关于220kV变电站继电保护问题探讨

关于 220kV变电站继电保护问题探讨

王良平

云南省玉溪市供电局，云南玉溪 653100

摘要：现如今信息得到日益广泛，各国对供电的技术战略部署工作需求也愈来愈高，而220kV及以上电压等级早已成为了国家电网的主体结构，变电站继电保护也已成为国家电网的主要安全保障，维护着国家电网的安全、及时排除故障、降低因断电所造成的经济损失的重要任务。该文根据220kV变电站继电保护系统的特性，对变压器运行状态与保护问题进行了系统分析，对220kV变电站的继电保护问题展开了研究。

关键词：220kV；变电站；继电保护

前言

智能变电站内有新型的智能装置，利用先进计算机技术、信息通信技术，变电站的电力设备可以自行实现信号收集、监视和保护等功能，并通过对收集的数据加以分析、管理和调整变电站内各项系统。一旦变压器发生故障，报警系统马上向电网调度人员发送告警，并及时派遣技术人员实施维护，减少了变压器的人力成本，大大提高了变压器的工作效能。所以，近年来，由于我国正在大量兴建智慧变电所。智能变电站，对继电保护装备系统也有了更高的需求，所以继电保护控制系统装置设计方案也变得尤为重要。

1、变电站继电保护配置的构成

变电站的继电保护设备，主要包括数字核心单元、仿真测量输入输出接口系统、人机对话接口、开关测量输入输出端口、通讯系统等主要构成部分。

1.1、数字核心部件

数字核心部件也是变电站继电保护设备的关键部件。但数字核心部件实际上是一种微型的设计软件系统，与一般计算机系统结构设计软件系统差不多。该设计体系主要由中央处理器系统、存储器和控制电路系统等构成。与数字核心器件系统和计算机相比，继电保护系统装置采用了数据处理、信号跟踪等新方法，构成了一种比较完善的电子防护体系。

1.2、模拟量输入接口系统

电力系统工作过程中，一旦发生供电出现故障，继电保护系统装置就会自行打开，对发生故障线路加以屏蔽，避免了供电故障范围的进一步扩展。而因为在各个时期，供电用户的实际耗电量都不同，所以继电保护系统装置可以更准确掌握用户的实际供电需要，但继电保护系统装置并没有一个固定数值作为维护依据。据此，继电保护设备还需要按照用户的实际供电需要，使供电与输入接口的总能量最优化，以适应居民供电变化需要。当电路传感器的模拟信号转换为数字信息后，系统再把这些数据信号传送至数字核心部件，加以处理与分析。

1.3、开关量输入系统

开关量指的都是非连续性信息采集和注入量。通常数字电力开关都只有0、1两个状态，不过数码电力开关与继电保护开关之间有着相当的区别。变电站继电保护装置通过开关量判断控制器的工作状况，然后再针对相应的状况进行维护，所以在设计的时候就需要确定触点控制器的连接与断开状态。

2、220kV的变压器继电保护装置方案设计

2.1、变电站继电保护相关技术要求

传统的化变电站数据采集装置已无法适应化变电站的需要，所以化变电站通常采用了电子式互感器或一次设备+组件，从而完成了对数据信号的化采集工作。化采集系统还具备了如下优点：首先，能够完成对设备间的一次、二级系统进行隔离。第二，化电气量的测量范围更广、测值也更为准确，为信号集成化的使用奠定了基础。第三，化通信设备接口能够直接使用到二次系统的设备中。

变压器系统分配式布置，具备如下优点：变电所监测、维护系统和控制器在不同类型的设备上，都可以单独配置。当中某一种系统运行问题，不会直接影响另一种网络系统的运行。分配式网络系统具备了CPU信息处理技术能力，有利于降低主控制单位的工作负荷。分布式系统具备足够的自我诊断能力，有助于及时发现故障情况，并对故障状态加以屏蔽。分布式系统有利于系统的扩展。

为方便对变电站信息的收集、分类、管理与传递，电子设备之间更好的信息融合，变电所需要建设统一的信息标准，目前国内最普遍的电子通信国际标准是IEC61850。这将有利于化电气设备之间进行联系、实现信息资源共享。IEC61850通信规范采用了统一的标准建模语言，是一个全面向技术的规范建模语言，可以实现在各个制造商产品的电气设备和控制系统之间进行兼容，从而确保了通讯信息的有效传递。IEC61850-6标准对变压器的结构控制语言、电气设备技术参数、通讯系统配置等方面进行了详尽的说明。

2.2、方案设计

2.2.1、线路保护方案

线路保护信息主要是反映了该线的各种工作故障以及非正常工作状况，并对隔离继电器停机等状况及时发出信号，并要保证不拒动、不误操作等。220kV电压等级的电力线路输送功率较大，且传递距离很远，因此对整个系统的安全有较大的影响。所以，每条220kV线路应配备二组不同厂家、不同原理的线路保护器，并需要同时配备终端和合并单元。终端、合并单元均与安全保护器相连接，以实现对线采样。保护器一般选用直采、直跳的方法，标准规约采用了IEC61850-9-2。

2.2.2、母线保护方案

传统的继电保护设备在工作过程中，很易引起变压器的电磁干扰，从而影响继电保护系统的工作精度，进而引起电气故障。在产品设计过程中，也需要考虑到接地装置。因为母纫保护关系到变电站继电保护系统的中央处理单元、间隔单位，直接影响着与这些单位的数据交换。继电保护系统装置在保护过程中，由于直流变压器的主保护系统可能产生故障电流和次涌流，所以安全保护器系统需要合理的识别故障电流和次涌流，以避免其系统对线路产生干扰。220kV电压等级的母线保护系统应按双重化原则加以设置，即直采、直跳各关联间隔。将母线保护与其他系统间的相连闭锁信息、主变压器的工作信息等通过COOSE网络传递。

2.2.3、变压器保护方案

变压器在变电站中的主要用途是调整电压，以避免电压限值高于设备的电压限值。为保证设备安全性，220kV变电站的变压器防护体系实行双重化配置，每一个防护设备都需要有主、后备保护作用的变压器系统设备防护安装，在变压器系统设备各侧相应一定的终端和组合单位。由于变压器系统设备防护安装的品种相当多，在内部设计中，所有设计都要依据变压器系统设备的需要选用相应的变压器系统设备防护安装。在变压器设备防护安装的内部20多个标准保护程序，都可以对一次设备的电压电流和开关容量实行数值采集。在内部设计过程中，还要求对压力和电流做出测试，而电压测量也基本上是为了通过保护电流互感器。变压器设备保护层可按布局式形状布局，方便于集中布局和后期差动维护，可利用以太网对变压器保护设备的数据信号实现传送。

3、结束语

近年来，由于我国正在大力发展电网，供电系统的建设也获得了一定的进步，目前全国变电所的建设总量已经达到了5000座以上。但是在实际工作过程中，还面临着许多困难，比如变电所的继电保护体系。因为传统的继电保护系统与变压器的继电保护安装体系之间具有一定的区别，所以需要重新进行继电保护系统设计方案。通过进行线路保护、变压器保护以及变压器保护等措施的设计，实现变压器与继电保护系统的高效工作，进而推动国家电网的可持续发展。

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