吳 強(qiáng)WU Qiang

（瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子工程系，瀘州 646005）

0 引言

地方電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是調(diào)度管理的首要任務(wù)，而做好電網(wǎng)繼電保護(hù)管理是電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，從很多地方電網(wǎng)的保護(hù)管理和運(yùn)行都存在著這樣、那樣的問題。為此，我們針對瀘縣地方電網(wǎng)情況，開展《地方電網(wǎng)保護(hù)、調(diào)度管理與建設(shè)研究》，項(xiàng)目實(shí)施以來，從電網(wǎng)資料收集完善、短路電流計(jì)算、電網(wǎng)事故資料分析、保護(hù)動(dòng)作分析等方面著手，開展了多次系統(tǒng)認(rèn)真的討論、分析，完成了保護(hù)技改方案的研究與改造實(shí)施工作，達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)。

1 電網(wǎng)情況介紹

某地方電網(wǎng)水電、火電并舉，擁有4個(gè)水電站、1個(gè)火電廠，06年裝機(jī)容量近9萬KW，供電負(fù)荷8月最高達(dá)7.5萬KW。電網(wǎng)最高電壓只有35KV，有該電壓等級的架空線路170多KM，企業(yè)年供電量達(dá)4億多KW.H。

該35KV電網(wǎng)的特點(diǎn)是有一個(gè)環(huán)網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，保護(hù)更加困難。在這一環(huán)網(wǎng)上的變電站有：開關(guān)站（這是一個(gè)與系統(tǒng)開關(guān)站），水電站（3×6900KW水電站），變電點(diǎn)（主變5000KVA），火電廠（2×2.5萬KW及主要的負(fù)荷區(qū)）。線路情況為：開關(guān)站有與系統(tǒng)聯(lián)線327開關(guān)、與火電廠聯(lián)線323開關(guān)、與水電站聯(lián)線325開關(guān)，出負(fù)荷線321開關(guān)等四條線；水電站有與開關(guān)站線341開關(guān)、與變電站聯(lián)線342開關(guān)兩條線；變電站有與水電站聯(lián)線365開關(guān)、有與火電廠聯(lián)線360開關(guān)兩條線；火電廠有與變電站聯(lián)線386開關(guān)、與開關(guān)站聯(lián)線387開關(guān)，還有5條負(fù)荷出線。

主要問題是：電網(wǎng)主要線路的保護(hù)是在95年按火電廠和水電站及系統(tǒng)當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)情況而設(shè)計(jì)的。隨后架設(shè)了水電站到變電站的線路，形成了一個(gè)35KV環(huán)網(wǎng)。這對提高網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性和降低網(wǎng)絡(luò)的供電損耗產(chǎn)生了很好的作用，但對保護(hù)的要求更高了，對保護(hù)的正確動(dòng)作也產(chǎn)生了一定的影響，時(shí)限配合更難。為此經(jīng)過論證對網(wǎng)絡(luò)保護(hù)用的時(shí)間繼電器進(jìn)行了更換，基本能解決電網(wǎng)保護(hù)時(shí)限配合的要求。但隨著技改2×2.5萬KW火電機(jī)組的投入運(yùn)行，電網(wǎng)全網(wǎng)解裂事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也給企業(yè)造成了很大的損失。為此展開了地方電網(wǎng)保護(hù)、調(diào)度管理與建設(shè)研究。

2 近年來保護(hù)動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)

為了找出、找準(zhǔn)保護(hù)存在的問題，我們使用電子表格軟件，針對全網(wǎng)解裂事故，從2006年8月29日至2007年8月23日對有記錄的開關(guān)動(dòng)作情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（沒有引起事故的未作統(tǒng)計(jì)），其結(jié)果是：一年多來35KV開關(guān)總計(jì)動(dòng)作86次。其中因雷擊動(dòng)作48次，設(shè)備事故動(dòng)作38次；正確動(dòng)作73次，誤動(dòng)作9次，設(shè)備事故6次，其中有5次是由雷擊引發(fā)的。08年1月至11月10KV開關(guān)動(dòng)116次，設(shè)備故障24次，雷擊引起65次，線路瞬時(shí)故障引起25次，網(wǎng)絡(luò)頻率下降引起2次。

