750 kV智能變電站的繼電保護配置分析

李 戈

（陜西省電力公司檢修公司， 陜西 西安 710075）

引言

智能變電站的建設能夠提高電力系統(tǒng)的供電質量與效率，而保障智能變電站與電力系統(tǒng)穩(wěn)定運轉則需要對繼電保護進行合理配置，確保繼電保護裝置能夠對相關故障進行自動識別，且及時正確地進行處理，有效保障電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。

1 750 kV智能變電站的組網(wǎng)方式與繼電保護配置分析

1.1 組網(wǎng)方式

智能變電站的組網(wǎng)方式實際指的是智能變電站的結構，其中三層兩網(wǎng)則是較為典型的智能變電站結構，其中包括過程層、間隔層與站控層。具體來講，過程層包含斷路器、變壓器等一次設備以及獨立的智能電子裝置，其作用在于完成二次系統(tǒng)與一次設備功能；間隔層則包含二次子系統(tǒng)的安全裝置、微機保護裝置等二次設備，主要負責對數(shù)據(jù)信息的間隔以及對傳感器、控制器通信的利用，發(fā)揮繼電保護的作用[1-2]；站控層則主要負責對數(shù)據(jù)信息的保護工作，包含監(jiān)控系統(tǒng)、對時系統(tǒng)與通信系統(tǒng)。結合750 kV智能變電站的組網(wǎng)方式來看，其主要負責站控層各設備與間隔層之間的信息文件傳送，而過程層則充當網(wǎng)絡交換機的功能，實現(xiàn)過程層裝置與間隔層的設備通信。

1.2 繼電保護配置

1）過程層配置。在750 kV智能變電站中，快速跳閘主保護措施由過程層保護配置實現(xiàn)，比如電力線路中的母線、變壓器的差動與縱聯(lián)保護等，而繼電保護中的后備保護便會轉移到變電站層的集中保護設備中。大量工作實踐可知，這一處理手段能夠促使過程層在展開保護設計時變得更為簡單，后備保護便可實現(xiàn)一定的簡化，硬件設備則無需太過復雜。過程層在繼電保護過程中，其整體主保護定值較為固定，即便電網(wǎng)運行模式會出現(xiàn)變動，這一定值也不會改變[3]。

2）主變壓器保護配置。針對智能變電站中主變壓器的繼電保護配置，則需要結合750 kV電壓的實際情況去設計具體的保護配置方案。一般來講，750 kV的智能變電站變壓器保護應當采取雙重化配置方案，即針對變壓器的每一測合并單元MU進行雙重化的配置連接，進而實現(xiàn)主變壓器的主后備保護與后后備保護功能。

3）線路保護。線路保護作為保護測控裝置，應當具備完善的保護、測算、管控與監(jiān)視等功能，不僅能夠為電力系統(tǒng)的保護管控提供完整的保護模式，還能確保高低壓電網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。因此，智能變電站電力系統(tǒng)中的線路繼電保護配置則會選擇縱聯(lián)差動為主保護系統(tǒng)，后備保護裝置選擇集中式保護裝置。針對單斷路器方式的主接線和線路保護裝置，則會采取主保護系統(tǒng)的對側線路保護與光纖通信口保護裝置通信，進而實現(xiàn)縱聯(lián)保護的功能。

4）母線保護。整個電力系統(tǒng)中對于母線的保護極為關鍵，總線作為電力系統(tǒng)中設備傳輸與分配的重要組成，倘若總線電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會直接影響到所有相連接的設備運行安全性，極有可能導致大面積停電或是設備受損，造成電力系統(tǒng)的直接損害。而電力系統(tǒng)技術快速發(fā)展，整個電網(wǎng)電壓水平不斷提升，母線保護的靈敏度、可靠性、及時性都有了更高的要求。對于750 kV智能變電站中的母線保護配置而言，應裝設能快速而有選擇性地切除故障的母線保護，對于3/2斷路器的接線方式，每組母線宜裝設兩套母線保護。

2 750 kV智能變電站中繼電保護配置存在的問題及具體保護措施

2.1 750 kV智能變電站中繼電保護問題

實際上，所謂的繼電保護即是智能變電站對于電流的速斷保護，而電流的速斷保護則是在電力系統(tǒng)最大運行工況之下，有效利用系統(tǒng)線路末端三相短路電流。通常來講，會取電力系統(tǒng)中最小的動作電流值，原因在于速斷電流靈敏度的問題，然而當電力系統(tǒng)阻抗較大時，動作電力便會取更小值[4]。倘若忽略電流速斷對整定過程的影響，那么配電變電站運行中產(chǎn)生的電流會超過速斷保護值，導致跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)。一般來講，智能變電站的二次回路出現(xiàn)故障的概率較高，原因就在于該環(huán)節(jié)的繼電保護裝置與眾多回路相關，并且接線極為復雜。同時，在對相關裝置進行運維檢測時，會對二次回路的接線有所忽略，所以也就導致二次回路接線故障頻繁發(fā)生。

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐步擴大，許多智能變電站的電力系統(tǒng)中的短路電力也在不斷變化，倘若在配電與變電出口出現(xiàn)短路，會造成電流數(shù)值異常提升，甚至會超過額定電流數(shù)值的上百倍。而通常情況下出現(xiàn)短路電流數(shù)值越高，電流互感器的誤差便越大，進而導致電流速斷保護的靈敏度下降而無法完成相關指令操作。

2.2 750 kV智能變電站繼電保護配置的保護措施

1）復合電壓過電保護。在部分無法達標的智能變電站的電力系統(tǒng)當中，一般會采用變壓器或是過電保護去實現(xiàn)對復合電壓的過電保護功能。具體來講，其工作原理便是當電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱電流短路狀況，則會觸發(fā)電流繼電器工作，而此時保護裝置內的閉合觸頭便會打開，造成低壓繼電器失壓，之后閉合觸頭再次閉合，中間繼電器恢復工作。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障，由于在短路的瞬間會出現(xiàn)極大短時負序電壓，從而出現(xiàn)電壓繼電器失壓情況，電力系統(tǒng)中度蓄電壓消失之后閉合觸頭則會閉合，所以促使繼電保護配置中的電壓元器件的靈敏度得以提升[5]。

2）電壓限定延時過電保護。外部短路問題在智能變電站的電力系統(tǒng)當中時有發(fā)生，進而出現(xiàn)的過電現(xiàn)象會導致過負荷電流出現(xiàn)，嚴重降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。雖然從數(shù)值來看，與一般額定電流并無太大差異，但當電力系統(tǒng)外部發(fā)生故障時，發(fā)電機的過電保護裝置便會發(fā)出跳閘指令；當電力系統(tǒng)發(fā)生過負荷故障，電力系統(tǒng)的繼電保護裝置同樣會給出相應的指令動作。所以，在配置智能變電站的繼電保護裝置時，會將部分低電壓元器件引入到電流保護系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)對故障成因的更好區(qū)分。

3 結語

隨著智能電網(wǎng)與變電站的大力推廣，繼電保護也遇到了新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，需要不斷突破瓶頸，在原先的配置與功能方面進行提升?，F(xiàn)如今越來越多先進技術在咨詢服務能力的繼電保護系統(tǒng)中得到運用，不僅能夠縮短繼電保護裝置的故障反應時間，還能大大提升電力系統(tǒng)的安全性。由此看來，未來我國針對智能變電站的建設投入會更大，也就表明智能變電站的繼電保護配置勢必要迎來新的提升，電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性同樣會有質的飛躍。