吉林省新聞出版廣電局六六一臺(tái) 張大偉

0.引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)于電力資源的需求量呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢，這促使電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，同時(shí)也對(duì)供電安全及供電質(zhì)量提出了更高的要求。變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著十分關(guān)鍵的影響力。在變電站設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行過程中，二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的內(nèi)容，對(duì)于整個(gè)變電站甚至電力系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行都起著關(guān)鍵性的作用。然而就目前我國變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程來看，有些裝置尤其是二次繼電保護(hù)裝置或多或少都存在一些問題，比如機(jī)電保護(hù)裝置和直流系統(tǒng)的二次繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)基本上都會(huì)存在一些細(xì)節(jié)性的問題，導(dǎo)致裝置運(yùn)行的精度存在不達(dá)標(biāo)的情況，這在一定程度上影響了繼電保護(hù)裝置及其功能的發(fā)揮。因此，為了保障二次繼電保護(hù)裝置安全保障功能的發(fā)揮，有必要對(duì)二次繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)方法及存在的問題進(jìn)行深入的研究。

1.二次設(shè)備選型及問題

1.1 零序電流保護(hù)

在目前的電力系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)中的電壓超過110KV，就會(huì)產(chǎn)生單相接地的故障，而這種故障在整個(gè)電力系統(tǒng)故障中的發(fā)生比例比較高，也是二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。而在解決單相接地故障的過程中，最有效的方法便是零序電流保護(hù)，這種方法能夠快速達(dá)到接地保護(hù)的目標(biāo)，從而快速解除這一故障。

而對(duì)零序的保護(hù)只需要借助通用的定時(shí)比較器，并通過連續(xù)增加和計(jì)算數(shù)據(jù)模式來加以實(shí)現(xiàn)。在主程序開機(jī)或復(fù)位以后，相應(yīng)程序會(huì)對(duì)系統(tǒng)和變量以及事件管理器和中斷進(jìn)行初始化，其中中斷主要是對(duì)整流電壓和電感電流進(jìn)行相應(yīng)的輸入和輸出。在初始化完成以后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)這些模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，同時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后再進(jìn)行電力系統(tǒng)中電壓環(huán)路的調(diào)節(jié)，以確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而在零序電流保護(hù)中，常用的元件是零序電壓和電流組成的方向元件。

1.2 母線電壓切換

就目前來看，變電站的母線接線方式有很多種， 而雙母線連接是其中一種比較常用并且效果比較好的。在雙母線連接的模式下，線路的運(yùn)行需要有相應(yīng)的母線側(cè)隔離刀閘來完成母線電壓的切換任務(wù)。在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果線路中的隔離刀閘出現(xiàn)諸如接觸方面的故障，勢必會(huì)造成諸如失壓等方面問題的出現(xiàn)，最終影響用電情況。因此，在進(jìn)行繼電器進(jìn)行采購、安裝和使用過程中，一定要根據(jù)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求來進(jìn)行選擇，確保繼電器等裝置能夠滿足雙位切換的要求。

1.3 變電站后臺(tái)系統(tǒng)

作為針對(duì)整個(gè)變電系統(tǒng)的性能和效率進(jìn)行監(jiān)控的重要裝置，變電站后臺(tái)系統(tǒng)尤其是后臺(tái)監(jiān)控裝置對(duì)整個(gè)變電系統(tǒng)性能和效率等信息的掌控都具有一定的影響，而電力系統(tǒng)高標(biāo)準(zhǔn)的要求使得變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的性能等方面的要求也比較高。在對(duì)變電站系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)的過程中，關(guān)于變電站后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些細(xì)節(jié)性問題容易被忽視掉，導(dǎo)致變電站后臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)行存在諸多的隱患。因此，在對(duì)變電站后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行電流的輸出和計(jì)算寄存器值和占空比，同時(shí)產(chǎn)生PAM信號(hào)控制開關(guān)。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，變電站直接供電，電源電流作為后備電源待用。而在選擇逆變器時(shí)，逆變器容量的大小需要在500～1000VA，這樣可以解決變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過程中所存在的問題，并且能夠?qū)﹄娫措妷哼M(jìn)行穩(wěn)定，進(jìn)而保證整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠、安全。

