中的繼電保護(hù)裝置的性能進(jìn)行校驗(yàn)，能有效確保變電運(yùn)行繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍、靈敏性和速動(dòng)性，一旦變電運(yùn)行機(jī)電保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常問(wèn)題，如發(fā)生誤動(dòng)作、拒動(dòng)等，在線校核技術(shù)就能迅速發(fā)出警告，告警值班工作人員及時(shí)對(duì)繼電保護(hù)裝置的異常行為進(jìn)行檢修和檢驗(yàn)，以確保繼電保護(hù)裝置的可靠運(yùn)行。

（2）自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)。傳統(tǒng)的變電運(yùn)行繼電保護(hù)技術(shù)通常都是按照事先整定、定期檢驗(yàn)等原則，然而隨著智能化電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，繼電保護(hù)技術(shù)也發(fā)生了變化，越來(lái)越多的使用自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)，這是一種新型的繼電保護(hù)技術(shù)，不僅能為變電安全運(yùn)行提供保障，還能進(jìn)行故障排查和診斷等。對(duì)不同的變電站，繼電保護(hù)裝置在投入使用之前要對(duì)其性能、定制進(jìn)行改變，以滿足變電站的需求。除此之外，自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)還具有下述優(yōu)勢(shì)：第一，能對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的響應(yīng)性能進(jìn)行改善，提高供電穩(wěn)定性和供電質(zhì)量；第二，能降低電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等，采取這種自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)，能最大限度的發(fā)揮出繼電保護(hù)的性能。

（3）智能告警及事故信息處理技術(shù)。要確保智能化變電運(yùn)行的安全性和可靠性，必須對(duì)其在運(yùn)行過(guò)程中的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行有效的處理，以便及時(shí)、迅速的發(fā)現(xiàn)和處理異常狀況，確保變電站穩(wěn)定運(yùn)行。由此可知，智能告警和信息處理技術(shù)就顯得極為重要，智能繼電保護(hù)技術(shù)在工作時(shí)既要對(duì)變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)，對(duì)獲取到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息及時(shí)進(jìn)行更新和共享。一旦變電站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，智能繼電保護(hù)技術(shù)能迅速做出判斷并及時(shí)進(jìn)行處理，同時(shí)通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀況并自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，為變電站的決策提供相關(guān)信息。總之，智能繼電保護(hù)技術(shù)在變電運(yùn)行中起著十分重要的作用，不僅能對(duì)變電運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，對(duì)發(fā)生的異常現(xiàn)象進(jìn)行告警，還能對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行判斷和處理，有效確保變電運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

（4）變電運(yùn)行對(duì)繼電保護(hù)、測(cè)控裝置的要求。就目前的智能變電站而言，其整體設(shè)計(jì)具備下述兩個(gè)特征：其一，間隔層的設(shè)計(jì)具有功能自治性能；其二，智能組件和高壓設(shè)備屬于一體化設(shè)計(jì)。鑒于智能變電站的這種特征，繼電保護(hù)的裝置要滿足下述幾方面要求：第一，為了能與智能變電站系統(tǒng)保持一致，自適應(yīng)繼電保護(hù)裝置的以太網(wǎng)接口必須進(jìn)行特殊的設(shè)置，設(shè)置不同類型和用途的以太網(wǎng)，以滿足繼電保護(hù)裝置在對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、流量檢測(cè)等要求；第二，對(duì)智能變電站而言，由于其測(cè)量和執(zhí)行被設(shè)計(jì)在一次設(shè)備中，所以繼電保護(hù)裝置和測(cè)控裝置要與智能變電站統(tǒng)一，以滿足整個(gè)系統(tǒng)通信和邏輯預(yù)算的需要；第三，對(duì)數(shù)字接口的性能進(jìn)行改善，如互感器、智能開(kāi)關(guān)等，以滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集大流量數(shù)據(jù)的需求；第四，對(duì)自適應(yīng)繼電保護(hù)裝置的相關(guān)配套工具進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，如開(kāi)發(fā)可視化工具，實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)行信息具體化。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，變電站是電力系統(tǒng)重要的組成部分，能否安全可靠的運(yùn)行直接決定著供電質(zhì)量，而繼電保護(hù)裝置是變電安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的防線。隨著信息化時(shí)代的來(lái)臨，繼電保護(hù)技術(shù)取得了巨大的發(fā)展，要確保變電運(yùn)行的安全性和可靠性，必須構(gòu)建合理、有效的繼電保護(hù)系統(tǒng)。因此，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，要不斷分析繼電保護(hù)技術(shù)存在的問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高繼電保護(hù)技術(shù)水平，促進(jìn)國(guó)內(nèi)電力事業(yè)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：張紅芳（1988-），女，河北保定人，本科，助理工程師，主要從事變電檢修繼電保護(hù)工作。