变电站继电保护问题研究

变电站继电保护问题研究

冯翔

广东天能电力设计有限公司广东佛山528100

摘要：随着计算机与人工智能技术的发展，继电保护一定会向综合自动化技术方向发展。变电站继电保护出现的问题则会严重威胁到电网的安全稳定。本文对变电站中继电保护的常见问题进行了分析。

关键词：智能变电站；继电保护；配置原则；检测内容

引言：在中国，因为本身条件所限，在电力系统变电运行中又受到很多条件或者原因的限制，小小的运行设备的故障，都将会引发大面积停电，导致严重的经济损失。所以，要注重对变电站的继电保护工作，不但可以保证电力系统的安全和稳定运行，还可以推动社会生产，满足人们平常生活的需求。只有深入分析存在的问题，并找寻相关的解决对策，才可以保证变电站的电力系统运行的安全性与稳定性，才可以有效推动经济社会的持续、迅速、健康发展。

1、变电站继电保护的发展史

二十世纪初期，继电器才在电力系统的保护中普遍运用，因此，从这个时期开始，能够说是继电保护技术的开端。1927年前后，产生一种运用高压输电线上高频载波电流传送与对比输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。二十世纪五十年代，产生了微波保护，它是由于微波中继通讯技术开始运用于电力系统而产生的一种继电保护装置，随后，行波保护装置又诞生了。到了现代，电力系统变电站继电保护技术已经比较稳定成熟，构造上也有了比较大的进步，通过了晶体管保护到集成式电路到微机式。

2、10kV线路保护TA饱和问题

2.1TA饱和对保护的影响

10kV线路出口处通常都相对小的短路电流，尤其是农网中的变电所，它们常常远离电源，相对大的系统阻抗。对于相同线路，会随着系统规模和运行方式不一样而不一样的是出口处短路电流大小。随着持续扩大的系统规模，会随之变大l0kV系统短路电流，TA一次额定电流能够达到几百倍，系统中原有部分可以正常运行、变比小的TA也许就饱和；此外，短路故障是一个暂态经过，非周期分量在短路电流中会含很多，TA饱和又进一步加速。在10kV线路短路时，因为TA饱和，感应到二次侧非常小或近乎于零的电流，让保护装置拒动，要由母联断路器或主变后备保护来切除故障，不仅把故障时间延长了，扩大故障区域，危害到供电可靠性，并且严重影响到运行设备的安全。

2.2防止TA饱和的办法

防止TA饱和关键从2个方面开始，首先是在选取TA时，变比不可以选得过小，线路短路时TA饱和问题要思虑周到，通常10kV线路保护最好大于300／5的TA变比。另外要尽量减少TA二次负载阻抗，尽量防止保护与计量共用TA，把TA二次电缆长度缩短和二次电缆截面加大；对于自动化综合变电所，10kV线路尽可能选用保护测控合一的产品，并就地安装在控制屏上，这样可以使二次回路阻抗有效减小，避免TA饱和。

3、设备选型问题

3.1零序电流保护

对零序的保护只需要应用通用定时比较器T1，这种比较器是事件管理器EVA中的一项，同时实施持续增加与计算数据模式就可以了。PFC部分的系统程序是，在主程序开机后或者复位后，首先对系统实施初始化。别的初始化还有变量初始化、事件管理器和中断实施初始化。中断程序关键是对整流电压和电感电流实施输入与输出。对这些模拟信号实施采样，同时实施A/D转换。最后实施电压环路的调节。当超过110kV电压时，单项接地情况的产生率非常高，占到总故障的80%以上。零序电流的作用就是及时排除与处理这些单相接地情况的产生，保证线路的正常运行。

3.2母线电压实施切换问题

①用加电压检验的方式来检验基点保护部分，假如一旦出现PT断线的状况，则马上发出光字或遥信，把故障判断的准确性提高。这样能够使修复的速度与效率提高，在最快的时间内尽量恢复电流与电压，尽量降低继电保护部分误动的概率。

②时间继电器要开启电压继电器来控制，这样能够避免备用电源自投设备发生误动的状况。详细做法是实施绕过备用电源自投设备，闭锁备自投在复归时间后再实施。由时间继电器的触点发出的是备用电源的自投设备闭锁信息，检修人员接到信息后再经过遥信的形式对外发出通知。这样一来备用电源自投设备误动的概率就可以获得有效的控制。

③在高压变电站内，具备分开的PT二次电压自动开关相位设置，三相电压通常状况下不会发生同时断开的状况。此时要依据下面根据来判断PT断线：小于母线电压的整定电压值、整定电压值大于母线电压值或者整定电压值大于母线电压、整定电压值小于母线电压值。假如满足上面的状况，则要把备用电源自投设备闭锁起来。

3.3变电站的后台体系问题

设计变电站自动化中，最容易忽视后台系统的部分细节问题。需要实施输出的电流与寄存器值和占空比的计算，同时形成PAM信号控制开关。在操作正常的状况下，直接由变电站供电，电源电流变成后备电源。在对逆变器进行选取时，需要在500～1000VA中间进行逆变器容量大小的选择，这样就能够处理后台监控常常会发生的问题并且也可以稳定电源电压，确保整个系统运行的可靠性与安全性。

4、站内继电保护的测试检验

电网安全稳定运行的第一道防线是继电保护，一定要遵循可靠性、选择性、速动性、灵敏性的原则。因为智能变电站中，电子式互感器取代了电磁式互感器，智能单元也加装在了变压器、断路器等一次设备，全由光纤替代之前保护装置和外界的连接介质，全由网络化的设备传递信息。针对这样的改变一定要提出智能变电站保护设备的测试方案。因为没有产生改变的保护装置，只是信息的传递形式改变了，所以保护的逻辑作用检验与之前相同，能够沿用之前成熟的检测规范。针对改变的部分提出新的测试方法，关键有下面几点。

(1)之前输入保护装置的电压、电流模拟量由来自合并器的光数字信号取代。陈旧的保护测试仪只可以输出模拟量，而现在已有光数字保护测试仪，能够用光数字保护测试仪直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的，之前的零漂、采样精度检测程序能够省略。但一定要思考有跨间隔数据要求的保护装置在不一样间隔间传输数据时，到达时间的同步性，如果不确定或相对大差距，保护装置的要求将非常难得到满足。

(2)在一二次设备一样的条件下，对比陈旧保护接点直接跳闸形式，智能变电站继电保护使用GOOSE报文通过通信网络给智能终端发跳闸命令。使用GOOSE网络，继电保护经过网络输送跳闸与相互中间的开启闭锁信号，对比陈旧回路方式，其可靠性关键展现在可靠的网络与扩建运行检修的安全性上。

(3)之前由基于GOOSE协议的网络输送完成保护装置输出的各类信号。24V或者220V的直流电信号不再是陈旧的开入、开出量，代之以优先级别有差异的GOOSE报文。能经过整组传动试验来对保护装置输入、输出信号的正确性与实时性进行验证。

结语

随着电力系统的快速发展与计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面对着进一步发展的趋势。其发展将产生原理突破与运用革命,由数字时代发展到信息化时代,跨入到自动化综合水平。这对继电保护工作者提出了巨大的任务,也开辟了活动的广阔天地。

参考文献：

[1]王勇.变电站中主设备继电保护的实践运用分析[J].企业导报，2012，（11）：253-254.

[2]马志刚.浅探变电站继电保护的故障处理策略[J].科技创新与应用，2013，（20）：158-159.