220kV 变电站综合自动化系统与继电保护研究

张佳ZHANG Jia

（国网山西省电力公司吕梁供电公司，吕梁 033000）

（State Grid Shanxi Electric Power Company Lvliang Electric Power Supply Company，Lvliang 033000，China）

0 引言

近年来，我国电力工业的发展，取得了很大的进步。作为我国重要的能源工业之一，电力工业具有广阔的应用前景，并且由于信息传输技术的进一步发展，变电站综合自动化系统也取得了重大的进展，以其简单可靠、拓展性和兼容性好的特点被国内越来越多的用户接受。在变电站运行正常的时候，变电站中的继电是不会触动保护模式的，因此继电装置也可以作为是否发生电力故障的检测仪器使用。当发生电力故障时，电力系统元件的不正常和报警信号就会被继电保护装置反映出来，继电装置迅速地将信号传达出去并在第一时间跳闸，减少大面积停电事故的发生，使得电力系统整体上安全平稳运行。目前，由于大容量发动机、超高压和大电网的投入运行，对电力系统的安全性、稳定性和可靠性提出了更高的要求，如果不能及时更新陈旧设备和进行技术改造，则很有可能出现较大的电力事故，所以对220kV 变电站综合自动化系统和继电保护进行研究，具有十分重要的意义。

1 220kV 变电站综合自动化系统概述

220kV 变电站综合自动化是指变电站系统利用计算机系统、现代网络通信技术等，形成变电站控制、测量和保护等功能于一身的监控系统。作为一种新型的自动装置和系统，具有技术先进、拓展性强和可靠性高的特点，其功能更是集监测、报警、记录和保护等于一体，能够实现网络资源共享、数据清查和监控等。其系统结构主要分为三个方面：分别是主控楼、通信管理层和现场控制层。

1.1 对主控楼分析 该系统的主控楼以上层网络的计算机为核心，具有采集、分析、处理和命令数据的功能，通过建立和管理数据库，为用户提供各类数据报表。即便这些计算机中的一台坏掉，仍不影响整体系统的运行。

1.2 对通信管理层分析 由于科技发展和用户要求的提高，自动化通信系统的发展也越来越追求稳定性、可靠性和兼容性。这样才能迅速完成调度系数、监控系统以及终端设备之间的信息交换，同时也能够兼容不同厂商的各种设备，有较强的抗压能力，达到无人值班的要求。

1.3 对现场控制层的分析 现场控制层由三部分组成，分别是微机保护装置、智能监控装置和整流机组。这一层与前两者不同，主要进行电气设备的保护，数据的采集和命令的执行，并将收集的原始数据向主机发送。

2 220kV 变电站综合自动化系统下的继电保护

2.1 继电保护的基本职能 ①能够迅速、及时地将电气元件的不正常情况表现出来，并根据收集到的情况，进行减负荷、跳闸和信号的发出工作，为值班人员及时发现问题和进行检修提供必要的参考信息。②能够自动、并且有选择地跳开断路器，避免电气元件继续被损坏，使其他没有故障的元件正常工作。

2.2 电力系统对继电保护的要求 ①速度性要求。继电保护必须在第一时间发现故障问题及其出现的位置，减少用户在电力故障状态下工作的发生几率，一方面保护电气元件，将损伤程度降到最低；另一方面提高电力系统运行的稳定性，避免电力故障蔓延，造成更大的破坏。②灵敏度要求。这主要是针对发生电力故障时的反应能力而言的，这就要求继电保护装置在自己的保护范围内，无论何时、何地、何种类型的电力故障都能准确做出反应。③选择能力强。这就要求继电保护装置在发生电力故障时，能通过最小范围的操作，将出现电力故障的部位检查出来并将其切除，这样影响的范围就比较小，而其他部位则可以正常工作。④准确可靠性要求。继电保护装置在自己的职责范围内，应该积极主动对故障问题做出反应，而没有故障时就不能发出错误的信息，误导工作人员，保证检测效果的准确性。一旦继电保护发出错误的信号，对电力工作的检查维修等会带来很大的影响。

2.3 继电保护的基本工作原理 本文研究的220kV 变电站综合自动化系统下的继电保护装置，是用珠海优特公司生产的UT-2000 型综合系统。通过对该系统下继电保护的工作原理，进行了检测操作，可以作为同类变电站继电保护装置工作原理的代表。变电站继电保护装置是根据电力发生故障时，电流量加强、电压的升降、频率正常与否和温度升高等现象来确定是否发生电力故障，然后根据故障的情况发出报警信号。其中分析电流量的大小，有选择地进行跳闸的被称为反时限保护，当电流量越大时，跳闸的速度越快。而依据时间进行跳闸工作的被称为定时间保护，这种保护方式在电流量超出一定量后，经过特定的时间段后才会跳闸，此外瓦斯和温度的影响被称为非电量保护，采取的跳闸方式也不同。

而变电站继电保护的可靠性系数是一个相对固定的经验值，在计算继电保护的工作值时，要将计算出的结果再乘以可靠系数，这样得出的结果才是准确可靠的，这个范围一般是1.3-1.5 之间。而继电保护的灵敏度是由发生电力故障的最小值和保护动作结果来决定的，一般范围在1.2-2 之间，当然还要根据设计规范进行选择。

2.4 变电站继电保护的分类 ①发电机实施保护。发电机能够实现对电力的保护，是因为发电机在保护时有定子绕组短路、接地、过电压，发电机外部短路、对称过负荷等。而发电机的出口方式则是停机、解列和缩小故障范围。②线路实施保护。线路保护的原理主要是根据电压等级的高低，电网中接地方式的不同，电力运输线路的长度大小，可以采取相间短路、单相接地等方式开展保护。③电力变压器实施保护。电力变压保护器通过引出线相间短路、中性点接地单向短路、绕组匝短路、外部短路的方式完成保护任务，把外部接地短路引起的过电流及中性点过电压和过负荷，变压器温度升高等问题解决。④电力电容器实施保护。电力电容器以内部故障和引出线短路、电容器组和短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、电容器组过电压等方式开展保护。⑤高压电动机的保护。高压电动机通过定子绕组相间短路、定子绕组过负荷、低电压，同步电动机失步、失磁和非同步冲击电流等方式来进行保护。

3 结束语

近些年，由于科学技术的进步，计算机、通信、互联网和电子技术越来越发达，变电站的管理方式也采用了自动化的管理系统，而且这种综合自动化技术也成为我国电力工业进步的重要方面之一。而在综合自动化系统下的继电保护措施也被工作人员，大量地研究出来，在保护电力系统正常运营方面发挥了重要作用。因为继电保护与安全制动装置具备发现电力系统运行不畅等故障，并迅速地收集相关信息，在最短时间、最小范围内、准确可靠地将故障切除，保证其他部分电力工作的正常开展。本文作者结合多年工作经验，对220kV 变电站综合自动化系统及继电保护进行了认真地分析，重点研究了自动化系统的构成和继电保护的作用，对电力工作的实际开展具有指导意义，但是文章中仍存在一些不足，有待今后进一步探讨总结和完善。

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