摘 要：針對變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)，做了簡單的論述，總結(jié)了應(yīng)用設(shè)計(jì)把控要點(diǎn)。首先，對智能變電站二次繼電保護(hù)技術(shù)做了分析。其次，結(jié)合變電站建設(shè)實(shí)例，論述了二次繼電保護(hù)系統(tǒng)的具體應(yīng)用。最后，整理了有關(guān)高效應(yīng)用二次繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略。從智能變電站運(yùn)行視角來看，二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，起到了積極的作用。若想充分發(fā)揮其功能作用，必須要做好應(yīng)用設(shè)計(jì)質(zhì)量的把控，保證變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次繼電保護(hù)裝置；應(yīng)用設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0081-02

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)發(fā)揮著重要的作用，具體體現(xiàn)如下：①提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的安全性。以往使用的保護(hù)設(shè)備，其保護(hù)性能不強(qiáng)，難以起到較好的保護(hù)作用，在降低故障發(fā)生率方面存在不足。而二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，不僅保證數(shù)據(jù)信息的安全，還能夠防護(hù)、監(jiān)控電力系統(tǒng)。②降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本。因?yàn)槎卫^電保護(hù)在裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作便捷，減少了電網(wǎng)運(yùn)行投資。③保護(hù)性能好。二次繼電保護(hù)裝置使用的材料多為絕緣材料，能夠起到保證裝置高性能運(yùn)作的作用，不僅不會(huì)被腐蝕，而且增強(qiáng)了保護(hù)作用。④能源消耗少。目前，市場上的二次繼電保護(hù)裝置，在實(shí)際應(yīng)用中，能源消耗比較小，故障反應(yīng)速度快，診斷率較高?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，二次繼電保護(hù)裝置被廣泛的應(yīng)用。

1 智能變電站二次繼電保護(hù)技術(shù)概述

智能變電站的快速發(fā)展，帶動(dòng)著二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，此裝置的應(yīng)用，主要形式為二次繼電保護(hù)系統(tǒng)，為變電站的核心，影響著其運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性，也是運(yùn)維管理的重點(diǎn)。從系統(tǒng)構(gòu)成角度來說，包括繼電保護(hù)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等，利用互感器相互連接，實(shí)現(xiàn)對變電站所有設(shè)備的全面監(jiān)控。從變電站目前應(yīng)用的繼電保護(hù)技術(shù)來說，存在著以下差異：①保護(hù)配置和組屏方案。從各個(gè)區(qū)域來說，華東地區(qū)電網(wǎng)配置，需要兩面保護(hù)屏；東北地區(qū)和華中地區(qū)則需要三面保護(hù)屏；華北地區(qū)較多，配置四面保護(hù)屏。地區(qū)不同，保護(hù)屏配置差異，體現(xiàn)在電氣量和操作箱方面。在220kV保護(hù)線路中，東北地區(qū)和華東地區(qū)的電網(wǎng)，多使用一面操作屏和兩面保護(hù)屏。東北電網(wǎng)中，一面保護(hù)屏中，配置了失靈啟動(dòng)裝置和操作箱等。四川以及重慶的電網(wǎng)，多配置兩面保護(hù)屏。②操作箱以及重合閘配置差異。在東北地區(qū)以及華中地區(qū)的電網(wǎng)配置中，220kV線路通常設(shè)置1套操作箱，是獨(dú)立配置的。四川地區(qū)、重慶地區(qū)、華中部分地區(qū)，是在保護(hù)屏上布置。220kV雙子母線多在線路中，配置重合閘，一般來說東北地區(qū)要布置在2套線路中，一套運(yùn)行，一套備用。若想保證二次繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果，需要做好二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)把控，確保裝置功能得以充分發(fā)揮。