通過統(tǒng)計(jì)看到35KV誤動(dòng)作的重點(diǎn)開關(guān)是：327開關(guān)，該開關(guān)統(tǒng)計(jì)動(dòng)作16次，正確動(dòng)作10次，誤動(dòng)作6次，這是造成網(wǎng)絡(luò)解列的主要原因。

3 電網(wǎng)保護(hù)存在問題分析

3.1 開關(guān)誤動(dòng)作

主要原因是327開關(guān)的時(shí)限和方向的問題。327是小網(wǎng)與大網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。線路只有1KM，2006年沒有動(dòng)作記錄，而系統(tǒng)側(cè)的336開關(guān)有2次動(dòng)作；2007年按大網(wǎng)要求，對327的保護(hù)時(shí)限進(jìn)行了調(diào)整，由過去2.3秒改為現(xiàn)在的1.0秒，07年動(dòng)作次數(shù)巨增。從現(xiàn)場負(fù)荷測量看，聯(lián)網(wǎng)線路運(yùn)行中，地方電網(wǎng)向大網(wǎng)倒送無功現(xiàn)向嚴(yán)重。

3.2 保護(hù)時(shí)限配合

系統(tǒng)開關(guān)336的動(dòng)作時(shí)限過流1.3秒。按電磁式繼電器保護(hù)的時(shí)限配合級差0.5秒要求，只能配出兩段時(shí)限，根本不能滿足地方電網(wǎng)的要求。過去為了解決此問題，用集成電路時(shí)間繼電器更換了電磁式的時(shí)間繼電器，將保護(hù)的配合時(shí)限級差修改為0.2秒，這基本為滿足了地方電網(wǎng)過流保護(hù)選擇性的要求。

3.3 保護(hù)整定值

從網(wǎng)絡(luò)事故發(fā)生的時(shí)間來看，主要是在6至9月的雷雨季節(jié)，做好網(wǎng)絡(luò)保護(hù)整定，對提高保護(hù)的正確動(dòng)作率和供電的可靠性起著重要作用。通過全網(wǎng)保護(hù)定值統(tǒng)計(jì)分析看，現(xiàn)在環(huán)網(wǎng)中各電站、變電站的保護(hù)雖然設(shè)計(jì)了主保護(hù)、后備保護(hù)，但主保護(hù)限時(shí)速斷，因繼電器的動(dòng)作電流有20安，不能滿足整定值的要求，不能運(yùn)行。實(shí)際應(yīng)用中，只投入了過流保護(hù)，三段式電流保護(hù)中的第三段——后備保護(hù)，該保護(hù)主要用時(shí)限來保證選擇性。因受并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)保護(hù)的時(shí)限限制，及電網(wǎng)運(yùn)行方式變化較大的情況下，保護(hù)很難滿足選擇性的要求。加之電網(wǎng)中，為提高供電可靠性重合閘的使用，更加大了保護(hù)定值的配合難度。為此，公司在部分環(huán)網(wǎng)線路上加裝了電壓繼電器，構(gòu)成電流閉鎖電壓速斷保護(hù)，以提高環(huán)網(wǎng)線路保護(hù)的速動(dòng)性，但從運(yùn)行情況來看不盡如意。在電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，非選擇性跳閘常有發(fā)生。

4 保護(hù)整定分析

保護(hù)裝置動(dòng)作正確與否關(guān)系到了保護(hù)整定有很大的關(guān)系，地方電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了解決好正確動(dòng)的問題，必須對現(xiàn)有保護(hù)的定值進(jìn)行校核，我們針對性地做了以下工作。

4.1 短路電流計(jì)算

短路電流計(jì)算是保護(hù)整定的核心，過去都是用的是手工計(jì)算，要改變相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算的工作量很大，且非常困難。購買軟件計(jì)算，需要較大的經(jīng)費(fèi)，它對本公司這一復(fù)雜環(huán)網(wǎng)適用性也難評定。為此，我們重新進(jìn)行線路、變壓器、發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)收集，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際對最大、最小及經(jīng)常運(yùn)行方式進(jìn)行認(rèn)定，用電子表格軟件，以人工計(jì)算的過程、步驟，通過輸入公式、表格引用等方法取代人工計(jì)算，只要計(jì)算出一種運(yùn)行方式下各點(diǎn)的短路電流，其它運(yùn)行方式下的各點(diǎn)的短路電流通過改變相關(guān)電網(wǎng)參數(shù)，就能很快計(jì)算出來。這與手工計(jì)算的查短路電流曲線相比大大地縮短了計(jì)算時(shí)間，在計(jì)算結(jié)果上，有的點(diǎn)相差較大，有的點(diǎn)接近。對本網(wǎng)絡(luò)的整定計(jì)算來看，基本可以滿足要求。這為保護(hù)的整定計(jì)算分析，提供了很好的幫助。

