對(duì)智能變電站繼電保護(hù)配置的分析

孫仝

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局

摘要：隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的智能電網(wǎng)技術(shù)以及智能電氣設(shè)備都取得了較大的發(fā)展，在技術(shù)上取得了突破新的進(jìn)步。就目前我國的電力發(fā)展形勢(shì)而言，智能變電站已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的變電站，成為變電站發(fā)展和改革的一種趨勢(shì)。由于繼電保護(hù)裝置是智能變電站中一個(gè)非常重要的組成部分，因此對(duì)繼電保護(hù)配置的研究也成為了人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，本文筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能變電站的繼電保護(hù)配置的相關(guān)問題進(jìn)行探討和研究，希望能對(duì)相關(guān)方面的研究和發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)配置；整定計(jì)算；最小靈敏度系數(shù)

1.前言

電力行業(yè)與人們的日常生活以及社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，因此是國民經(jīng)濟(jì)中支柱產(chǎn)業(yè)之一。所以，通過采取一定的措施和手段，保證輸變電系統(tǒng)保持一種穩(wěn)定、安全的運(yùn)行狀態(tài)至關(guān)重要?，F(xiàn)代社會(huì)，人們對(duì)電力的需求不斷加大，同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求也對(duì)電力行業(yè)提出了更高的要求，所以智能變電站的提出了發(fā)展可以說是一種良好的趨勢(shì)，因?yàn)檫@是我國電力行業(yè)走向智能化、信息化和數(shù)字化的一個(gè)重要標(biāo)志。但是智能變電站在運(yùn)行的過程中很大程度上都依賴于其內(nèi)部的繼電保護(hù)配置，可以說沒有繼電保護(hù)配置，就沒有智能變電站，因此，只有做好智能變電站的繼電保護(hù)配置的維護(hù)工作，不斷的加強(qiáng)繼電保護(hù)配置工作的水平，這樣才能保證整個(gè)智能變電站的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.智能變電站的繼電保護(hù)配置概述

繼電保護(hù)配置，是智能變電站中一個(gè)非常重要的組成部分，這一配置在保證智能變電站的正常運(yùn)行以及提高整個(gè)智能變電站的整體運(yùn)行效率上起著無可替代的作用。正是因?yàn)槔^電保護(hù)配置獨(dú)一無二的作用，所以我們才在繼電保護(hù)配置實(shí)際運(yùn)行的過程中不斷的引入智能化的理念，從而使得智能變電站中的繼電保護(hù)配置不斷發(fā)展為智能化配置。

智能變電站，顧名思義，就是采取先進(jìn)的、具備可靠性和集成環(huán)保性的智能化設(shè)備，并且結(jié)合數(shù)字化系統(tǒng)，為變電站注入新型的信息化思想，然后對(duì)整個(gè)變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、有效的采集、儲(chǔ)存、測(cè)量、分類以及控制等，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化，實(shí)現(xiàn)信息共享。智能變電站在我國的提出和發(fā)展，注定為我國的電力企業(yè)的進(jìn)步注入了一股新鮮的動(dòng)力，但是由于我國的智能變電站的起步較晚，因此，我國智能變電站的建設(shè)還處于一個(gè)研究和發(fā)展階段，但是目前，智能變電站在運(yùn)行過程中的層級(jí)性已經(jīng)清晰的呈現(xiàn)出來了。

通常而言，智能變電站包括三層，分為過程層、間隔層以及變電站控制層。其中，一次設(shè)備以及各種智能化的組件構(gòu)成了過程層，過程層主要擔(dān)任整個(gè)變電站的電能分配以及電力的變換傳輸工作；間隔層主要負(fù)責(zé)變電站數(shù)據(jù)的傳輸；控制層主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)以及其它幾個(gè)系統(tǒng)的控制，通過對(duì)電力系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控等工作。而繼電保護(hù)配置存在于這三個(gè)層之間的任一層，是對(duì)這幾個(gè)層進(jìn)行配置，進(jìn)而保證這些層都可以運(yùn)行在一種高效而穩(wěn)定的狀態(tài)之中，下面，筆者對(duì)繼電保護(hù)配置進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

3.智能變電站繼電保護(hù)的主要任務(wù)

智能變電站的繼電保護(hù)配置的任務(wù)會(huì)根據(jù)變電站的運(yùn)行情況有不同的分類。（1）按照保護(hù)對(duì)象分類，則繼電保護(hù)的主要任務(wù)主要由以下兩個(gè)部分組成：輸電線路和主設(shè)備保護(hù)。在這兩個(gè)任務(wù)中，主設(shè)備主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器以及電容器；（2）按保護(hù)功能分類，導(dǎo)致智能變電站出現(xiàn)故障的原因是多方面的，包括內(nèi)部原因和外部原因等，因此，根據(jù)保護(hù)功能的不同，繼電保護(hù)可以分為短路故障保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)。其中，在繼電保護(hù)中其主導(dǎo)作用的是短路故障保護(hù)，又被稱之為主保護(hù)、設(shè)備保護(hù)；異常運(yùn)行保護(hù)根據(jù)異常情況的不同被分為電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)等[1]；（3）按裝置結(jié)構(gòu)分類，主要分為數(shù)字保護(hù)、信號(hào)保護(hù)、計(jì)算保護(hù)等，總體而言，可以分為模擬式保護(hù)和數(shù)字式保護(hù)兩個(gè)類別。其中，機(jī)電型保護(hù)裝置、晶體型保護(hù)裝置以及集成電路型保護(hù)裝置等都屬于模擬式保護(hù)；而微型計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置、微處理保護(hù)裝置等都屬于數(shù)字式保護(hù)；（4）按動(dòng)作原理分類，按照動(dòng)作原理進(jìn)行分類是從專業(yè)電力理論原理的角度出發(fā)的，主要分為過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、載波保護(hù)等。

