鄺湘吉

摘 要：繼電保護(hù)是對(duì)運(yùn)行中電力系統(tǒng)的設(shè)備和線路，在一定的范圍內(nèi)經(jīng)常檢測(cè)電力系統(tǒng)的設(shè)備和線路是否發(fā)生異常或者出現(xiàn)事故，并且能夠發(fā)出跳閘命令或者報(bào)警信號(hào)的自動(dòng)裝置。本文分析了繼電保護(hù)故障的分類，闡述了繼電保護(hù)故障處理原則，對(duì)繼電保護(hù)故障處理的方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；跳閘方式

0 引言

近年來(lái)，在國(guó)家政策的支持下，電網(wǎng)建設(shè)投資力度也在逐年增加，使電網(wǎng)規(guī)模不斷壯大，同時(shí)，電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)也越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)后備保護(hù)的整定配合越來(lái)越困難，難以適應(yīng)現(xiàn)在電網(wǎng)的發(fā)展需求。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，建立高效、安全、環(huán)保、靈活多變的電力系統(tǒng)成為主要的運(yùn)行發(fā)展模式。因此，在智能電網(wǎng)的模式下，繼電保護(hù)是提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)性能、適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的一條可研究道路。

1 智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘關(guān)鍵技術(shù)分析

從當(dāng)下智能變電站繼電保護(hù)的發(fā)展模式來(lái)看，“直采直跳”是其主要模式，但是由于這一方式在應(yīng)用過程中，存在著設(shè)備維修困難等問題，可能導(dǎo)致對(duì)供電的平穩(wěn)性產(chǎn)生一定影響，使繼電保護(hù)無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有作用。在利用GOOSE過程中，通過對(duì)網(wǎng)跳進(jìn)行測(cè)試，可以有效地提升網(wǎng)跳的安全性，保證智能變電站繼電保護(hù)取得更好地效果

在進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘關(guān)鍵技術(shù)分析過程中，我們要注重對(duì)裝置發(fā)送和接收文件的干擾性問題予以明確，這可能導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)延時(shí)，從而導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的性能。

對(duì)此，在繼電保護(hù)過程中，就需要保證跳閘、啟動(dòng)和閉鎖等信號(hào)進(jìn)行有效地傳輸。這一過程中，網(wǎng)卡能否對(duì)無(wú)效的報(bào)文進(jìn)行剔除，避免其占用CPU資源，導(dǎo)致報(bào)文處理時(shí)間減緩，直接關(guān)系到了網(wǎng)跳保護(hù)的功能是否會(huì)得到發(fā)揮。因此，智能變電站繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)跳閘的關(guān)鍵技術(shù)在于，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的改善，通過設(shè)置交換機(jī)VLAN或是多播地址，對(duì)無(wú)效報(bào)文進(jìn)行處理，從而提升信號(hào)傳輸?shù)男屎托畔⑻幚硭俣龋軌蛟诘谝粫r(shí)間對(duì)故障問題進(jìn)行申報(bào)，使其能夠快速解決。