4.2 保護(hù)整定計(jì)算分析

對于環(huán)網(wǎng)線路，在過去的整定中，因速電流保護(hù)靈敏度滿足要求，第一段都沒有投入運(yùn)行。主保護(hù)用的是電流閉鎖電壓整速斷，在定值上與相關(guān)的繼電保護(hù)整定計(jì)算要求有些出入，個(gè)別開關(guān)因母線電壓互感器故障，出現(xiàn)誤動(dòng)。

水電站的出線開關(guān)過去是按開機(jī)臺數(shù)下定值，現(xiàn)在應(yīng)作為環(huán)網(wǎng)聯(lián)系開關(guān)，應(yīng)以電網(wǎng)的運(yùn)行需要下定值。

如采用微機(jī)保護(hù)進(jìn)行改造，主保護(hù)可以考慮整定為電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)，以提高經(jīng)常運(yùn)行方式（每年的6～9月）下，保護(hù)動(dòng)作的可靠性；也可以整定為電流閉鎖電壓速斷，以提高在其它時(shí)間段的保護(hù)動(dòng)作的可靠。這樣線路投入主保護(hù)，提高保護(hù)裝置的速動(dòng)性和選擇性，對提高電網(wǎng)事故下的穩(wěn)定和減輕事故影響有很有大幫助。

后備保護(hù)引入電壓閉鎖，提高電流動(dòng)作的靈敏度，時(shí)間級差取0.2秒；以保證在地方電網(wǎng)與大網(wǎng)解列后的，事故情況下的保護(hù)正確動(dòng)作。完全實(shí)現(xiàn)35KV環(huán)網(wǎng)線路有主保護(hù)和后備保護(hù)的功能，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)在事故下的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性的要求。

5 技術(shù)改造意見及實(shí)施

5.1 技術(shù)改造意見

通過上述的研究分析，寫出了一個(gè)調(diào)研報(bào)告。1）從提高保護(hù)的動(dòng)作準(zhǔn)確性、動(dòng)作速度、解決時(shí)限配、投入線路主保護(hù)等方面出發(fā)，提出了用微機(jī)保護(hù)對環(huán)網(wǎng)線路上10個(gè)開關(guān)的常規(guī)電磁式保護(hù)進(jìn)行技改的兩個(gè)方案。其一是：只換保護(hù)裝置；其二是：換保護(hù)裝置同時(shí)上微監(jiān)控系統(tǒng)；預(yù)計(jì)投資10至40萬。2）爭取與大網(wǎng)協(xié)調(diào)，將327開關(guān)保護(hù)的時(shí)限由1秒，提高到1.2～1.3秒。3）對35KV電網(wǎng)保護(hù)的定值進(jìn)行必要的調(diào)整等。4）對電網(wǎng)進(jìn)行升壓改造，全面改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從根本上解決電網(wǎng)供配電容量、可靠和穩(wěn)定的問題。5）電網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也需要改造。

5.2 技術(shù)改造實(shí)施

企業(yè)對所提方案進(jìn)行了評定，認(rèn)為近期只能從保護(hù)裝置入手，實(shí)施技改。并做了以下工作。

5.2.1 微機(jī)保護(hù)裝置的選擇

企業(yè)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)都是采用的南京恒星公司的設(shè)備，這些設(shè)備在95年投入時(shí)，對電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)展了很好作用。也有一些變電站保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)是采用的恒星公司的設(shè)備，但隨時(shí)間推移、設(shè)備老化，保護(hù)和調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備都出現(xiàn)了一些問題。在本次技改設(shè)備方面，企業(yè)進(jìn)行了多家企業(yè)保護(hù)裝置的比較。綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)，特別是對保護(hù)裝置和同期并列的要求等，最終選用重慶新世紀(jì)生產(chǎn)的線路保護(hù)測控裝置EDCS-7110。該裝置的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

