李連尉，陳世鈞，朱龍

（中國水利電力對外有限公司，北京 100120）

隨著技術(shù)的進步與發(fā)展，在變電站中，使用繼電保護設(shè)備較為普遍，由于變電站的磁場較強，再加上其高壓設(shè)備較多，若強電磁干擾設(shè)備，極易引發(fā)安全事故。大氣干擾或供電系統(tǒng)的外干擾也會影響弱電設(shè)備，但隨著我國繼電保護技術(shù)的增強，可有效保護變電站。

1 變電站繼電保護的工作原理

一方面，在開展繼電保護時，其主要的工作原理為當(dāng)變電站在運行時發(fā)生故障后，會出現(xiàn)電壓降低或升高、電流突然增加、溫度、瓦斯的溫度同時升高及運行頻率降低等現(xiàn)象，且該現(xiàn)象的數(shù)值大于繼電保護的額定值，進而使繼電設(shè)備發(fā)出報警信號或跳閘指令。跳閘的方式通常有兩種，即電流值與時間值，若該跳閘的性質(zhì)為電流值，電流值上升速度越快，則跳閘的速度越快；而性質(zhì)為時間值時，當(dāng)故障電流值大于整定值后，在一段時間后，為了更好地保護變電站，時間發(fā)出跳閘指令，進而暫停變電站的運行。

另一方面，在運用繼電保護技術(shù)保護變電站的過程中，其目標(biāo)也較為明確，利用該技術(shù)后，可使變電站供電變得更加可靠。檢修繼電保護設(shè)備時，可提升該設(shè)備的可用系數(shù)與可靠性，防止出現(xiàn)傳統(tǒng)檢修方式的不足，并使相關(guān)設(shè)備的壽命得以延長，進而使用戶用電變得更加安全、可靠。與此同時，保護用電設(shè)備的安全也能促進相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，當(dāng)前，在電力系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)，正廣泛應(yīng)用繼電保護技術(shù)，且相關(guān)的保護裝置也可進行遠程輸送，技術(shù)人員可利用其數(shù)字化的特征，盡快實現(xiàn)系統(tǒng)搶修。當(dāng)前的搶修方式與過去有所不同，由預(yù)知性檢修替代了計劃性檢修，使檢修的盲目性有效降低，改變了過去由經(jīng)驗來判斷檢修的方式。

2 變電站繼電保護的價值作用

2.1 性質(zhì)

通過性質(zhì)可將繼電保護分為多種類型：其一，技術(shù)人員應(yīng)保護發(fā)電機，其短路的形式較多，主要為定子繞組，當(dāng)檔子繞組接地時，在相間的過程中會產(chǎn)生短路；發(fā)電機的外部也會產(chǎn)生短路，若其負荷過重，定子繞組經(jīng)過電壓時，其勵磁回路會出現(xiàn)兩點或一點接地，也會形成失磁故障。在發(fā)生故障后，大多采用解列、停機等方式進行出口，進而使故障范圍縮小，并發(fā)出信號。其二，在線路保護方面，根據(jù)不同的電壓等級，采用對應(yīng)的保護措施，架空長線、電纜或輸電線路若長度不同，電網(wǎng)內(nèi)中性點不同的接地方式也會形成繼電保護，進而出現(xiàn)過負荷、單相接地、接地短路及相間短路等。其三，針對母線保護，在多處變電場所與發(fā)電廠都應(yīng)安裝專有的母線保護設(shè)備。其四，在保護電力電容器方面，由于其內(nèi)部故障而造成出線短路，若斷路器與電容器組形成連接也會產(chǎn)生短路，其原因在于當(dāng)電容器組內(nèi)部出現(xiàn)故障時，電容被切除后會經(jīng)過電壓，而當(dāng)電容器組再度過電壓時，其母線會產(chǎn)生失壓狀態(tài)。其五，保護高壓電動機，高壓電動機會形成多種短路方式，如在同步電動機中，產(chǎn)生非同步的沖擊電流、電動機出現(xiàn)失磁效應(yīng)、底子繞組的電壓較低、電子繞組出現(xiàn)單相接地及定子繞組發(fā)生相間短路等，多種方式都會形成電動機保護。

此外，針對變電站繼電保護的溫度保護，當(dāng)其內(nèi)部的電動機與變壓器發(fā)生內(nèi)部短路或電機負載過重時，該保護裝置的溫度會快速升高，當(dāng)其整體溫度超出整定值后，可及時向系統(tǒng)發(fā)送跳閘指令，會產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號。與從同時，為達到設(shè)備安全的需求與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，在繼電保護裝置中，還會開展主保護，當(dāng)出現(xiàn)短路或產(chǎn)生故障后，通過系統(tǒng)內(nèi)部快速地反應(yīng)，可將產(chǎn)生故障的線路或電源直接切除，對變電站中的繼電設(shè)備起到保護作用。而對于繼電裝置中的后備保護，此保護產(chǎn)生的背景為斷路器或主保護系統(tǒng)發(fā)生拒動，可將產(chǎn)生故障的部分直接切除。當(dāng)裝置中出現(xiàn)主保護拒動時，電力系統(tǒng)內(nèi)部可緊急啟動另外一套保護設(shè)備，進而引發(fā)后備保護。為保障主保護與后備保護的整體性能，技術(shù)人員在檢修繼電裝置時，可采用輔助保護，該保護方式可作為多種防護的補充。

差動保護也屬一種較為重要的繼電保護類型，若中性點線路或變壓器中的電流差大于整定值時，該系統(tǒng)會發(fā)出跳閘指令，此保護方式又叫縱差動保護。而縱差橫保護的形式則為兩個繞組間或并行線路間的電流差高于整定值。例如，中國水利電力對外有限公司在實行變電站繼電保護的過程中，由于產(chǎn)生故障的電壓值小于整定值，在借助相關(guān)系統(tǒng)后產(chǎn)生低電壓信號與跳閘指令，進而對該裝置形成低電壓保護，有效保障了變電站的運行安全。