從這些分類方法中我們可以看出繼電保護(hù)的多樣性和復(fù)雜性，因此對(duì)繼電保護(hù)配置的研究仍然需要很長的路要走，還需要我們進(jìn)行不斷的探索和研究。

4.繼電保護(hù)配置的整定計(jì)算

繼電保護(hù)配置在運(yùn)行的過程中，適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的能力是有限的，因此我們需要對(duì)各種繼電保護(hù)給出一個(gè)整定值，編制出一個(gè)整定方案，整定方案一般而言都是按照電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)或是設(shè)備來編制的，同時(shí)，還需要按照繼電保護(hù)的功能進(jìn)行方案劃分。由于電力系統(tǒng)的運(yùn)行不是一成不變的，所以繼電保護(hù)方案也要按照電力系統(tǒng)的變化而進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，如果繼電保護(hù)配置的運(yùn)行情況超出了預(yù)訂的適應(yīng)范圍，那么我們就需要對(duì)全部或是部分的繼電保護(hù)配置進(jìn)行重新的鎮(zhèn)定計(jì)算，編制出一個(gè)新的鎮(zhèn)定方案，以滿足電力系統(tǒng)的新的運(yùn)行需求。

因此我們?cè)谶@里就提到一個(gè)概念：繼電保護(hù)靈敏性，繼電保護(hù)靈敏性是指繼電保護(hù)裝置對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的反映能力。我們通常用繼電保護(hù)靈敏性來反映繼電保護(hù)配置對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的適應(yīng)程度，通常用最小靈敏度系數(shù)來表示：

Kr=Ik/KgTKTKiIsb*r≥1.5[2]

其中，Kr代表繼電保護(hù)配置的靈敏度；Ik代表智能變電站二次側(cè)出口處最小兩相短路電流，A；KgT代表變壓器的組別系數(shù)，KT代表變壓器的變壓比；Ki代表高壓配電箱電流互感器的變流比；Isb*r代表瞬時(shí)過流繼電器工作電流。通過公式，我們可以計(jì)算出繼電保護(hù)配置的最小靈敏度系數(shù)。

線路繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算

保護(hù)分類 保護(hù)類型 組成元件 計(jì)算條件 最小靈敏度系數(shù)

帶方向的電流或電壓保護(hù) 零序、負(fù)序方向元件 按被保護(hù)區(qū)末端金屬性短路計(jì)算 2

發(fā)電機(jī)、變壓器、線路及電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 差電流元件 按被保護(hù)區(qū)末端金屬性短路計(jì)算 2

主保護(hù) 平行線路橫差方向和電流平衡保護(hù) 電壓或電流啟動(dòng)元件 電路兩側(cè)未斷開前，其中一側(cè)保護(hù)按線路中性點(diǎn)金屬性短路計(jì)算 2

母線完全差動(dòng)保護(hù) 差電流元件 按金屬性短路計(jì)算 2

距離保護(hù) 距離啟動(dòng)元件 按被保護(hù)區(qū)末端金屬性短路計(jì)算 1.5

距離測(cè)量元件 1.3

電流保護(hù)和電壓保護(hù) 電流和電壓元件 按被保護(hù)區(qū)末端金屬性短路計(jì)算 1.5

母線不完全差動(dòng)保護(hù) 差電流元件 按金屬性短路計(jì)算 1.5

平行線路橫差方向和電流平衡保護(hù) 電流元件 線路一側(cè)斷開后，按另一側(cè)對(duì)端金屬性短路計(jì)算 1.5

主保護(hù)的個(gè)別元件 中性點(diǎn)非直接接地保護(hù) 電流元件 按被保護(hù)區(qū)末端金屬性短路計(jì)算 1.5

距離保護(hù) 負(fù)序或零序增量啟動(dòng)元件 按被保護(hù)區(qū)末端金屬性短路計(jì)算 4

平行線路橫差方向保護(hù) 零序方向元件 線路兩側(cè)均為斷開前，其中一側(cè)按保護(hù)線路中間金屬性短路計(jì)算 4

線路一側(cè)斷開后，另一側(cè)保護(hù)按對(duì)側(cè)金屬性短路計(jì)算 2.5

后備保護(hù) 電流保護(hù)和電壓保護(hù) 電流、電壓元件 按相鄰電力設(shè)備和線路末端金屬性短路計(jì)算 1.2

該表中的靈敏度系數(shù)即為電力系統(tǒng)在不同的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行條件之下所需的繼電保護(hù)設(shè)備的最小靈敏度系數(shù)[3]。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文筆者主要對(duì)智能變電站的繼電保護(hù)配置進(jìn)行了分析了研究。在智能變電站運(yùn)行的過程中，繼電保護(hù)配置起到了保駕護(hù)航的作用，同時(shí)繼電保護(hù)配置也對(duì)提高變電站的運(yùn)行效率起到非常重要的影響，目前國內(nèi)對(duì)這方面的研究仍不是很成熟，因此還需要我們進(jìn)行更深入的、進(jìn)一步的探索和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鋒，謝俊，蘭金波，夏玉裕，錢國明.智能變電站繼電保護(hù)配置的展望和探討[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，02：122-126.

[2]解曉東.智能變電站繼電保護(hù)配置分析[D].山東大學(xué)，2013.

[3]王同文，謝民，孫月琴，沈鵬.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，06：58-66.