智能變電站繼電保護裝置的改進設(shè)計

楊志學 國網(wǎng)天津電力城南供電公司

當前各國為解決能源安全和環(huán)境保護的問題，大力發(fā)展智能電網(wǎng)。變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)電能傳輸、分配的關(guān)鍵系統(tǒng)。而且，電網(wǎng)的各種關(guān)鍵設(shè)備均置于變電站內(nèi)，可見變電站的可靠性很大程度上決定了電網(wǎng)運行的安全性。因此，對與智能電網(wǎng)相對應的智能變電站提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。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(shù)和保護裝置進行了優(yōu)化設(shè)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(tǒng)，不僅會提高系統(tǒng)的安全性能，而且能夠顯著降低建設(shè)成本。結(jié)合智能化變電站運行特點得知，通過加強繼電保護調(diào)試和應用，能夠滿足電力系統(tǒng)的安全可靠運行需求。通過加強智能變電站繼電保護調(diào)試，可以幫助技術(shù)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(tǒng)中的故障得到快速處理，減輕技術(shù)人員的工作壓力。因為變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)特別復雜，通過做好繼電保護調(diào)試工作，能夠幫助技術(shù)人員合理確定電力系統(tǒng)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(cè)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(cè)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(cè)的智能終端和MU相連接。由光纖搭建的網(wǎng)絡(luò)具備了穩(wěn)定性高，靈敏度高的特點，同時，選擇直采直跳的方式，不經(jīng)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(xiàn)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(xiàn)場一次配置，且使用硬接線方式將智能終端和開關(guān)相連接。在低電壓等級側(cè)，采用MU和智能終端一體化配置；在高電壓等級側(cè)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(lián)以及分段開關(guān)，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(yōu)點為縮小空間，減少多余的硬件配置。對于低壓側(cè)采用網(wǎng)絡(luò)跳閘的方式可以避免GOOSE網(wǎng)絡(luò)造成網(wǎng)絡(luò)冗余的麻煩。主變保護的動作命令通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸，中低壓側(cè)的分段母聯(lián)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(cè)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(xiàn)非電量保護從而實現(xiàn)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(xiàn)主保護和后備保護、各電壓等級側(cè)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(xiàn)主變保護，通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)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(jù)的優(yōu)化

當繼電保護裝置的主變低后備保護裝置在低壓側(cè)開關(guān)閉合時，其對應的過流保護經(jīng)復壓閉鎖。由于變電站低壓側(cè)開關(guān)處于未閉合的狀態(tài)，從而使得繼電保護裝置中僅有高壓側(cè)作為復壓開入。因此，當?shù)蛪簜?cè)的母線出現(xiàn)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(jù)進行優(yōu)化。綜合分析，在繼電保護裝置的開關(guān)位置加入復壓閉鎖的判據(jù)，從而能夠避免由于開關(guān)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(yōu)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(xiàn)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(yè)人員能夠根據(jù)電網(wǎng)的實時需求完成對整定計算結(jié)果的取舍，從而做出正確的動作指令。

（三）二次回路故障調(diào)試

變電站繼電保護系統(tǒng)的二次回路主要用于監(jiān)測、調(diào)整、控制電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時反饋電力系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果，為調(diào)試人員和管理人員提供精準的決策依據(jù)，實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)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(gòu)件組成，一旦出現(xiàn)故障，將干擾整個電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，因此要加大對繼電保護系統(tǒng)二次回路的故障調(diào)試力度。

（四）加強裝置質(zhì)量檢驗

智能變電站繼電保護系統(tǒng)的復雜性較高，越大規(guī)模的供電系統(tǒng)的繼電保護裝置維修檢驗越復雜，在智能化的設(shè)備環(huán)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(shè)備時采用科學的方法。有效防止各種風險因素的發(fā)生。首先，在檢查繼電保護裝置時應當加大設(shè)備靈敏性、安全性、覆蓋選擇性的檢查，把保證繼電保護設(shè)備的可靠性作為第一要素。其次，在繼電保護設(shè)備安裝完成時和初期調(diào)試時進行設(shè)備性質(zhì)和質(zhì)量檢查。最后，降低智能變電站繼電保護系統(tǒng)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(xiàn)二次回路的現(xiàn)象，應再次進行質(zhì)量檢驗有效避免故障發(fā)生。

三、結(jié)束語

智能變電站是電網(wǎng)系統(tǒng)變電站的發(fā)展趨勢，在實際應用中智能變電站由于繼電保護裝置設(shè)計不合理導致其經(jīng)常發(fā)生誤動作或者失效。因此，需對繼電保護裝置進行改進設(shè)計，以提升保護裝置的可靠性，進而確保電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。經(jīng)對繼電保護裝置優(yōu)化設(shè)計后，其誤動作次數(shù)、失效次數(shù)均降為0次，報警正確率、動作正確率和主網(wǎng)電壓合格率均為100%。即，優(yōu)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(wǎng)供電的合格率為100%。