2 智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例

2.1 案例概述

以某220kV變電站為例，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)著用電負(fù)荷的增加，變電站在高負(fù)荷情況下運(yùn)行，極易出現(xiàn)用電過載的情況。比如，在2008年夏季，變電站最高運(yùn)行負(fù)荷是526MW，用電高峰期，負(fù)載率達(dá)到95%，常見用電過載在情況。除此之外，常規(guī)變電站采取的是人員值守方式，加之設(shè)備老舊，影響著供電的可靠性，威脅著電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性?；诖耍瑳Q定對變電站進(jìn)行智能化改造升級(jí)，通過增強(qiáng)變電站的繼電保護(hù)能力，保證區(qū)域供電的安全性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)結(jié)合此變電站升級(jí)改造實(shí)踐，分析二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)[1]。

2.2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

此智能變電站升級(jí)改造，運(yùn)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開展設(shè)計(jì)，要求實(shí)現(xiàn)無人值守。變電站設(shè)計(jì)，采用的為分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)和變電站內(nèi)的智能化通信。利用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部電氣設(shè)備信息共享以及通信。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)角度來說，主要分為站控層、間隔層以及過程層?；谟?jì)算機(jī)控制，遵循IEC61850規(guī)則，開展智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建模。選擇有源電子電壓傳感器裝置或互感器裝置，支撐信號(hào)傳播。組網(wǎng)模式為太網(wǎng)雙星模式，網(wǎng)絡(luò)過程層采取的是點(diǎn)對點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)化傳輸形式。將二次設(shè)備布置在主控室內(nèi)；將35kV設(shè)備布置在對應(yīng)的開關(guān)柜上。主變壓器裝置以及220kV部分，設(shè)置獨(dú)立測控裝置，10kV以及35kV設(shè)置一體化測控裝置。220kV以及110kV線路使用有源電子組合電路以及電壓互感器裝置，進(jìn)行信號(hào)傳輸。系統(tǒng)主變壓器，選擇的是純光學(xué)電流互感器，35kV間隔使用普通電流互感器裝置，220kV以及110kV母線電壓互感器使用的電壓互感器裝置是電子式，35kV母線電壓互感器采用常規(guī)的電壓互感器。380V電容器部門采用常規(guī)的電壓互感器[2]。

2.3 二次接線

智能變電站二次繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，二次接線主要涉及到以下內(nèi)容：①二次設(shè)備布置。在智能變電站內(nèi)，布置控制室與繼電保護(hù)室以及操作員工作站等。在繼電保護(hù)室內(nèi)，布置主變壓器裝置和線路以及母線設(shè)備等。在開關(guān)柜上，布置35kV測控保護(hù)一體化裝置和220V智能控制終端。在獨(dú)立控制柜上，布置110kV開關(guān)設(shè)備智能終端。在變電站的蓄電室內(nèi)，布置2個(gè)蓄電池。合并單元以及間隔保護(hù)一面屏；220kV母線或者110kV母線合并單元依據(jù)電壓等級(jí)一面屏；將35kV母線以及主變，布置在同個(gè)控制柜。②計(jì)量和測量。按照國家相關(guān)規(guī)定，此變電站工程計(jì)量點(diǎn)，選擇為主變壓器端計(jì)量，配置的電能測量儀表，屬于電子式。計(jì)量點(diǎn)選擇在220kV線路，分別配置2只計(jì)量儀表。以110kV用戶變線路為電能計(jì)量點(diǎn)，布置在1只電量測量儀表。若將35kV部分主變間隔設(shè)計(jì)為普通電量計(jì)量點(diǎn)，布置1只模擬量信號(hào)采集儀表。③防誤閉鎖以及同期。智能變電站防護(hù)系統(tǒng)總計(jì)三層，具體包括站控層防護(hù)和間隔層防護(hù)以及電氣閉鎖，斬空層防誤在主要構(gòu)成包括防誤閉鎖軟件和電腦鑰匙以及鎖具。其中，間隔層防誤主要包括測控裝置硬件部分以及軟件部分，同期點(diǎn)具體包括110kV以及220kV斷路器，站控層負(fù)責(zé)監(jiān)測動(dòng)作過程信號(hào)[3]。