繼電保護(hù)過程中，主要采取了陣列FPGA協(xié)助CPU對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理，這一過程中，F(xiàn)PGA由開發(fā)者設(shè)計(jì)的方式發(fā)揮功能，其主要依靠硬件實(shí)現(xiàn)功能，這一過程中，需要保證FPGA具有較快的處理速度。一般來(lái)說，在使用FPGA處理報(bào)文時(shí)，GOOSE的報(bào)文速度為100Mbit/s，這可以保證報(bào)文處理具有較快的速度，能夠?qū)收线M(jìn)行較好的分析。GOOSE報(bào)文處置過程中，F(xiàn)PGA會(huì)根據(jù)GOOSE的特點(diǎn)進(jìn)行定制，并且為了避免無(wú)效報(bào)文占據(jù)帶寬，需要對(duì)GOOSE控制模塊的報(bào)文數(shù)量進(jìn)行限制，可以設(shè)計(jì)16個(gè)報(bào)文/GOOSE模塊。在這樣的設(shè)計(jì)情況下，對(duì)應(yīng)的配置為16個(gè)MAC、AppID、GOID等，在對(duì)GOOSE進(jìn)行解碼過程中，會(huì)將這些信息一同提交給GPU，從而保證報(bào)文信息能夠被快速的讀取。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)跳閘關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用過程中，需要保證GOOSE文件具有較強(qiáng)的簡(jiǎn)潔性，并保證其帶寬滿足GOOSE數(shù)據(jù)傳輸需要，使FPGA在對(duì)信息處理時(shí)，能夠?qū)o(wú)效報(bào)文進(jìn)行剔除，從而更好地實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。采取FPGA對(duì)GOOSE進(jìn)行處理時(shí)，通過利用智能電子設(shè)備，提升了GOOSE的處理速度，使其在1ms范圍內(nèi)，對(duì)報(bào)文信息進(jìn)行獲取，進(jìn)而保證系統(tǒng)快速執(zhí)行命令。

2 有限廣域繼電保護(hù)跳閘策略

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行流程

系統(tǒng)運(yùn)行主要包括3方面，下面根據(jù)圖2運(yùn)行流程圖進(jìn)行闡述。中心站有限廣域集中決策模塊檢測(cè)出故障，并對(duì)故障原件進(jìn)行判斷，依據(jù)故障原件在變化中的位置判斷故障模式。中心站集中決策模塊根據(jù)故障模式選擇最為適合的子站，以實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)，子站可以在運(yùn)行期間即時(shí)發(fā)送指令給后備保護(hù)。子站判斷是否滿足后備保護(hù)啟動(dòng)條件，根據(jù)運(yùn)行方式、接線方式形成后備動(dòng)作策略。對(duì)于監(jiān)控原件或斷路器發(fā)生故障時(shí)，若滿足動(dòng)作條件，后備保護(hù)就會(huì)正確出口；若滿足返回條件，后備保護(hù)就會(huì)解除指令，并將信息反饋給中心站。

2.2 變電站不同主接線下跳閘策略

由于變電站中有不同的主接線，因此，相應(yīng)的跳閘策略也不同。如斷路器的保護(hù)動(dòng)作失靈時(shí)，造成的經(jīng)濟(jì)損失比遠(yuǎn)后備保護(hù)動(dòng)作小。根據(jù)智能電網(wǎng)有限廣域系統(tǒng)中跳閘的實(shí)際策略，對(duì)于子站未安裝失靈保護(hù)裝置的情況下，當(dāng)發(fā)生斷路器失靈時(shí)，遠(yuǎn)后備保護(hù)在切除范圍與時(shí)間上就會(huì)縮小；對(duì)于子站中裝設(shè)失靈保護(hù)裝置時(shí)，可根據(jù)廣域信息與判斷斷路器在失靈保護(hù)中的可靠性。下面對(duì)根據(jù)故障模式和后備保護(hù)指令的跳閘策略對(duì)常見的3種主要接線方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：模式1+近后備指令。對(duì)故障原件的斷路器進(jìn)行搜索，作為一級(jí)的斷路器元件，在跳閘期間就要啟動(dòng)智能失靈保護(hù)；模式2+遠(yuǎn)后備指令。在本站斷路器上需要對(duì)故障原件和本站線路進(jìn)行連接，作為遠(yuǎn)后備的動(dòng)作原件；模式3的執(zhí)行與上述情況一致。對(duì)于雙母線模式而言，其是220kV及以上變電站的主要接線方式，但是較為復(fù)雜。例如模式1+近后備指令，斷路器屬于一級(jí)近后備的動(dòng)作元件，在跳閘期間就需要啟動(dòng)智能失靈保護(hù)，搜索與其聯(lián)接在同一母線上的相鄰所有斷路器，以作為二級(jí)近后備跳閘集。對(duì)于半斷路接線方式，如果發(fā)生聯(lián)絡(luò)斷路器失靈，兩側(cè)連接母線的斷路器都會(huì)跳開，這個(gè)時(shí)候的故障并沒有完全的隔離開，需要通過聯(lián)絡(luò)線延伸到下一段。下一段如若是出線段，則對(duì)變電站發(fā)送遠(yuǎn)跳指令，下一段若是電源進(jìn)線，則跳本站相關(guān)變壓器側(cè)斷路器。

