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关于500kV变电站继电保护可靠性研究综述魏少攀

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：魏少攀高师袁浩李世泽

[导读] 摘要：500kV变电站在运行过程中，一旦出现电力故障则会产生较大范围的影响，为此需要针对变电站继电保护的常见故障进行工作优化，不断强化500kV变电站的整体继电保护系统，提高继电保护系统的工作可靠性与稳定性。

        (国网河北省电力有限公司检修分公司河北省石家庄市 050051)
        摘要：500kV变电站在运行过程中，一旦出现电力故障则会产生较大范围的影响，为此需要针对变电站继电保护的常见故障进行工作优化，不断强化500kV变电站的整体继电保护系统，提高继电保护系统的工作可靠性与稳定性。本文对500kV变电站继电保护可靠性进行分析，为变电站运维工作提供参考。
        关键词：继电保护；可靠性；研究综述
        引言
        目前，在进行继电保护系统设计的过程中，还存在一定的问题。需要结合国内外先进的经验，根据实际建设情况，对系统运行过程中可能存在的一些故障问题以及影响因素进行有效的控制，制定科学合理的预防措施，以保证电力系统的安全稳定运行。
        1 500kV变电站继电保护装置的概述
        在变电站内部，如网络化控制以及数字化收集等智能功能，使资源具备较强的可分享性，显著降低运行能量损耗、减少设备配置，同时，对于变电站，光纤可以代替电缆，在变电站内部，信息能够随时分享和传输，变电站总体电源系统都是一体化设计，采用一体化监控模式让站用电源的每个分支之间彼此联系，以实现站用电源信息互相交换的目标。电力系统继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置，其基本任务是；一是能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障设备迅速恢复运行；二是能够反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。
        2 现场作业对运行设备的影响
        变电站继电保护的正常运行是电网平稳运行很重要的一环，而采取有效的试验手段保证继电保护装置测量、逻辑以及执行回路的正确性也是满足继电保护“四性”原则的基本要求。对于变电站而言，继电保护逻辑功能正确是重要前提，同时，继电保护信息也就是设备之间信息的有效交换也是现场试验的重点。SCD文件修改、实时库修改。主要是改扩建、二次保护设备更换、装置模型文件变化，虚端子、虚回路发生变化，才需要修改SCD文件。SCD文件由集成商协同设计院完成配置，并与原SCD文件比对、确认正确后导出新间隔的CID文件下装至对应的装置。SCD文件的修改应确认变更部分不会影响其他无关运行设备，并对相关装置的虚端子及虚回路的完备性、正确性进行验证。实时库的“四遥”点位顺序也要一一核实无误，防止误操作运行设备。
        3 500kV变电站继电保护常见故障分析
        电力系统所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路、断线等故障。如变压器作为变电站的心脏型设备，长时间不间断运行会对变压器带来损耗与老化，出现故障在所难免。常见的变压器故障有套管故障、铁芯故障、绕组故障、瓦斯保护故障以及变压器着火故障，其表现各不相同。对于线路来说，各种类型的短路故障包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。不同类型短路发生概率不同，故障电流也各不相同。同时，直流电源的直接干扰，在地网与接地电流形成的回路中，直流电源一旦发生短路问题，则直接导致抗干扰电容组件受到影响，无法发挥出应用的继电保护作用。若是短路周期较长，则很容易破坏继电保护系统的相关组件，严重影响500kV变电站的安全运行。
        4 500kV变电站继电保护动作分析
        500kV 线路保护的允许式纵联差动、光纤电流差动保护的保护范围为线路的两个开关的电流互感器（边开关为母线侧、中开关为线路的另一侧）开始，一直到线路对端的电流互感器位置，保护线路全长。对于220kV 线路保护的闭锁式纵联方向（或距离）保护、光纤电流差动保护的保护范围为线路开关的母线侧电流互感器开始一直到线路对端的电流互感器为止，保护线路全长。线路保护中的后备保护一般延伸到相邻线路。主变压器保护的差动保护范围为从高压侧开关套管CT、中压侧开关套管CT、低压侧开关旁CT 以内的设备，非电量保护主要包括压力释放、瓦斯，保护变压器油箱内部故障。500kV 母差保护保护范围包括每串开关的母线侧开关的线路侧（或变压器）电流互感器开始到母线上的所有设备。

