馬風貴

（寧夏送變電工程有限公司，寧夏 銀川 750001）

0 引 言

電網(wǎng)建設(shè)作為國家經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，隨著自動化設(shè)備在電網(wǎng)中的大量應(yīng)用，智能變電站繼電保護工作成為當前確保電網(wǎng)正常運行的關(guān)鍵因素[1]。傳統(tǒng)繼電保護通過繼電保護裝置與二次接線間的協(xié)同以及工作人員的巡檢維護確保變電站的正常工作[2]。上述方式適應(yīng)性不足，文中通過二次設(shè)備連接構(gòu)成二次回路，提高了繼電保護的適應(yīng)性，加強了對智能變電站的保護作用，擴大了智能變電站的使用范圍。

1 繼電保護分析

1.1 繼電保護概述

繼電保護可實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行狀況的實時監(jiān)控，確保電力系統(tǒng)故障及異常的實時發(fā)現(xiàn)及處理，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。若電力系統(tǒng)發(fā)生故障，那么繼電保護設(shè)備可第一時間隔離電力系統(tǒng)電路與故障設(shè)備，降低故障對電力系統(tǒng)的損失及影響。繼電保護裝置運行過程中，通過對比設(shè)定閾值與輸入信號，基于邏輯控制部分的全面分析控制執(zhí)行部件保護動作的實施。

1.2 繼電保護基本原理

繼電保護系統(tǒng)包括測量、邏輯以及執(zhí)行3個部分。通常按照制造工藝及邏輯原理進行分類，按照邏輯原理可分為電壓型和電流型，按照制造工藝可分為整流型和機電型。對于任何類型均需具備可靠性、靈敏性及安全性，確保電力系統(tǒng)故障產(chǎn)生時可及時實施相應(yīng)措施，確保電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

2 繼電保護對電力系統(tǒng)的重要意義

電力系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)均需繼電器的支撐，確保電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、正常運行。繼電器通過采集電力系統(tǒng)整體運行信號將采集信號傳送到顯示屏，同時也將各環(huán)節(jié)錯誤在顯示器進行顯示，實現(xiàn)技術(shù)人員的實時監(jiān)測及調(diào)控。繼電器與電力系統(tǒng)全部設(shè)備相連接，一方面可對電力系統(tǒng)的傳輸設(shè)備進行保護，另一方面可將控制信號傳輸?shù)浇K端設(shè)備，降低設(shè)備的高壓擊穿風險，提高電力系統(tǒng)設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和安全性。

3 繼電保護要求

3.1 可靠性

繼電保護可靠性的前提是系統(tǒng)按照設(shè)定順序動作，并且故障發(fā)生時，可及時將電力系統(tǒng)設(shè)備與故障線路斷開。

3.2 選擇性

產(chǎn)生故障時，繼電保護可通過最近距離斷路器及時將故障隔離。線路故障發(fā)生時，通過斷路器或周邊設(shè)備啟動失靈保護，避免越級跳閘。

3.3 靈敏性

設(shè)備及線路保護范圍內(nèi)，產(chǎn)生接地或斷路故障時，保護裝置需要通過設(shè)定靈敏度，確?？砂踩亟佑|故障設(shè)備或故障線路。

3.4 速動性

產(chǎn)生故障時，保護裝置應(yīng)在第一時間隔斷故障點，縮小故障范圍，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，消除毀滅性故障風險。

4 繼電保護二次回路相關(guān)內(nèi)容

4.1 繼電保護二次回路作用

繼電保護二次回路在智能變電站中可實現(xiàn)一次設(shè)備保護監(jiān)測及二次設(shè)備連接，其主要由以下4部分構(gòu)成[3]。第一部分是二次電壓、電流回路，由電壓、電流互感器及相關(guān)保護部件組成。第二部分是電源，包括保護電源和控制電源。第三部分是信號回路，由信號傳輸設(shè)備、高壓設(shè)備監(jiān)控裝置以及繼電保護設(shè)備等構(gòu)成。第四部分是控制回路，可實現(xiàn)對二次回路中端子柜和斷路器控制柜等控制。

二次回路采用電流互感器轉(zhuǎn)化電流對其他設(shè)備供電，減小變電站運行成本。運行中若出現(xiàn)不良阻抗，則觸發(fā)二次開路，避免沖擊其他設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備保護，確保變電站的安全穩(wěn)定運行[4]。

4.2 繼電保護二次回路設(shè)計

根據(jù)220 kV輸變電智能變電站結(jié)構(gòu)要求設(shè)計繼電保護二次回路。智能變電站結(jié)構(gòu)如圖1所示，其由過程層、間隔層以及站控層3部分構(gòu)成[5]。