1）保護(hù)及配置功能：電流速斷保護(hù)（帶正反方向閉鎖，低壓閉鎖，負(fù)序電壓閉鎖，可選配）；限時(shí)電流速斷保護(hù)（帶正反方向閉鎖；低壓閉鎖；負(fù)序電壓閉鎖；可選配）；定時(shí)限過流保護(hù)（帶正反方向閉鎖；低壓閉鎖；負(fù)序電壓閉鎖；前、后加速；可選配）；電流閉鎖電壓速斷（帶正反方向閉鎖；可選配）；低周減載；低壓解列；重合閘與前、后加速；母線TV監(jiān)視；環(huán)境溫度報(bào)警；錄波功能（選配）等。

2）測量功能有：電流；電壓；頻率；功率、功率因數(shù)等。

3）控制功能有：斷路器控制（含自動(dòng)準(zhǔn)同期合閘），裝置自帶分/合按鍵實(shí)現(xiàn)就地操作；繼電器控制輸出（帶輸出傳動(dòng)）。

4）統(tǒng)計(jì)功能：斷路器運(yùn)行時(shí)間；斷路器跳合閘次數(shù)；母線電壓合格率統(tǒng)計(jì)；斷路器合閘動(dòng)作時(shí)間；合閘時(shí)最大沖擊電流。

5）事件記錄和故障錄波（選配）：裝置支持事件記錄和故障錄波功能，便于故障原因分析和設(shè)備缺陷診斷。用戶可根據(jù)運(yùn)行需要，設(shè)定故障錄波的觸發(fā)方式（命令啟動(dòng)、開關(guān)量啟動(dòng)、保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)）。

通過分析，裝置的以上技術(shù)數(shù)據(jù)，完全能滿足對環(huán)網(wǎng)線路的保護(hù)、監(jiān)控、同期操作及事件記錄等要求。通過試驗(yàn)裝置通訊、數(shù)據(jù)交換等功能，可以與現(xiàn)在用的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對接，這為技改提供了可靠保證。

5.2.2 技術(shù)改造的實(shí)施

為了減少停電，先進(jìn)行了技術(shù)改造圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，做到在基本保證現(xiàn)有的開關(guān)柜引出端子不變的情況下，將微機(jī)保護(hù)裝置關(guān)端子與開關(guān)柜端了對接，個(gè)別的進(jìn)行特殊處理。保證改造中，盡可能減少從開關(guān)中引出接點(diǎn)和導(dǎo)線，處理好與保護(hù)屏、控制臺的關(guān)系。

在實(shí)施方案中，先在設(shè)備不停電的情況下，將微機(jī)保護(hù)裝置在35KV開關(guān)柜的保護(hù)柜門上固定好，按設(shè)計(jì)圖做好裝置到新增加端子排的聯(lián)接。同時(shí)，核對停電后應(yīng)做的與對應(yīng)開關(guān)柜端子的聯(lián)接，與過去保護(hù)屏、控制臺的聯(lián)接電纜的處理，為保護(hù)的停電切換作好準(zhǔn)備。

在一切條件具備的情況下，利用對電網(wǎng)影響最小的時(shí)間，一般都在晚上。逐一停電對線路保護(hù)裝置進(jìn)行切換，從而保證了整個(gè)改造對電網(wǎng)的影響最小。

5.3 技術(shù)改造后的運(yùn)行分析

保護(hù)從08年7月完成改造以來，保護(hù)裝置有二次影響較大的動(dòng)作和一次誤動(dòng)，具體為：8月8日上午，因321線路事故跳閘后，搖線路絕緣引起35KV母線短路，造成327方向限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作；323方向電流閉鎖電壓速斷保護(hù)動(dòng)作；325方向過電流保護(hù)動(dòng)作。09年1月12日，321高兆線29號桿斷線接地，321開關(guān)過流保護(hù)動(dòng)作跳閘；接地中，引起高山子開關(guān)站35KV母線短路，323開關(guān)、327開關(guān)，流灘壩電站341開關(guān)、火電廠387開關(guān)均跳閘；火電廠384開關(guān)也跳閘。

