李 戈

（陜西省電力公司檢修公司， 陜西 西安 710075）

引言

智能變電站的建設(shè)能夠提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量與效率，而保障智能變電站與電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)則需要對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行合理配置，確保繼電保護(hù)裝置能夠?qū)ο嚓P(guān)故障進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，且及時(shí)正確地進(jìn)行處理，有效保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

1 750 kV智能變電站的組網(wǎng)方式與繼電保護(hù)配置分析

1.1 組網(wǎng)方式

智能變電站的組網(wǎng)方式實(shí)際指的是智能變電站的結(jié)構(gòu)，其中三層兩網(wǎng)則是較為典型的智能變電站結(jié)構(gòu)，其中包括過(guò)程層、間隔層與站控層。具體來(lái)講，過(guò)程層包含斷路器、變壓器等一次設(shè)備以及獨(dú)立的智能電子裝置，其作用在于完成二次系統(tǒng)與一次設(shè)備功能；間隔層則包含二次子系統(tǒng)的安全裝置、微機(jī)保護(hù)裝置等二次設(shè)備，主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息的間隔以及對(duì)傳感器、控制器通信的利用，發(fā)揮繼電保護(hù)的作用[1-2]；站控層則主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息的保護(hù)工作，包含監(jiān)控系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)。結(jié)合750 kV智能變電站的組網(wǎng)方式來(lái)看，其主要負(fù)責(zé)站控層各設(shè)備與間隔層之間的信息文件傳送，而過(guò)程層則充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)過(guò)程層裝置與間隔層的設(shè)備通信。

1.2 繼電保護(hù)配置

1）過(guò)程層配置。在750 kV智能變電站中，快速跳閘主保護(hù)措施由過(guò)程層保護(hù)配置實(shí)現(xiàn)，比如電力線路中的母線、變壓器的差動(dòng)與縱聯(lián)保護(hù)等，而繼電保護(hù)中的后備保護(hù)便會(huì)轉(zhuǎn)移到變電站層的集中保護(hù)設(shè)備中。大量工作實(shí)踐可知，這一處理手段能夠促使過(guò)程層在展開(kāi)保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)變得更為簡(jiǎn)單，后備保護(hù)便可實(shí)現(xiàn)一定的簡(jiǎn)化，硬件設(shè)備則無(wú)需太過(guò)復(fù)雜。過(guò)程層在繼電保護(hù)過(guò)程中，其整體主保護(hù)定值較為固定，即便電網(wǎng)運(yùn)行模式會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)，這一定值也不會(huì)改變[3]。

2）主變壓器保護(hù)配置。針對(duì)智能變電站中主變壓器的繼電保護(hù)配置，則需要結(jié)合750 kV電壓的實(shí)際情況去設(shè)計(jì)具體的保護(hù)配置方案。一般來(lái)講，750 kV的智能變電站變壓器保護(hù)應(yīng)當(dāng)采取雙重化配置方案，即針對(duì)變壓器的每一測(cè)合并單元MU進(jìn)行雙重化的配置連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主變壓器的主后備保護(hù)與后后備保護(hù)功能。

3）線路保護(hù)。線路保護(hù)作為保護(hù)測(cè)控裝置，應(yīng)當(dāng)具備完善的保護(hù)、測(cè)算、管控與監(jiān)視等功能，不僅能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的保護(hù)管控提供完整的保護(hù)模式，還能確保高低壓電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，智能變電站電力系統(tǒng)中的線路繼電保護(hù)配置則會(huì)選擇縱聯(lián)差動(dòng)為主保護(hù)系統(tǒng)，后備保護(hù)裝置選擇集中式保護(hù)裝置。針對(duì)單斷路器方式的主接線和線路保護(hù)裝置，則會(huì)采取主保護(hù)系統(tǒng)的對(duì)側(cè)線路保護(hù)與光纖通信口保護(hù)裝置通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)保護(hù)的功能。

4）母線保護(hù)。整個(gè)電力系統(tǒng)中對(duì)于母線的保護(hù)極為關(guān)鍵，總線作為電力系統(tǒng)中設(shè)備傳輸與分配的重要組成，倘若總線電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)直接影響到所有相連接的設(shè)備運(yùn)行安全性，極有可能導(dǎo)致大面積停電或是設(shè)備受損，造成電力系統(tǒng)的直接損害。而電力系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展，整個(gè)電網(wǎng)電壓水平不斷提升，母線保護(hù)的靈敏度、可靠性、及時(shí)性都有了更高的要求。對(duì)于750 kV智能變電站中的母線保護(hù)配置而言，應(yīng)裝設(shè)能快速而有選擇性地切除故障的母線保護(hù)，對(duì)于3/2斷路器的接線方式，每組母線宜裝設(shè)兩套母線保護(hù)。

