淺談110kV智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)

王維

【摘 要】110kV智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于日常供電工作有著舉足輕重的作用。相比傳統(tǒng)的綜自變電站而言，智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)字、自動(dòng)檢測等特點(diǎn)更為突出。但是有利有弊，智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)要求繁多，運(yùn)維工作十分重要。本文主要討論分析110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)，并進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的解決方案分析。

【關(guān)鍵詞】110kV智能變電站；繼電保護(hù)系統(tǒng)；運(yùn)維管理

1、110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)簡述

智能變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的作用是自行解決供電系統(tǒng)中發(fā)生的故障，從而使供電系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備能夠正常工作。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可以確保智能變電站日常工作的順利進(jìn)行，并且具有同步化數(shù)據(jù)和處理采樣異常的數(shù)據(jù)的功能。110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由電子互感器、合并單元、智能終端、交換組等幾個(gè)部分組成。繼電保護(hù)系統(tǒng)可以在出現(xiàn)故障時(shí)，將受到保護(hù)的裝置及時(shí)地與電網(wǎng)分離；還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控智能變電站的裝備，一旦這些設(shè)備出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)系統(tǒng)就會(huì)開啟警報(bào)，通知技術(shù)管理人員。

2智能化繼電保護(hù)與常規(guī)繼電保護(hù)對(duì)比

智能化繼電保護(hù)裝置與常規(guī)繼電保護(hù)裝置相比，主要區(qū)別在于常規(guī)的模擬量采集模塊以及開入開出插件變更，其保護(hù)邏輯與常規(guī)保護(hù)基本一致。常規(guī)變電站的繼電保護(hù)裝置在硬件結(jié)構(gòu)上與智能變電站繼電保護(hù)裝置有所不同。采樣信息為模擬量，通過電纜引入保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采樣單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號(hào)傳輸給邏輯單元進(jìn)行計(jì)算。保護(hù)裝置內(nèi)部的基本單元組成集成電路，通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。智能變電站繼電保護(hù)裝置具有模塊化特點(diǎn)。由于電子式互感器的應(yīng)用，智能站的數(shù)字化采樣信息直接通過光纖引入繼電保護(hù)裝置的光接收單元，通過CPU 進(jìn)行保護(hù)計(jì)算和邏輯判斷，省去了原來的 A/D 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

2、110kV智能變電站繼電保護(hù)分析

2.1線路保護(hù)

當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能化操作效果的主要線路為網(wǎng)絡(luò)線路，網(wǎng)絡(luò)線路針對(duì)變電站整體的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，智能系統(tǒng)能夠快速進(jìn)行分析處理。110kV智能變電站要實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用以及一體化平臺(tái)，需要注重站內(nèi)保護(hù)，并且突破測控功能，按照設(shè)備做好相應(yīng)間隔。對(duì)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)提高其可靠性的措施的主要方法就是增加系統(tǒng)的冗余性。系統(tǒng)冗余性主要由裝置冗余度和網(wǎng)絡(luò)的冗余度決定，智能變電站系統(tǒng)和常規(guī)變電站系統(tǒng)一樣需要利用裝置冗余提高系統(tǒng)可靠性。首先可采用以太網(wǎng)交換機(jī)的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，從而有效實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果，可采用多種方式滿足不同的需求。其次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也有其自身的需求，這一需求主要是由3個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，從而能夠更好地保證變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)自身安全可靠地運(yùn)行。該結(jié)構(gòu)模式能夠很好地為繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行提供非常好的冗余度，還能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制在一個(gè)相對(duì)較為合理的范圍之內(nèi)。但是環(huán)形結(jié)構(gòu)應(yīng)用的過程中有較多的時(shí)間限制，收斂的時(shí)間相對(duì)較長，所以會(huì)嚴(yán)重影響完成任務(wù)的速度，對(duì)系統(tǒng)的重構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生較為顯著的影響。星型結(jié)構(gòu)也是一個(gè)非常重要的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要特點(diǎn)是等待的時(shí)間不長，所以比較適合使用在無冗余度的情況當(dāng)中。

2.2變壓器保護(hù)

本體配置。通過在主變本體內(nèi)置植入狀態(tài)監(jiān)測傳感器，實(shí)現(xiàn)主變狀態(tài)監(jiān)測信號(hào)的捕捉。主要包括：頂層油溫、底層油溫、鐵心接地電流、主油箱氣體壓力、油中溶解氣體、油中水分、局部放電。

外部配置。通過外置智能組件，實(shí)現(xiàn)主變的狀態(tài)監(jiān)測、保護(hù)測控以及計(jì)量等功能。智能組件按物理形式分類主要包括：智能終端、電能表、保護(hù)測控合一設(shè)備、狀態(tài)監(jiān)測就地采集單元等。智能終端：單套配置，就地布置于主變場地端子箱，主要功能包括：實(shí)現(xiàn)主變本體非電量信號(hào)的采集，如檔位、重瓦斯、輕瓦斯、油溫、繞組溫度、壓力等，并將采集到的非電量信號(hào)數(shù)字化后上傳；基于電纜直接跳閘實(shí)現(xiàn)主變非電量保護(hù)功能；實(shí)現(xiàn)主變本體的智能調(diào)節(jié)功能，如檔位調(diào)節(jié)等，根據(jù)獲取的母線電壓信息等實(shí)現(xiàn)檔位調(diào)節(jié)控制，取消主變本體由電氣接點(diǎn)、繼電器等搭接的調(diào)壓控制器。保護(hù)測控設(shè)備：冗余配置，在二次設(shè)備室中進(jìn)行集中組柜配置，主要功能為實(shí)現(xiàn)主變電量主、后備保護(hù)及測控功能。電能表：單表配置，集中組柜配置在二次設(shè)備室中，主要功能為實(shí)現(xiàn)主變電能計(jì)量功能。

