浅谈变电站继电保护在电力系统中的应用

时间：2024-05-17

何峻

(湖南国电瑞驰电力勘测设计有限公司，湖南常德 415000)

1 继电保护装置的构成

现代的网络保护分为现场的间隔层装置、中间的网络通信层和后台的操作层三个部分。

（1）网络层在硬件上由网线、网络接口、中继器等构成，在通信软件的支持下，按照通信协议的要求进行数据端对端或广播式的发送／接收，并能实现自动的数据校验和一定水平的自动纠错。

实际运行的网络一般都采用双网结构，且增加了平衡网络负载的功能。在进行扰动数据传输时，此功能能更好地保证系统的实时性，还可同时支持IEC870-5-101/103、DL451-1991（国标 CDT）、N4FPOLLING等多种标准通信规约，方便进行网间的互连。配合网络通信服务器，可方便地与同构/异构网相连，从而构成一个县、市、省乃至更大的电力系统保护调度互联网。

（2）间隔层装置用来直接保护一次设备即被控对象，对主变、发电机、线路、电容器等一次设备，不同的电压等级、不同的运行方式由于电力一次设备的电磁反应特性不同，系统历经的暂态不同，所以选用的保护装置应不同。现代电力保护的实现方式和以前已大不相同。各厂家针对系统运行的不同情形，都推出了系列化的产品，每种系列的产品又分为功能特定的几种装置。

（3）作层是操作人员和保护系统的交互层。用来提供良好的观察、控制界面，提供报警、规约转换、事故存储追忆（故障录波）、对远方设备的控制及调节（“三遥”）等功能。配上后台控制软件，还可组成综合自动化系统，实现运行日志管理、报表管理、图形显示、图像监测等功能。它的核心是一个实时刷新的共享数据库，软件系统基于WindowsNT，操作层的应用软件普遍采用组态软件，如KingView软件、PS6000软件、QuickControl软件等，它所实现的继电保护装置的界面会更加人性化。

在各层的关系上，保护信息上网，不会改变保护的独立性，保护装置有专用的输入回路和操作输出回路，间隔层保护装置不依赖网络可完成故障判别以及故障处理。保护信息上网增强了诊断功能，提高了保护的安全可靠性。并为网络的进一步扩展奠定了基础。间隔层的控制装置性能稳定且本身就是基于微处理控制的系统，运行时根据出现的提示信息可快速地对故障进行定位。在某车厂的3#配电间曾遇到这样的故障：在线路保护的装置上出现“控制回路断线”信号，先检查控制回路中外部引入节点是否正常，而不用先怀疑装置内部出现问题，检查后发现真空断路器的合闸位置结点和分闸位置结点都是断开的，而机械指示当时断路器的回路是分开的，由此进一步可判断分闸位置的辅助结点不正常。

微处理器给装置本身带来了智能化，可以方便地改变系统性能。在运行中根据实际情况对配置进行增减：减去某种功能通过设定某个装置退出或装置的某功能退出即可；增加某个功能则是上述功能的逆操作。

2 继电保护设计原则

在满足保护特性要求的前提下，所设计的系统应有合理、简单、经济的特点，不需要过多的功能重复及一味追求高指标，因为拒动时有后备保护，设备冗余过多反而增加误动的可能性。

如某企业变电站的一次主接线有二条高压侧35kV进线，高压侧为单母分段，二台35kV±3x2.5%105kVYND11主变；低压侧为10kV的二段母线，每段母线都配有一电力电容器，低压侧有31回出线加上2条到站用变的出线共计33回出线，需配33套10kV线路保护。

对于35kV主变保护测控柜要有差动速断保护、三段式复合电压闭锁过流保护以及非电量保护，故选用作为主保护的PST641，后备保护的PST642以及非电量保护的PST644；对于35kV进线线路保护和10kV出线线路保护用PSL641，以提供三段式相间电流保护、零序电流保护、同期投切等功能；对于10KV电容器保护要有过流保护、过压保护、欠压保护、不平衡（差流或差压）保护，故选用PSC641，用于中性点经消弧线圈接地或不接地中低压系统中装设的并联电容器保护测控装置，可在开关柜就地安装。在此选用PSR651而不用PSR652，主要原因是采集对象包括35kV线路（2条），10kV线路（10条）的模拟量，数字量和脉冲量，其中模拟量包括电流、电压、有功、无功、频率、功率因数等电量和温度等非电量；数字量包括断路器、隔离开关以及接地刀闸的开关状态变化、就地／远方切换开关的变位、保护及重合闸的动作与返回；脉冲量主要是传送电度量的脉冲；遥控及遥调量是指对断路器、主变接地刀闸的正常操作、倒闸操作及主变有载调压分接头的调节，需要处理的量太多，如用PSR652将不能满足要求。

PSR651的具体配置如下：

交流采集模件：AC-U板；

三块可采集3×8个模拟量直流采集模件DC板；

一块可提供12路输入数字采集模件DI板；

二块提供2×20，路开关量输入智能控制模件OUT板；

二块提供2×10路开关量输出OUT9和OUT11联动；

上述系统构成的设备如表1所示。