繼電保護配置研究

魏振宇

摘要：繼電保護設備是維護整個電力系統正常運行的重要組成部分，對變電站的繼電保護配置的設計研究，維護整個電力系統的安全穩定運行是相關工作人員的首要研究課題。本文介紹在介紹繼電保護原理的技術之上著重分析110KV電網的繼電保護配置，重點介紹了數字化繼電保護的配置方案。

關鍵詞：繼電保護；配置；110KV；數字化變電站

引言

電力系統的運行良好與否直接關系著人民的人身安全和各種社會生產活動。組成電力系統的結構復雜且元件數量眾多，其運行環境與運行情況比較復雜。各種外界因素和設備本身都有可能產生故障，可能導致電路系統事故的產生，阻礙整個電力系統的正常運行。因此在電力系統運行中，針對導致故障產生的各種因素要做好積極的應對預防措施，來減小或消除故障發生的可能性，當故障產生時，能夠快速有效的切除相關的故障元件，防止故障的波及性擴大，這個任務便是由繼電保護與安全自動裝置來完成。

一、繼電保護的基本原理及保護裝置組成

電力系統的正常運行要求各個組成元件在額定的安全參數（電流、電壓、功率等）內，系統的故障容易造成實際運行數值超出安全范圍，對電路運行構成威脅。繼電保護配置起到反事故及時應急處理的自動保護作用，繼續保護配置的設計要求能夠正確的區分設備和系統的正常與非正常的運行狀態，以實現繼電保護功能。

電路故障的一個顯著特征是導致電流劇增或者電壓銳減，繼電保護的最初設計原理反應的便是針對這一特征就行電力系統故障保護，其中包括過電流保護設置，變壓器低電壓保護設置和母線保護設置等。同時能反應這一特征的電路參數為阻抗，根據阻抗降低的數值反應故障發生點距離的遠近。

繼電保護裝置主要組成部分有：參數測量部分、邏輯部分、額定值調整部分和命令執行部分。如圖一所示。參數測量部分負責將給定的整定值與額定參數值進行比對，以判定設備的是否處于正常運行狀態。邏輯部分根據參數測量部分輸出的數據（輸出量的大小、性質、狀態出現的順序組合等）進行邏輯判斷，相應的進行下一步的邏輯關系動作。執行部分則是依據根據以上順序的判定結果執行斷路器跳閘或者發出警報信號。

二、110kv數字化繼電保護配置設計研究

數字化變電站以IEC 61850通信規范，智能化一次設備和二次設備網絡化結合，實現變電站內設備之間的信息數據共享和互操作。數字化變電站對二次設備系統的改良影響最為深遠。繼電保護配置作為二次系統的重要組成部分直接關系到電力系統的安全穩定運行環境，也一直是最受繼電保護工作人員最為關心的課題。通過數字化變電站技術的研究和技術設備的逐步完善，將提高繼電保護配置水平。

1、與常規110KV變電站的比較

根據IEC61850標準，數字化變電站通信系統分為變電站調控層、間隔層和過程層。其中調控層與過程層采用IEC61850-8-1定義規范，采用MMS技術規范，即通信服務映射接口制造報文技術規范。間隔層與過程層的網絡由IEC61850-9-1定義規范，采用單向多路點對點串行通信鏈路。數字化變電站對繼電保護的影響主要體現在：

（1）簡化二次接線設計。ETA、ETV將電子互感器的信號源采集數據轉變為數字信號，通過光線及網絡截圖繼電保護裝置，增強了系統的抗干擾能力，改善了傳統傳感器存在的二次交流回路。實現了一、二次系統之間的電氣隔離。斷路器位置、刀閘位置也由數字信息形式接入繼電保護，因此常規變電中TA飽和，互感器二次斷線損害、多點接地等問題得到了解決。智能開關作為終端設備接接收并執行控制命令，各單元之間界限分明，可以減少現場工作人員人為操作失誤造成的誤接線等情況，同時簡化斷路器控制回路的二次接線設計，減少繼電保護裝置的I/O插件。