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        5 提高500kV继电保护系统可靠性的研究综述
        5.1变压器保护
        在研究继电保护系统的过程中，要想提高系统运行的可靠性，就需要对变压器进行保护。在设计变压器的过程中，一般应用比率制动原理来提高变压器设备运行的稳定性。在建设智能变电站的过程中，随着技术的广泛应用，可以采用人工神经网络原理对变压器或其他设备进行保护，可大大提高设备运行的灵敏度，确保设备在运行的过程中能够具备自我检测的能力。虽然这些技术在应用的过程中还不够成熟，但是在进行继电保护的过程中具有相对的优势，而且具备记忆功能和处理功能，可以对设备进行保护和测控。在应用技术的过程中，还可以实时记录设备的状态，通过数据信息的采集和处理对设备进行保护，而且能够根据实际运行情况，对功能进行实时控制。
        5.2线路保护
        500KV变电站的线路保护，应该渗透到继电保护的各个环节，要将变电站的实际运行情况与继电保护系统的具体运营进行综合的考量，并以此为参照，展开500KV线路保护方案的有效制定。首先，500KV变电站线路的两端间隔之间应该安设相应的保护检测装置，该装置不但要能够与GOOSE网进行有效的联系，开展有序的信息交换，而且还要与合并单元格以及终端进行紧密的斜街；其次，电子式电压互感器应该安设于变电站的主线路与母线路之间，一旦获取到相应的控制指令，则要通过相应的合并单元，将信息进行封装，并直接传输到变电站的SV单元内。
        5.3母线保护
        加强对500KV变电站的母线保护是确保继电保护系统能够有效运维的重要基础。一般来说，500KV变电站的母线保护可以分为两个层面：第一，宏观层面。宏观意义上的母线保护，可以采用分布式的线路保护方式，确保各个母线在合理的间隔范围内保持相对的独立运行状态，从而起到相应的继电保护效果；第二，微观层面。微观意义上的母线保护，可以采用分段式的线路保护方式。它适用于单套配置的继电保护中，分段式的母线构成，可以让母线与继电保护装置形成一个系统的集成装置，增强母线的灵敏度和有效性，哪怕母线在启动环节发生故障，也可以及时的跳转到GOOSE网络系统中，利用GOOSE网实现信息数据的有效传输。
        6继电保护技术在电力系统中的运用
        6.1线路继电保护技术
        线路继电保护技术是变电站继电保护技术中重要的组成部分，不仅承担保护线路的保护职责，同时有效控制线路的运行状态，避免线路出现安全故障，若线路出现安全故障，线路继电保护技术会在最短的时间内，向工作发出警报，此时工作人员按照规定采取相应的措施解决出现的故障。在变电站建设过程中，应根据线路运行要求，将测控装置配置在线路上，对线路进行实时监控的同时，将监控产生的数据在第一时间内上传至电力系统中，此时继电保护技术会对数据进行全面的分析，以便实施正确的管理措施，保证线路处在安全稳定的运行状态。
        6.2过流电限定保护
        在变电站保护功能中，过流电限定保护技术，可在短时间内降低电流荷载产生的破坏作用，有效避免电力系统外部环境出现断电等情况，防止外部环境在高强度电流荷载下出现跳闸等安全故障。
        结束语
        为了合理发挥出继电保护系统在500kV变电站中的工作价值，本文针对继电保护可靠性进行了综述分析，对500kV变电站继电保护应用及改进维护进行了探讨，确保变电站运行的整体安全性与可靠性。
        参考文献：
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        [2]朱洁萍.220kV变电站变压器运行及其继电保护措施探究[J].决策探索(中),2019(08):78.
        [3]侯成.220kV变电站变压器保护配置与非电量保护运行维护分析[J].电子测试,2018(24):81-84.