论变电站继电保护的工作原理及价值作用
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作者: 冯振振
【摘要】智能变电站是智能电网的基础，它的建设直接关系到坚强智能电网的总体目标是否得以顺利实现。为了指导与推进智能变电技术建设工程顺利开展下去，国家电网公司前后出台了一系列智能变电站的技术导则、设计规范和继电保护技术规范等有关的标准。继电保护系统属于电力系统中最为重要的组成部分，可以确保电力系统正常运转，避免安全事故的发生与扩大。当前从我国电力系统的实际运行情况可知，电力继电保护所引起的安全事故比较普遍，很容易导致局部电网出现解列失压的现象，因而造成了很大的经济损失，也严重威胁到电网的安全。
【关键词】变电站；继电保护；常见问题
一、前言
近年来，随着我国科学技术的不断发展，电力自动化系统及继电保护设备在变电站中得到了广泛的应用。然而，因为变电站周围的电力磁场强度非常大，在这个区域里不仅安置的有大电流与高电压的一次设备，还有电流于电压都比较小的二次较弱设备，很容易促使一次强电装置带来的强电磁给二次设备造成干扰进而产生严重的安全事故。另外供电系统里面的外干扰和大气干扰也可能影响到二次弱电设备。当前我国电网处于高速发展的阶段，变电站的自动化化程度也飞速提高，所以改善变电站电力系统安全性能也成为当前诸多变电站继电保护中的一项重要工作。
二、变电站继电保护工作原理及作用
1、基本工作原理
变配电站继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时出现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、出现瓦斯、温度升高等现象超过继电保护的整定值（给定值）或超限值后，在整定时间内，有选择的发出跳闸命令或报警信号。
根据电流值来进行选择性跳闸的为反时限，电流值越大，跳闸越快。根据时间来进行选择性跳闸的称为定时限保护，定时限在故障电流超过整定值后，经过时间定值给定的时间后才出现跳闸命令。瓦斯与温度等为非电量保护。
2、变配电站继电保护的作用
变配电站继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。
3、继电保护设备状态检修的目标
（1）提高供电可靠性。对继电保护设备进行状态检修能有效提高设备的可靠性和可用系数，避免传统检修方式的弊端，有效地延长了设备的使用寿命，从而保证了用户的可靠、安全用电。
（2）保证设备安全经济运行。目前，微机继电保护及综合自动化系统等技术在电力系统中得到广泛应用，保护装置也相继具备了远距离输送的能力.可以充分利用数字式保护的技术特点，实现数字式保护系统的状态枪修。这就改变了传统的检修方式，由计划性检修方式转为预知性检修，这样就改变了定期检修的盲目性，降低了凭经验而进行的定期检修的不可靠性和设备的故障率。
三、变电站继电保护按保护的性质分类
1、发电机保护。发电机保护有定子绕组相间短路，定子绕组接地，定子绕组匝间短路，发电机外部短路，对称过负荷，定子绕组过电压，励磁回路一点及两点接地，失磁故障等。出口方式为停机，解列，缩小故障影响范围和发出信号。
2、线路保护。线路保护根据电压等级不同，电网中性点接地方式不同，输电线路以及电缆或架空线长度不同，分别有：相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。
3、母线保护。发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线保护。
4、电力电容器保护。电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路，电容器组和断路器之间连接线短路，电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压，所连接的母线失压。
5、高压电动机保护。高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机出现非同步冲击电流。
四、变电站继电保护站内各设备保护配置
1、线路保护。对于110KV智能变电站，站内保护、测控功能宜一体化，按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器；经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。
2、变压器保护。按照规程要求，110KV变压器电量保护宜按双套进行配置，且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置，后备保护宜与测控装置一体化。当保护采用双套配置时，各侧合并单元（MU）、各侧智能终端均宜采用双套配置；中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。
3、母联（分段）保护。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接，分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能；同时，保护装置、合并单元和智能终端等设备，均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络，实现信号的跨间隔传输。按照规程要求，110KV分段保护按单套配置，宜实现保护、测控的一体化。110KV分段保护跳闸采用点对点直跳，其他保护（主变保护）跳分段采用GOOSE网络方式；母联（分段）保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。
五、变电站站内继电保护的测试检验
继电保护是电网安全稳定运行的第一道防线，必须遵循可靠性、选择性、速动性、灵敏性的原则。随着电网规模的不断扩大和电压等级的不断提高，对继电保护“四性”的要求不仅没有降低，反而提出了更高的要求。智能变电站应在保证继电保护功能不变的基础上，改进继电保护信息共享、互操作的方式，即设备间交换信息的方式。
由于智能变电站中，电磁式互感器被电子式互感器代替，变压器、断路器等一次设备也加装了智能单元，使得原来保护装置与外界的连接介质全由光纤取代，信息全由网络化的设备传递。针对这样的变化必须提出智能变电站保护设备的测试方案。由于保护装置没有发生变化，变化的只是信息的传递方式，因此保护的逻辑功能检验和原来一致，可以沿用原来成熟的检验标准。针对变化的部分提出新的测试方法，主要有如下几点。
1、原来输入保护装置的电压、电流模拟量由来自合并器的光数字信号代替。传统的保护测试仪只能输出模拟量，而目前已有光数字保护测试仪，可以用光数字保护测试仪直接从保护装置的光纤以太网口输入测试。这样的数字信号是没有误差的，以前的零漂、采样精度检验步骤可以省略。但必须考虑有跨间隔数据要求的保护装置（如变压器差动保护、母线保护）在不同间隔间传输数据时，到达时间的同步性，如不确定或差距校大，将很难满足保护装置的要求。
2、在相同的一二次设备条件下，与传统保护接点直接跳闸方式相比，智能变电站继电保护采用GOOSE报文发信经通信网络给智能终端发跳闸命令（如果有了智能开关则没有这个环节）。采用GOOSE网络，继电保护通过网络传输跳闸和相互之间的启动闭锁信号，与传统回路方式相比，其可靠性主要体现在网络的可靠性和运行检修扩建的安全性上。
3、原来保护装置输出的各种信号由基于GOOSE协议的网络传输实现。传统的开入、开出量不再是24V或者220V的直流电信号，代之以优先级别有差异的GOOSE报文。可通过整组传动试验来验证保护装置输入、输出信号的正确性与实时性。
参考文献：
[1]刘玉奎.防止电气误操作的措施浅析[J].黑龙江科技信息， 2009（08）.
[2]荆哲.变电运行安全控制问题的探讨[J].中国高新技术企业，2008 （02）.
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