（2）簡化變電站繼電保護配置。面向變電站事件的通用對象即GOOE通信技術的應用，可以實現同一標準平臺上的實時信息數據共享，從而簡化了繼電保護配置。

2、配置方法

與傳統的繼電保護配置相比，數字化變電站的繼電保護配置采用光纖接口插件，GOOE光纖通信接口代替I/O接口插件。CPU插件的模擬量處理更換為通信接口處理。

變壓器配置上每臺采用一個MU合并單元，負責采集母線電壓以及主變壓器各側電流，主變壓器差動保護、錄波裝置、高低側電能表由MU合并單元直接提供數字接口。每條10KV出線、電容器才有采用獨立的合并單元。

GOOSE網與保護和測控裝置以及站控層網絡相連接，實現信息的傳輸以及監控指令的接受，具體圖示如下：

二、加強繼電保護的應對策略

為了保護繼電保護系統的正常運行，需要對繼電保護故障有合理的處理策略，以減少故障產生帶來的損害。具體措施從以下幾點著手：

1、持續完善繼電保護設備的合理配置方案

我國110KV的繼電保護配置方案限于技術和經濟投入上的制約，在雙重保護配合和智能化配置上仍顯不足，更完備的繼電保護配置方案得不到后備資金的支持而無法具體實施。相關部分應該意識到繼電保護的重要性，提高繼電保護重要性意識，加大對其資金上的投入，變電設備應該符合110KV的繼電保護配置要求，后期故障處理方案和維護方案的制定必不可少。我國近幾年來電力系統中比較常見的問題是變壓器不同程度的損毀，其主要原因就是對變壓器缺少足夠的持續性保護措施，繼電保護設備在配置上過于簡單，為了節省預算在繼電保護人員配置和方案制定上從簡處理，此類短期電路保障方案的實施可能造成日后維護工作上的困難度加大，變相的加大了維修和保護成本。所以在繼電保護上應該加大合理的資金投入，采取多種保護措施，完善繼電保護設備的配置。

2、調度人員對繼電保護按照獨立裝置類型進行檢查和統計

對目前系統運行的各種保護裝置常出現的故障進行數據統計，并建立數據庫系統。獨立裝置包括線路保護裝置、變壓器保護裝置、母線保護裝置、重合閘保護裝置、開關操作箱以及其他安全自動裝置等。對其常見故障進行分類檢查和統計，在出現問題時可以快速、正確的針對性處理，系統故障的數據統計和研究對繼電保護方案的優化和升級提供了寶貴的參考資料。

3、了解繼電保護存在的缺陷，提前預防

工作人員要透徹的了解繼電保護裝置存在的客觀缺陷，掌握設備的運行規律，對系統可能產生的故障點有深入的了解，能夠通過缺陷管理尋找設備運行的常發性和非常發性故障。針對繼電保護的故障點進行提前預防，掌握故障數據，了解其性質，在事故未發生之前，就及時的分析和制定針對各種問題的相應解決對策，以便在故障產生時能有序、快速的對故障進行消除。

4、合理配置繼電保護高素質專業人才

電力系統調度人員根據繼電保護方案的具體需要根據技術人員的專業技術水平和職業素養合理調整和配置技術人員的地域分布以及工作崗位分配。同事組織在職人員進行技術學歷和培訓，工作人員的技能掌握水平要和繼電保護的技術發展保持一致，為繼電保護配置的良好運行打好堅實的理論基礎。對技術人員根據地域需求和電力系統分配進行合理的配置，一旦配置方案實施以后不能做頻繁的變動，因為繼電保護配置方案因地而異，工作人員合理調配之后的頻繁崗位變動會對繼電保護帶來負面影響。

總結110KV繼電保護設備是保障我國電力系統安全穩定運行的重要條件。通過研究和推廣數字化繼電保護配置能夠提高整個電網的技術水平和安全穩定運行水平。繼電保護配置方案并非一成不變，要根據地區電力系統的結構變動或升級相應的改善和提高繼電保護配置技術水平，在日常運行中對系統故障做好檢查和統計，以制度完善的預防措施，減少故障產生時對電力系統造成的損害。