3 全并聯(lián)AT供電方式跳閘保護(hù)

3.1 工作原理

3.1.1 全并聯(lián)AT供電方式原理

變電所內(nèi)兩段母線各引出上下行2條饋線，供電臂包括T、F線，由斷路器、隔離開關(guān)同時(shí)控制T、F線的停送電。供電臂中間由AT所的母聯(lián)及自耦變壓器實(shí)現(xiàn)并聯(lián)、末端由AT分區(qū)所實(shí)現(xiàn)并聯(lián)。自耦變一端與接觸網(wǎng)T線連接.另一端與正饋線F線連接，中點(diǎn)與軌道連接供電示意圖如圖所示。

3.1.2 保護(hù)配置

牽引變電所饋線設(shè)電流增量、過電流保護(hù)、阻抗I段保護(hù)：主變后備保護(hù)設(shè)高壓側(cè)低電壓過流保護(hù)、低壓側(cè)低電壓過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、高壓側(cè)進(jìn)線失壓保護(hù)和低壓側(cè)過壓保護(hù)；AT所、分區(qū)所饋線設(shè)失壓保護(hù)、檢有壓自動(dòng)重合閘保護(hù)。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

3.2.1 短路試驗(yàn)

在新線開通時(shí)，通過短路試驗(yàn)驗(yàn)證全并聯(lián)供電的保護(hù)動(dòng)作類型、保護(hù)之間的配合及二次接線的準(zhǔn)確性，故障電流分布圖如圖2所示。模擬全并聯(lián)供電方式下的T、F、T-F線故障及直供方式下的線路故障，通過跳閘數(shù)據(jù)分析饋線流互、壓互極性的正確性。①AT測(cè)距故障報(bào)告能夠提供饋線T、F各自的電壓、電流，饋線保護(hù)裝置的跳閘報(bào)告能夠提供饋線的合成電流，可比較電流的合成數(shù)據(jù)分析流互極性接線的正確性。正常情況下合成電流I=It—If，若I3.2.2 定值統(tǒng)一

對(duì)設(shè)備進(jìn)行送電前及試驗(yàn)結(jié)束后，要對(duì)變電所后臺(tái)和保護(hù)裝置的定值全部進(jìn)行核對(duì)，應(yīng)統(tǒng)一按定值設(shè)定，兩者定值項(xiàng)目一致、數(shù)值相同。

3.2.3 預(yù)防性試驗(yàn)

通過交接試驗(yàn)及日常的預(yù)防性試驗(yàn)檢查保護(hù)動(dòng)作類型、保護(hù)定值的匹配及二次接線的準(zhǔn)確性。①對(duì)壓互、流互的接線從根部進(jìn)行校驗(yàn)，確保壓互、流互在安裝時(shí)接線正確。②在交接試驗(yàn)及預(yù)防性試驗(yàn)中。要對(duì)饋線的T、F線分別加上相位相差0°、180°的電流，模擬AT供電時(shí)線路故障情況，對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能電網(wǎng)的建設(shè)是電力系統(tǒng)的重要改革，但是在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，繼電器保護(hù)系統(tǒng)還需要進(jìn)行改進(jìn)。為了提高電力系統(tǒng)繼電器保護(hù)尤其是后備保護(hù)的適應(yīng)性，就要建立分區(qū)域決策的有限廣域繼電器保護(hù)，從而的實(shí)現(xiàn)保護(hù)分區(qū)跳閘的策略，以減少停電事故為人們帶來(lái)不便，更好地促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司郴州供電分公司）