圖1 智能變電站結(jié)構(gòu)圖

二次回路控制模塊通過直流空氣開關(guān)對控制元件進行控制。控制回路具有自動復位功能，可實現(xiàn)二次回路二次連線的自動化?？刂苹芈吩O(shè)計中，通過電源監(jiān)視回路配置，監(jiān)測回路合閘動作，同時實時控制和監(jiān)測斷路器位置[6]。信號傳輸為二次回路有效實現(xiàn)前提，設(shè)計中智能變電站信號模塊具備自動解除和重復動作的功能，可根據(jù)變電站的運行情況，多次觸發(fā)、單次觸發(fā)或解除信號狀態(tài)。

二次電壓、電流回路如圖2所示。電流互感器設(shè)計時應(yīng)合理計算相關(guān)參數(shù)，確?；ジ衅鞯碾娏鬓D(zhuǎn)換功能[7]。運行中，合理配置二次繞組及互感器電流，避免保護死區(qū)，確保二次回路的保護功能。

圖2 二次電壓電流回路

基于無人化的智能變電站設(shè)計中需采用分層分布的網(wǎng)絡(luò)模式對監(jiān)控模塊進行可靠性設(shè)計，實現(xiàn)變電站全部設(shè)備的監(jiān)控，數(shù)據(jù)的處理、傳輸及顯示，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。由于監(jiān)控模塊需同時具備設(shè)備監(jiān)控及數(shù)據(jù)處理功能，設(shè)計中變電站數(shù)據(jù)采用冗余設(shè)計，確保處理模塊與監(jiān)控模塊間的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳市院透咝訹8]。

5 繼電保護二次回路應(yīng)用分析

基于220 kV輸變電項目設(shè)計智能變電站繼電保護二次回路，設(shè)備主要架構(gòu)如圖3所示。設(shè)備布置時，需配置與保護裝置對應(yīng)的面柜及保護柜，控制電纜采用多芯控制電纜，確保正常傳輸，且電纜線芯應(yīng)滿足回路電流需求[9]。

圖3 設(shè)備主要架構(gòu)

二次回路保護裝置應(yīng)具有自動運行功能。對于文中220 kV輸變電項目，需配備兩套工作原理不同且具有獨立保護功能的保護設(shè)備。同時兩套保護裝置配置相應(yīng)合并單元，通過共同的二次繞組電路與母線保護電路連接。根據(jù)電路設(shè)計參數(shù)選取控制信號裝置，設(shè)定繼電器電壓較母線電壓高10%，確保電流工作范圍。配備兩套智能終端斷路器，且相互間數(shù)據(jù)傳輸采用網(wǎng)絡(luò)交換機，確保站控層繼電保護設(shè)備的正常通信[10]。

控制電纜選取具有足夠數(shù)量備用線芯的銅質(zhì)多芯電纜，根據(jù)電路需求選取控制電纜線芯規(guī)格。端子排作為繼電保護二次回路有效發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，應(yīng)嚴格按照設(shè)計圖進行接線施工。此外，端子排應(yīng)具有較高的防潮性，安裝時核對端子排與外部設(shè)備的連接情況，控制柜和端子箱等交流、直流電路應(yīng)在不同端子排上連接。

繼電保護二次回路中，信號設(shè)備可反映二次回路的保護效果，其選取中應(yīng)綜合操作頻次、電流以及電壓等參數(shù)。使用中，控制開關(guān)參數(shù)應(yīng)根據(jù)二次回路正常工作要求進行選擇，繼電器應(yīng)根據(jù)跳閘電流及母線電壓進行選擇，電壓線圈電流應(yīng)調(diào)控在母線電壓范圍內(nèi)，同時根據(jù)串聯(lián)形式配備相應(yīng)阻值的電阻。

6 結(jié) 論

隨著自動化設(shè)備在電網(wǎng)中的大量應(yīng)用，智能變電站的電路保護要求逐步提升。本文針對220 kV輸變電項目中智能變電站結(jié)構(gòu)，通過繼電保護二次回路實現(xiàn)對變電站的保護?；跓o人化要求，設(shè)計了繼電保護二次回路，實現(xiàn)了智能變電站設(shè)備的實時監(jiān)控及信號的及時處理。根據(jù)具體指令實現(xiàn)設(shè)備的自動復位重啟，提高了繼電保護適應(yīng)性，確保了智能變電站的安全、穩(wěn)定及可靠運行。