2.4 二次回路參數(shù)和輔助電源系統(tǒng)

此變電站二次回路參數(shù)如下：①流電壓220V；②交流電壓為380V/2220V；③交流電流為1A。此智能變電站設(shè)置了一套連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的交流電源裝置，布置在繼電保護(hù)室內(nèi)部，能夠?yàn)楦黜?xiàng)工作的開展提供充足的電源，比如監(jiān)控設(shè)備和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行等。繼電保護(hù)室內(nèi)布置1套電源測試屏，方便開展設(shè)備調(diào)試。配電屏負(fù)責(zé)提供電源，滿足繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)的基本需求。除此之外，繼電保護(hù)室內(nèi)還布置了二次交流屏，為繼電保護(hù)以及自動(dòng)化裝置中的部分設(shè)備，提供充足的電源。

2.5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

此智能化變電站升級(jí)改造中，對于繼電保護(hù)室，除了布置了上述系統(tǒng)外，還布置了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。通信系統(tǒng)運(yùn)行，采取的是有線傳輸方式。設(shè)置的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，主要構(gòu)成包括聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)和消防電話主機(jī)以及功率放大機(jī)等。若發(fā)生火災(zāi)，利用溫度傳感器和煙敏傳感器等，將收集的信號(hào)，傳送到聯(lián)動(dòng)控制主機(jī)，由主機(jī)負(fù)責(zé)信號(hào)處理和發(fā)布指令，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器，及時(shí)發(fā)布火災(zāi)警報(bào)[4]。

2.6 直流系統(tǒng)

此智能變電站，依據(jù)電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程相關(guān)規(guī)定，采取負(fù)荷計(jì)算方法，計(jì)算階梯負(fù)荷，蓄電池容量設(shè)計(jì)時(shí)，要分別考慮正常工作負(fù)荷以及出現(xiàn)事故工況的100負(fù)荷計(jì)算。一般來說，事故負(fù)荷依據(jù)2h計(jì)算，系統(tǒng)使用220V直流系統(tǒng)，作為測量系統(tǒng)和中控系統(tǒng)以及繼電保護(hù)系統(tǒng)等。使用2組型號(hào)為400AH蓄電池，將其和自動(dòng)化高頻開關(guān)相互組合，形成電源裝置。直流系統(tǒng)采取的是單母線分段界限形式，使用高品質(zhì)智能化開關(guān)電源整流器組成成套裝置，包括充電屏和進(jìn)線屏等。采取直流分配供電形式，監(jiān)控設(shè)備和主變繼電保護(hù)裝置，采取的是輻射網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行供電。開關(guān)柜的控制閘，采取的是雙回路供電形式，照明設(shè)備和應(yīng)急照明設(shè)備采取獨(dú)立供電形式[5]。

3 智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 做好二次繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)分析

智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)，要做好二次繼電保護(hù)裝置分析具體如下：①短引線保護(hù)和重合閘三級(jí)跳設(shè)計(jì)。在500kV線路上的二次典型設(shè)計(jì)，若采取雙套短引線保護(hù)形式，則可在隔離開關(guān)情況下，采取串聯(lián)的方式組屏，或者不設(shè)置斷路器保護(hù)屏。在220kV接線中，則需要設(shè)置重合閘，自動(dòng)保護(hù)線路，其余配置能夠忽略。②電壓切換箱以及操作箱接線設(shè)計(jì)。采取二次典型設(shè)計(jì)，必須要按照原有的雙重配置，采取單位的方式輸入，保證能夠在切換回路異常狀態(tài)下，快速退出一套配置。對操作箱，能夠不設(shè)置操作電源切換回路的，要設(shè)置斷路器，發(fā)揮防跳功能，箱體內(nèi)部要布置2套繼電器。③母線和斷路器失靈保護(hù)設(shè)計(jì)。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合對失靈保護(hù)電流的分析，在進(jìn)行智能變電站二次繼電保護(hù)裝置應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，對220kV雙母線的配置，要采取雙重化標(biāo)準(zhǔn)。其中1套在啟用時(shí)作業(yè)，剩余1套在失靈時(shí)發(fā)揮保護(hù)作業(yè)?？扇∠?dú)立的失靈啟動(dòng)裝置，利用電流來判斷母線保護(hù)[6]。

