智能變電站繼電保護裝置的改進設計

楊志學 國網天津電力城南供電公司

當前各國為解決能源安全和環境保護的問題，大力發展智能電網。變電站作為智能電網的基礎，是實現電能傳輸、分配的關鍵系統。而且，電網的各種關鍵設備均置于變電站內，可見變電站的可靠性很大程度上決定了電網運行的安全性。因此，對與智能電網相對應的智能變電站提出了更高的要求和挑戰。為提升智能變電站的可靠性，本文對其涉及的繼電保護技術和保護裝置進行了優化設計。

一、加強智能化變電站繼電保護

由于科技的不斷進步，智能變電站通過運用自動化系統，不僅會提高系統的安全性能，而且能夠顯著降低建設成本。結合智能化變電站運行特點得知，通過加強繼電保護調試和應用，能夠滿足電力系統的安全可靠運行需求。通過加強智能變電站繼電保護調試，可以幫助技術人員快速找到變電站中存在的故障問題，并及時進行改進，顯著提高電力線路檢修水平。另外，通過提高變電站的智能化水平，能夠確保電力系統中的故障得到快速處理，減輕技術人員的工作壓力。因為變電站內部結構特別復雜，通過做好繼電保護調試工作，能夠幫助技術人員合理確定電力系統故障影響范圍，并有針對性地進行處理。

二、智能變電站繼電保護裝置方案

（一）主變配置

1.單套主變保護配置

因為具備高可靠性和快響應的特點，因此變壓器保護可以分為兩個部分：第一部分為主保護，使用差動保護，同時考慮到對速率要求比較高，所以變壓器各電壓等級側智能終端和合并單元的連接方式采用光纖；第二部分為后備保護，保護裝置采用各電壓等級側后備保護合一裝置，與主保護類似，使用光纖將各電壓等級側的智能終端和MU相連接。由光纖搭建的網絡具備了穩定性高，靈敏度高的特點，同時，選擇直采直跳的方式，不經過以太交換機，而是點對點式進行采樣信號和跳閘信號的采集和傳輸，實現了主變保護器繼電保護同步采樣和快速響應的要求。MU接入方式為現場一次配置，且使用硬接線方式將智能終端和開關相連接。在低電壓等級側，采用MU和智能終端一體化配置；在高電壓等級側需要獨立的MU配置。主變保護的后備保護的主要保護對象是在母聯以及分段開關，因此也可以作為變電站母線保護的后備保護。直接采樣直接跳閘的方式優點為縮小空間，減少多余的硬件配置。對于低壓側采用網絡跳閘的方式可以避免GOOSE網絡造成網絡冗余的麻煩。主變保護的動作命令通過GOOSE網絡傳輸，中低壓側的分段母聯通過光纖連接。

2.雙重化主變保護配置

當接線方式為雙母線接線形式時，不同電壓等級側的智能終、合并單元采用雙配套裝置，即雙重化保護保護配置。為了實現非電量保護從而實現非電量時延，采用直接電纜跳閘的方式。為了使每套裝置都實現主保護和后備保護、各電壓等級側配置符合雙重化標準，所以配置了雙重化標準的變壓器。與單套配置保護類似，對主單元和子單元進行分布式保護，利用斷路器通過直接采樣直接跳閘的方式實現主變保護，通過GOOSE網絡對故障指令進行快速傳輸，傳達至過程層。

（二）繼電保護裝置的改進

1.復壓閉鎖判據的優化

當繼電保護裝置的主變低后備保護裝置在低壓側開關閉合時，其對應的過流保護經復壓閉鎖。由于變電站低壓側開關處于未閉合的狀態，從而使得繼電保護裝置中僅有高壓側作為復壓開入。因此，當低壓側的母線出現故障時，導致高后備過流保護功能的失效。針對主變電站后備保護裝置的誤動作和效果問題，需將繼電保護裝置中復壓閉鎖的判定依據進行優化。綜合分析，在繼電保護裝置的開關位置加入復壓閉鎖的判據，從而能夠避免由于開關閉合信號的誤傳導致保護裝置的誤動作或者失效。

2. CT斷線故障閉鎖保護裝置的優化

針對CT斷線故障時繼電保護裝置的被保護電氣元器件出現故障，從而導致繼電保護裝置失效的問題，通過研究繼電保護裝置失效的原因，針對CT斷線的故障，對故障信息分析后采用軟壓板控制，從而保證作業人員能夠根據電網的實時需求完成對整定計算結果的取舍，從而做出正確的動作指令。

（三）二次回路故障調試

變電站繼電保護系統的二次回路主要用于監測、調整、控制電力系統運行狀態，及時反饋電力系統監測結果，為調試人員和管理人員提供精準的決策依據，實現區域電網系統的安全、可靠運行。二次回路一般由元器件、繼電器、測量回路、操作電源回路等重要構件組成，一旦出現故障，將干擾整個電力系統的運行狀態，因此要加大對繼電保護系統二次回路的故障調試力度。

（四）加強裝置質量檢驗

智能變電站繼電保護系統的復雜性較高，越大規模的供電系統的繼電保護裝置維修檢驗越復雜，在智能化的設備環境下繼電保護裝置仍然存在較大的故障率。因此，應當在最初選購、安裝、檢測繼電保護設備時采用科學的方法。有效防止各種風險因素的發生。首先，在檢查繼電保護裝置時應當加大設備靈敏性、安全性、覆蓋選擇性的檢查，把保證繼電保護設備的可靠性作為第一要素。其次，在繼電保護設備安裝完成時和初期調試時進行設備性質和質量檢查。最后，降低智能變電站繼電保護系統運行故障率，防止繼電保護裝置停擺。如果需要對繼電保護裝置定值更新，以及出現二次回路的現象，應再次進行質量檢驗有效避免故障發生。

三、結束語

智能變電站是電網系統變電站的發展趨勢，在實際應用中智能變電站由于繼電保護裝置設計不合理導致其經常發生誤動作或者失效。因此，需對繼電保護裝置進行改進設計，以提升保護裝置的可靠性，進而確保電網運行的穩定性。經對繼電保護裝置優化設計后，其誤動作次數、失效次數均降為0次，報警正確率、動作正確率和主網電壓合格率均為100%。即，優化后的繼電保護裝置能夠極大地提升變電站運行的可靠性，繼而確保電網供電的合格率為100%。