2.繼電保護(hù)裝置及組屏方法

對(duì)于二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方法及問題研究來說，除了上述的二次設(shè)備選型方法及問題這一研究內(nèi)容以外，還有繼電保護(hù)裝置及組屏方法及問題，這一問題的研究直接關(guān)系到電力系統(tǒng)整體的安全運(yùn)行情況。

2.1 母線與斷路器保護(hù)失靈

在電力系統(tǒng)及相關(guān)裝置的實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，一旦母線保護(hù)與斷路器等相關(guān)裝置出現(xiàn)嚴(yán)重失靈的情況，就會(huì)造成繼電保護(hù)裝置的失效。而影響母線保護(hù)與斷路器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素有很多，具有明顯的復(fù)雜性。在這樣的情況下，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建和維護(hù)過程中要采取必要的措施來保證線路的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)母線保護(hù)和斷路器出現(xiàn)嚴(yán)重失靈的現(xiàn)象。具體來說，在進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過程中，要從以下幾方面做好相關(guān)的工作。

第一，在裝置配備時(shí)，要在雙母線中設(shè)置二重失靈保護(hù)裝置，借助這些保護(hù)裝置強(qiáng)大的失靈保護(hù)功能來防止出現(xiàn)嚴(yán)重的失靈現(xiàn)象，從而保護(hù)母線。

第二，在具體的失靈保護(hù)裝置運(yùn)行過程中，相關(guān)人員要盡快啟動(dòng)一對(duì)一模式，對(duì)相關(guān)的保護(hù)裝置進(jìn)行簡化處理，從而提升電流的判別效率，確保裝置的穩(wěn)定性和安全性。

第三，相關(guān)工作人員要加強(qiáng)對(duì)于電力判別工作的重視度，做好母線的具體保護(hù)工作，防止因?yàn)橹髯儔浩骰蛘吣妇€故障而導(dǎo)致失靈保護(hù)裝置無法正常運(yùn)行。

2.2 線路重合閘

母線保護(hù)具有對(duì)出現(xiàn)失靈保護(hù)情況下的相關(guān)電流進(jìn)行判定的功能，并且母線保護(hù)與線路重合閘具有密切的聯(lián)系，因此，在進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能在斷路器的輔助設(shè)備的配備方面留有一定的冗余，并且在相關(guān)線路中設(shè)置重合閘。而在具體的進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，一般應(yīng)確保兩套保護(hù)裝置彼此之間的相對(duì)獨(dú)立，以提升保護(hù)裝置的可靠性，同時(shí)也并簡化相關(guān)的電路。在對(duì)雙母線接線進(jìn)行再次設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵循國家的相關(guān)規(guī)定，對(duì)二套線路保護(hù)配備相應(yīng)的重合閘功能，這可以保障線路保護(hù)的三條回路與重合閘相連通，同時(shí)在此進(jìn)程中所使用的合用線路保護(hù)也要進(jìn)行三跳，這其中，二套保護(hù)裝置不會(huì)與三跳發(fā)生任何的關(guān)聯(lián)，從而確保繼電保護(hù)裝置及功能的良好實(shí)現(xiàn)。

2.3 電壓切換箱接線

在對(duì)電壓切換箱進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要借助雙位置接點(diǎn)的設(shè)計(jì)來避免因?yàn)榫€路的接觸不良而導(dǎo)致的失壓問題。同時(shí)，要防止因?yàn)樵跈z修過程中，相關(guān)人員不正當(dāng)?shù)氖┕げ僮骺赡茉斐傻姆此碗姸a(chǎn)生的不安全事故。在進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過程中，如果電壓切換箱已經(jīng)具備了較好的雙重保護(hù)功能，就要在設(shè)計(jì)隔離刀閘輔助接點(diǎn)時(shí)，要將其設(shè)計(jì)為單輸入方式，使得一旦出現(xiàn)刀閘輔助接點(diǎn)故障時(shí)，防止切換回路出現(xiàn)異常所可能導(dǎo)致的隱患，保障二次繼電保護(hù)工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過程中需要注意的問題