2 750 kV智能變電站中繼電保護(hù)配置存在的問(wèn)題及具體保護(hù)措施

2.1 750 kV智能變電站中繼電保護(hù)問(wèn)題

實(shí)際上，所謂的繼電保護(hù)即是智能變電站對(duì)于電流的速斷保護(hù)，而電流的速斷保護(hù)則是在電力系統(tǒng)最大運(yùn)行工況之下，有效利用系統(tǒng)線路末端三相短路電流。通常來(lái)講，會(huì)取電力系統(tǒng)中最小的動(dòng)作電流值，原因在于速斷電流靈敏度的問(wèn)題，然而當(dāng)電力系統(tǒng)阻抗較大時(shí)，動(dòng)作電力便會(huì)取更小值[4]。倘若忽略電流速斷對(duì)整定過(guò)程的影響，那么配電變電站運(yùn)行中產(chǎn)生的電流會(huì)超過(guò)速斷保護(hù)值，導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)。一般來(lái)講，智能變電站的二次回路出現(xiàn)故障的概率較高，原因就在于該環(huán)節(jié)的繼電保護(hù)裝置與眾多回路相關(guān)，并且接線極為復(fù)雜。同時(shí)，在對(duì)相關(guān)裝置進(jìn)行運(yùn)維檢測(cè)時(shí)，會(huì)對(duì)二次回路的接線有所忽略，所以也就導(dǎo)致二次回路接線故障頻繁發(fā)生。

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，許多智能變電站的電力系統(tǒng)中的短路電力也在不斷變化，倘若在配電與變電出口出現(xiàn)短路，會(huì)造成電流數(shù)值異常提升，甚至?xí)^(guò)額定電流數(shù)值的上百倍。而通常情況下出現(xiàn)短路電流數(shù)值越高，電流互感器的誤差便越大，進(jìn)而導(dǎo)致電流速斷保護(hù)的靈敏度下降而無(wú)法完成相關(guān)指令操作。

2.2 750 kV智能變電站繼電保護(hù)配置的保護(hù)措施

1）復(fù)合電壓過(guò)電保護(hù)。在部分無(wú)法達(dá)標(biāo)的智能變電站的電力系統(tǒng)當(dāng)中，一般會(huì)采用變壓器或是過(guò)電保護(hù)去實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合電壓的過(guò)電保護(hù)功能。具體來(lái)講，其工作原理便是當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱電流短路狀況，則會(huì)觸發(fā)電流繼電器工作，而此時(shí)保護(hù)裝置內(nèi)的閉合觸頭便會(huì)打開(kāi)，造成低壓繼電器失壓，之后閉合觸頭再次閉合，中間繼電器恢復(fù)工作。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障，由于在短路的瞬間會(huì)出現(xiàn)極大短時(shí)負(fù)序電壓，從而出現(xiàn)電壓繼電器失壓情況，電力系統(tǒng)中度蓄電壓消失之后閉合觸頭則會(huì)閉合，所以促使繼電保護(hù)配置中的電壓元器件的靈敏度得以提升[5]。

2）電壓限定延時(shí)過(guò)電保護(hù)。外部短路問(wèn)題在智能變電站的電力系統(tǒng)當(dāng)中時(shí)有發(fā)生，進(jìn)而出現(xiàn)的過(guò)電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷電流出現(xiàn)，嚴(yán)重降低了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。雖然從數(shù)值來(lái)看，與一般額定電流并無(wú)太大差異，但當(dāng)電力系統(tǒng)外部發(fā)生故障時(shí)，發(fā)電機(jī)的過(guò)電保護(hù)裝置便會(huì)發(fā)出跳閘指令；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生過(guò)負(fù)荷故障，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置同樣會(huì)給出相應(yīng)的指令動(dòng)作。所以，在配置智能變電站的繼電保護(hù)裝置時(shí)，會(huì)將部分低電壓元器件引入到電流保護(hù)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障成因的更好區(qū)分。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著智能電網(wǎng)與變電站的大力推廣，繼電保護(hù)也遇到了新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，需要不斷突破瓶頸，在原先的配置與功能方面進(jìn)行提升?，F(xiàn)如今越來(lái)越多先進(jìn)技術(shù)在咨詢服務(wù)能力的繼電保護(hù)系統(tǒng)中得到運(yùn)用，不僅能夠縮短繼電保護(hù)裝置的故障反應(yīng)時(shí)間，還能大大提升電力系統(tǒng)的安全性。由此看來(lái)，未來(lái)我國(guó)針對(duì)智能變電站的建設(shè)投入會(huì)更大，也就表明智能變電站的繼電保護(hù)配置勢(shì)必要迎來(lái)新的提升，電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性同樣會(huì)有質(zhì)的飛躍。