2.2 配置

針對繼電設(shè)備的保護裝置，如圖1所示，設(shè)計人員可進行三方面的保護，首先，針對線路保護，設(shè)計人員可應(yīng)大力發(fā)展智能變電站，并將測控功能與站內(nèi)保護進行有機結(jié)合，其配置方式采用間隔單套。在開展線路保護的過程中，可進行直接采樣，并將斷路器跳掉，經(jīng)過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可開發(fā)出重合閘與斷路器失靈等功能。

圖1 繼電保護裝置

其次，技術(shù)人員還需保護變壓器，依照相關(guān)流程，保護變電壓電量時，一般的配置方式為雙套，并實行設(shè)備一體化。若兩種設(shè)備分開，其后備裝置需結(jié)合測控裝置。采用雙套配置的過程中，將各側(cè)的單元合并，而各側(cè)的終端最好使用雙套配置。

最后，分段保護母聯(lián)時，技術(shù)人員應(yīng)將智能終端與分段保護裝置相連接，在不進行交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的情況下，實現(xiàn)直接采樣與跳閘的功能。與此同時，在保護智能終端、合并單元時，要通過網(wǎng)絡(luò)進行信號傳輸。按照配置要求，該類繼電保護設(shè)備應(yīng)按單套配置進行分段保護，從而形成測控與保護的一體化。當(dāng)分段保護出現(xiàn)跳閘時，其方式大多為點對點直跳，而網(wǎng)絡(luò)方式則應(yīng)用在其他分段跳上。若分段保護母線的方式失靈，也可運用網(wǎng)絡(luò)傳輸。

例如，某電力公司在開展繼電設(shè)備的保護時，在保護母線時，其設(shè)備出現(xiàn)故障，維修人員在檢修后，按照配置要求，對設(shè)備實行雙配置保護，從而增強了繼電設(shè)備的保護效果。

3 開展變電站繼電保護的具體試驗

為使電網(wǎng)更安全穩(wěn)定地運行，合理地在變電站開展繼電保護極為必要，在此過程中，技術(shù)人員需嚴(yán)格遵守靈敏性、速動性、選擇性及可靠性原則。當(dāng)前電網(wǎng)的規(guī)模在不斷擴大，其電壓等級也相應(yīng)升高，針對繼電保護的需求也有了較大改變。在發(fā)展智能變電站的過程中，不但要保障原有的繼電保護功能，還需不斷改善繼電保護內(nèi)部信息交換的方法，即相互操作、信息共享。在智能變電站內(nèi)部，電子互感器已替代了電磁互感器，多種一次設(shè)備也擁有了智能單元，如斷路器與變壓器等，徹底改變了保護裝置中的連接介質(zhì)，當(dāng)前多數(shù)已采用光纖，而信息傳遞則由網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備擔(dān)任?；诖俗兓?，技術(shù)人員需開展變電站繼電保護的測試試驗，相較于過去，當(dāng)前設(shè)備內(nèi)部信息傳遞的方式發(fā)生了改變，但其保護裝置并未產(chǎn)生任何變化，在開展試驗的過程中，其邏輯功能的檢測方式可與過去一致，而傳遞方式可改用其他測試方法以檢驗變電站內(nèi)繼電保護的價值與作用。

3.1 采用新型測試器具

技術(shù)人員在試驗前，需仔細檢測繼電保護裝置內(nèi)部的電流與電壓值，其方式可選用合并器內(nèi)部的光數(shù)字信號，傳統(tǒng)繼電保護裝置的測試儀器只能將模擬量輸出，而當(dāng)前的新型測試儀，即光數(shù)字信號儀器，在開展測試的過程中，該儀器可借助保護裝置內(nèi)部的光纖進行直接輸入測試，此方式有效避免了相應(yīng)誤差，減少了多種傳統(tǒng)式檢驗步驟，如采樣精度或零漂等，節(jié)約保護成本的同時，也改善了保護裝置的使用效率與效果。為滿足繼電保護裝置的實際需求，工作人員還需嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間間隔，若其傳輸時間差距較大或并未同步，應(yīng)合理選擇保護裝置，并對母線保護或變壓器保護等實行科學(xué)的測試與管理。

3.2 改善網(wǎng)絡(luò)傳輸方式

針對一二次設(shè)備的具體情況，相較于傳統(tǒng)保護方式中的直接跳閘，當(dāng)前變電站在應(yīng)用繼電保護時選用了GOOSE網(wǎng)絡(luò)，運用該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可實時發(fā)布跳閘指令，若想更加便捷，可改用智能型開關(guān)。借助網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的跳閘指令與啟動關(guān)閉信號，相比傳統(tǒng)式保護回路，新式繼電保護更加可靠。與此同時，GOOSE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信號傳輸與原繼電保護裝置內(nèi)信號輸出的方式相同，當(dāng)前開入或開出量已轉(zhuǎn)化為差異化的GOOSE報文，而非24V、220V的信號。對于繼電保護裝置的輸出或輸入信號，為保證其實時性和正確性，試驗人員可利用整套傳動試驗進行驗證。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國電網(wǎng)的基礎(chǔ)即為變電站，為了使變電站更好地工作，管理人員積極開展變電站技術(shù)，在開展的過程中，引入繼電保護，從而使變電站運轉(zhuǎn)正常。依據(jù)繼電保護的工作原理，應(yīng)主要保護變電站的線路與母線，可有效加強變電站的穩(wěn)定。