雖然變電站二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的方法和策略相對(duì)比較多，但整個(gè)電力系統(tǒng)及繼電保護(hù)工作的復(fù)雜性決定了并不是任何設(shè)計(jì)方法都可以隨意地使用的，要在設(shè)計(jì)工作過程中注意方法的科學(xué)性和合理性。

3.1 嚴(yán)格按照二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行操作

二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要遵循一定的規(guī)定和要求，從而確保繼電保護(hù)裝置和功能的良好實(shí)現(xiàn)。具體來說，相關(guān)的設(shè)計(jì)要求主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：①對(duì)雙母線的設(shè)置進(jìn)行雙套電流保護(hù)；②對(duì)二次繼電保護(hù)進(jìn)行雙重化配置后，變電站所使用的線路或變壓器與失靈保護(hù)需要采用一對(duì)一的啟動(dòng)方法；③在設(shè)計(jì)過程中要撤銷各間隔相對(duì)比較獨(dú)立裝置的失靈保護(hù)設(shè)備，從而確保對(duì)失靈電流的保護(hù)進(jìn)行的判斷效果。

3.2 協(xié)調(diào)通信專業(yè)

一般情況下，由于兩個(gè)專業(yè)的通信設(shè)備要求在規(guī)定上存在較明顯的差異，因此，需要對(duì)二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)通信之間的規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)工作的要求。而在實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)通信專業(yè)方法，主要使用的方法有三種，即：①對(duì)于長度小于 50 km的短線路，如果沒有迂回光纜路，則在同塔雙回路上設(shè)置雙光纜；②當(dāng)通信專業(yè)光端機(jī)同時(shí)使用在一回路的兩套縱聯(lián)保護(hù)中時(shí)，應(yīng)建立相對(duì)獨(dú)立的光通信設(shè)備，從而保護(hù)相關(guān)通信信息的獨(dú)立傳輸；③當(dāng)繼電系統(tǒng)使用的是專用光纖芯通道時(shí)，應(yīng)通過通信光配線架直接引接來保護(hù)光纖，確保繼電功能的順利發(fā)揮。

3.3 對(duì)一次設(shè)備的要求

為了盡可能多地簡化二次回路，避免由于長電纜開入等而引起保護(hù)誤動(dòng)等問題，在進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過程中，要去除斷路器，實(shí)施三相一致保護(hù)，讓斷路器本體機(jī)構(gòu)箱來負(fù)責(zé)跳合閘壓力閉鎖、斷路器防跳等功能，從而達(dá)到簡化線路的目的。此外在進(jìn)行二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過程中，還要對(duì)雙母線接線的線路電壓互感器進(jìn)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，在每個(gè)雙母線接線間隔之間使用三相線路電壓互感器，在簡化電壓切換回路的同時(shí)保護(hù)繼電保護(hù)裝置的安全可靠運(yùn)行。

當(dāng)然，除了上述幾方面的注意事項(xiàng)以外，更多地需要提升相關(guān)技術(shù)人員操作的規(guī)范性和嚴(yán)格性，使相關(guān)的操作能夠保持在科學(xué)、合理的程度。

4.結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力事業(yè)的發(fā)展取得了明顯的進(jìn)步，無論是安全性能方面還是運(yùn)行效益方面都實(shí)現(xiàn)了較大的突破。而在電力系統(tǒng)不斷優(yōu)化升級(jí)的過程中，繼電保護(hù)裝置的功能和作用得到了普遍的認(rèn)可。而為了迎合電力系統(tǒng)的需要，市場上出現(xiàn)了許多制造繼電保護(hù)裝置的廠家，這些不同品牌的產(chǎn)品在性能和參數(shù)方面存在一定的差異，對(duì)繼電保護(hù)裝置的規(guī)范化管理提出了一定的挑戰(zhàn)。在這樣的情況下，只有通過對(duì)繼電保護(hù)裝置的性能和參數(shù)等情況進(jìn)行深入的研究，并就二次繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)方法及相關(guān)的問題進(jìn)行研究，才能夠保證繼電保護(hù)裝置功能的優(yōu)化提升，這也是在接下來電力系統(tǒng)研究與實(shí)踐過程中重點(diǎn)關(guān)注的問題。

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