原理是：在變壓器的各側(cè)繞組裝設(shè)電流互感器，二次繞組按照循環(huán)電流法接線，各側(cè)CT端子引出線按同極性方向依次相連，同時(shí)串入差動(dòng)繼電器。此時(shí)差動(dòng)繼電器中流過電流是變壓器二次電流差值。在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)流過差動(dòng)繼電器的差流應(yīng)為零。變壓器差動(dòng)保護(hù)需要對(duì)數(shù)值進(jìn)行如下幾類處理：一是對(duì)變壓器不同側(cè)的差動(dòng)互感器二次電流進(jìn)行移相；二是濾除區(qū)外接地故障時(shí)流過變壓器的零序電流；三是使變壓器各側(cè)差動(dòng)互感器二次電流用平衡系數(shù)加以折算。減少差動(dòng)保護(hù)在區(qū)外故障下誤動(dòng)可能性，可從如下幾方面著手，減小流入差動(dòng)繼電器的不平衡電流值，增大制動(dòng)性能。（1）在進(jìn)行繼電保護(hù)定值計(jì)算時(shí)，保護(hù)門檻定值不宜設(shè)置低，一般整定在0.4 In或以上較合適。（2）兩側(cè)TA盡量選用同一型號(hào)的，可以同為P級(jí)或TPY級(jí)互感器，減少兩側(cè)TA的不平衡性，使用TPY級(jí)互感器效果較好。（3）提高硬件的采樣精確度和防抖精度。可以從編制的軟件著手，來防止區(qū)外故障切除時(shí)對(duì)保護(hù)造成的誤動(dòng)。

3、110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)維策略

3.1正常狀態(tài)下智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)維策略

智能變電系統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于智能電網(wǎng)來言意義非凡。它是確保電網(wǎng)正常工作、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。所以在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)工作正常的情況下，技術(shù)管理人員也要注意繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)維管理。運(yùn)行維護(hù)管理人員需要充分掌握繼電保護(hù)系統(tǒng)中的組成成分和二次回路工作原理。并基于其運(yùn)行的規(guī)程，及時(shí)對(duì)二次回路和保護(hù)設(shè)備進(jìn)行巡檢和檢查。

3.2繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的運(yùn)維策略

3.2.1開關(guān)拒合故障

①由于承載該開關(guān)的線路出現(xiàn)相間短路問題；②由于開關(guān)的節(jié)點(diǎn)焊死或合閘卡住不能恢復(fù)其位置等故障造成。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行合閘時(shí)沖擊電流對(duì)設(shè)備會(huì)造成一定影響。當(dāng)開關(guān)剛剛開始啟用時(shí)，沖擊電流受較小的供電負(fù)荷影響也比較小，保護(hù)裝置無法起到作用；隨著使用時(shí)間的增長，供電負(fù)荷也不斷增長，導(dǎo)致沖擊電流逐步增大，當(dāng)電流值達(dá)到開啟保護(hù)裝置的臨界點(diǎn)時(shí)，開關(guān)就會(huì)拒合。所以只要將其運(yùn)行方式稍作改變，沖擊電流就可以有效減小，此時(shí)開關(guān)就可以順利合閘。

3.2.2低壓側(cè)近區(qū)故障

該故障是由于短路現(xiàn)象導(dǎo)致大電流沖刷變壓器，使變壓器的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低，最終損傷變壓器。并且低壓側(cè)近區(qū)斷路現(xiàn)象還有可能破壞變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以為了保護(hù)變壓器的功能完整性，就需要解決處理低壓側(cè)近區(qū)故障。要先解決這個(gè)問題需要在低壓側(cè)增加合適的過流保護(hù)裝置，該設(shè)備需要具有限流速斷功能，這樣可以充分進(jìn)行低壓出線速斷。添加限時(shí)速斷功能可以在低壓側(cè)母線出現(xiàn)問題甚至出線近區(qū)出現(xiàn)問題時(shí)，并且斷路器和速斷保護(hù)都沒有反應(yīng)的情況下，及時(shí)地做出反應(yīng)，并快速解決問題。

結(jié)束語

綜上，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)維工作中，一些問題依然存在，繼電保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)工作人員要對(duì)運(yùn)行維護(hù)上的一些問題進(jìn)行深入分析探討，并積極研究適合的解決方案。本文主要是對(duì)110kV智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)維常見問題進(jìn)行分析與解決，并提出了一些常見運(yùn)維策略，望以此可以給相關(guān)運(yùn)維管理方面的工作提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中國石油化工股份有限公司天津分公司電儀中心電力調(diào)度）