3.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)的編制

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，微電子技術(shù)被不斷地推廣應(yīng)用，在繼電保護(hù)裝置中，發(fā)揮著重要的作用，推動(dòng)著電力系統(tǒng)朝向智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展。在具體應(yīng)用的過程中，使用二次繼電保護(hù)裝置，其在電壓輸入和輸出方面有著極大的差異，增加了保護(hù)裝置運(yùn)行以及管理難度。對于此問題，相關(guān)部門和企業(yè)高度重視，提出了系列解決以及應(yīng)對策略，能夠?yàn)槔^電保護(hù)工作的開展，提供準(zhǔn)確的分析。開展智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)，要基于相關(guān)技術(shù)規(guī)程，對企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展優(yōu)化以及整合，實(shí)現(xiàn)科學(xué)配置以及合理優(yōu)化，為智能變電站二次繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，提供有力的保障[7]。

3.3 做好常見問題的把控

在開展智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，要做好常見問題的把控，具體如下：①220kV及以下變壓器保護(hù)，在配置220kV變壓器誰，要盡量選擇三相式三卷變壓器，依據(jù)技術(shù)規(guī)程相關(guān)要求，通常設(shè)置瓦斯保護(hù)以及差動(dòng)保護(hù)，在高壓側(cè)以及中壓側(cè)都設(shè)置負(fù)荷電壓閉鎖過流保護(hù)和間隙保護(hù)以及零序方向過電流保護(hù)；在低壓側(cè)布置復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)。各側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)以及零序方向過電流保護(hù)綜合，能夠充分反映變壓器內(nèi)部以及各個(gè)母線等的接地故障、相間故障[8]。②要做好相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)。智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)，為保證設(shè)計(jì)功能的發(fā)揮，要做好和相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)。系統(tǒng)保護(hù)對通信設(shè)備的要求，每個(gè)規(guī)定都不同，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要做好協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對系統(tǒng)繼電保護(hù)以及系統(tǒng)通信方面，要做出明確的規(guī)定。比如，對50km以下的短線路，若條件允許，建議實(shí)現(xiàn)雙光纜線路。若無法實(shí)現(xiàn)迂回光纜路由的同塔雙回線路盡量設(shè)置雙光纜。若1回線路的2套縱聯(lián)保護(hù)，其全部復(fù)用通信專業(yè)光端機(jī)，要利用2套通信設(shè)備進(jìn)行傳輸。③明確對一次設(shè)備的要求。一般來說，對斷路器的要求不高。為了能夠簡化二次回路，以免常電纜開入造成保護(hù)誤動(dòng)，在二次典型設(shè)計(jì)中，規(guī)定斷路器三相不一致保護(hù)，而且斷路器防跳以及跳合閘壓力閉鎖等功能要由斷路器本體機(jī)構(gòu)箱實(shí)現(xiàn)[9]。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能變電站二次繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用設(shè)計(jì)，要從多個(gè)方面加以分析，最大程度上保障裝置應(yīng)用設(shè)計(jì)的合理性和完整性。在具體實(shí)踐的過程中，要做好二次繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)分析，繼電保護(hù)系統(tǒng)編制，做好常見問題的把控。通過采取系列措施，做好設(shè)計(jì)質(zhì)量的把控。

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收稿日期：2018-9-10