從保護(hù)動(dòng)作情況看：兩次事故各出線開關(guān)都跳閘，保護(hù)的方向沒有起作用，為什么？帶著這個(gè)問題對EDCS-7110裝置做了試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果看，裝置在電壓低于30V時(shí)，保護(hù)的方向就失去了作用。對于這一問題聯(lián)系了重慶新世紀(jì)公司，公司技術(shù)人員在做試驗(yàn)后回復(fù)：裝置在電壓30V以下無方向判斷功能，是因?yàn)橥度肓搜b置中的PT斷線功能。只要不投入此功能，方向閉鎖功能才能正常實(shí)現(xiàn)。隨后對所有裝置的設(shè)定進(jìn)行修改，保護(hù)裝置正常運(yùn)行了。

6 地方電網(wǎng)保護(hù)的思考

做好地方電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作分析，查清原因，是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求；做好電網(wǎng)資料建設(shè)、用計(jì)算機(jī)進(jìn)行短路電站計(jì)算、保護(hù)整計(jì)算、以及事故統(tǒng)計(jì)分析，為電網(wǎng)的安全、優(yōu)化運(yùn)行提供了快速、準(zhǔn)確的方法；在保護(hù)的整定計(jì)算中需要結(jié)合地方電網(wǎng)與大網(wǎng)并列運(yùn)行實(shí)際，合理確定保護(hù)裝置的時(shí)限配合級差、定值是電網(wǎng)在事故情況下影響最小的前提。

對復(fù)雜電網(wǎng)用微機(jī)保護(hù)取代常規(guī)保護(hù)和過時(shí)微機(jī)保護(hù)是十分必要的，只有這樣才能保證繼電保護(hù)的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠。實(shí)施過程中采作分散式布置，可以在對線路、變電站停電時(shí)間很短的情況下完成保護(hù)裝置的升級換代，這對于現(xiàn)在還采用常規(guī)保護(hù)裝置的電站、變電站改造有著現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義，特別是保護(hù)裝置增加同期并網(wǎng)功能，使二次設(shè)備進(jìn)一步減化，為變電站的無人值班提供了良好的保證。

在微機(jī)保護(hù)裝置的使用中，相關(guān)專業(yè)人員一定要認(rèn)真學(xué)習(xí)使用說明書，特別學(xué)習(xí)保護(hù)整計(jì)算，弄清保護(hù)原理和各項(xiàng)保護(hù)的功能及相互影響，以準(zhǔn)確的給出裝置的整定值。在裝置的調(diào)試中，調(diào)試人員一定要按定值做裝置在各種情況下的動(dòng)作試驗(yàn)，確保動(dòng)作的正確性。在運(yùn)行中，保護(hù)裝置動(dòng)作后一定要做好動(dòng)作分析，及時(shí)找出存在的問題，聯(lián)系生產(chǎn)家共同協(xié)調(diào)解決，以確保裝置運(yùn)行中動(dòng)作的準(zhǔn)確。

7 結(jié)論

電網(wǎng)保護(hù)是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的核心。認(rèn)真做好保護(hù)動(dòng)作分析，合理進(jìn)行保護(hù)裝置的選擇、整定，加強(qiáng)運(yùn)行管理，切實(shí)提高保護(hù)裝置的校試質(zhì)量等措施是地方電網(wǎng)從事調(diào)度管理人事需要努力做好的工作，也是電網(wǎng)安全運(yùn)行的根本保障。只有這樣，電網(wǎng)的建設(shè)、改造投資才會(huì)更加有效，電能就能更好的為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

[1] 崔明.變電站與水電站綜合自動(dòng)化[M].中國水利水電出版社,2005.

[2] 盧繼平,等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].重慶大學(xué)出版社,2003.

[3] 崔家佩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].中國電力出版社,1993.

[4] 段燕軍,等.淺析電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行與調(diào)度管理[J].華北電力技術(shù)，2007,03.

[5] 毛英田.電網(wǎng)調(diào)度安全運(yùn)行的幾點(diǎn)思考[J].工業(yè)技術(shù).2010,(17).

[6] 郭偉偉等.如何加強(qiáng)繼電保護(hù)的現(xiàn)場工作[J].農(nóng)村電工,2010,(9).