高压电网继电保护不配合问题及其应对措施探讨

吴冬英

摘 要：本文主要是对高压电网继电保护不配合问题展开的研究，通过对高压电网输电的背景进行研究，对其不配合问题进行分析，提出了解决其的基本原则，并且根据基本原则提出了具体的应对措施，这对实际的工作有一定的借鉴意义。

关键词：高压电网；继电保护；不配合；措施

0 引言

进入21世纪，我国经济飞速发展，取得了令世界瞩目的成绩。经济的巨大发展使得我国广袤的国土上发展更加的均衡，这就要求电力输送能力必须跟上经济的发展。电力输送是一项有关国计民生的重大任务，同时它也是一个非常复杂的系统，有多个子系统共同组成，其中最重要的系统之一就是继电保护系统。继电保护系统是在电力系统的正常运营当中具有不可替代的作用，通常在发生电力故障时，它承担着断开和隔离故障设备从而保护电力系统使其安全稳定运行的目的。电力系统在这個长期的运行过程中，会面临很多因素的影响，这些因素当中有人为的也有一些自然的因素。这些因素会导致电力系统在运行的过程中出现故障，甚至是会导致整个电力系统崩溃或者瘫痪。由此可见，继电保护装置是否能够快速、可靠的保护系统并且有效的将故障元件剔除到系统之外将是电力系统能否安全有效运行的关键。在实际的工作积累中也可以发现，大多数的故障都是因为继电保护系统不能够安全有效的动作而造成的，尤其是高压电网的继电保护不配合问题的存在极易导致高压输电网络出现故障，从而导致大面积停电，影响工业的正常运转和民众的正常生活，甚至会引发安全事故，所以对其展开研究并研究出相应的应对措施是非常必要的。

1 高压输电线路的继电保护研究现状

正因为高压输电线路所展现出的远距离大规模输电的优越性能以及继电保护在高压电能传统系统中的重要作用，已经有很多学者对高压输电线路的继电保护进行了研究，并且取得了丰硕的研究成果。经过多年的研究，衍生出了多种不同种类的继电保护系统和方式，对其进行归纳以后大致可以分为四种，这四种方法在实际的应用中会根据具体情况进行不同的调整，但是基本的原理是不变的。

行波暂态保护：这种方法是由袁新成等人率先提出来的，其原理主要是利用电路中的反行波来进行对故障进行识别，起到保护电路的作用。在对其进行研究的过程中，主要是利用电压微分和反行波的积分来对线路上内外所存在的故障进行区分，并且做了相关的仿真分析，取得了良好的效果。自此以后，行波暂态保护的理论被广泛地研究和接受，也被广泛地应用于实际当中，现在比较流行的行波暂态保护主要由ABB和SIEMENS提供。之后，为了提高行波暂态保护的可靠性，又有很多学者对其进行了研究，比较典型的就有利用小波分析法来对行波方向进行保护的新原理，这让行波暂态保护展现出新的活力。

微分欠压保护：微分欠压保护的是为了解决行波暂态保护的后备保护措施而发展起来的，但是随着其发展其优良的性能就逐渐的展现出来了，也逐渐作为高压电路的主要继电保护方式之一被广泛应用。其主要原理是通过检测电压微分数值和电压幅值水平来实现保护的。在应用的过程中发现，微分欠压保护具有比行波暂态保护灵敏度和可靠性更高的优势，但是其响应速度较慢。

低电压保护：低电压保护电路的原理主要是依靠检测电压幅值水平来实现对电路的保护功能，正因为如此，它的准确度和可靠性相对前两种方式较差，它的使用也是为了作为前两种方式的后备保护而存在的。但是，这种继电保护方式也有其明显的优势，就是整个保护系统的原理非常简单，在一些特殊的场合的适用性非常强。

纵联电流差动保护：从原理来说这种方法的准确度和可靠性应该是最高的，但是在实际现场当中应用的时候发现其并没有考虑输电线路分布电容的影响，只是简单地将两端的电流进行线性的加和形成最终的判据，这对结果的判定就存在很大的误差，对于一些高阻的故障具有良好的切除效果，但是并不能作为主要的继电保护方法，只能作为后备的继电保护方法之一来使用。

2 高压输电线路的继电保护不配合的问题

高压输电线路的继电保护显得非常重要，但是如果在实际的电力传输中存在继电保护不配合的问题就很容易造成电路输送的故障发生，这就要求我们应该对高压输电线路的继电保护不配合问题进行深入的分析，只有通过对其进行深入分析才能够找到解决其的措施。本文将高压输电线路的继电保护不配合问题归纳如下：

网架结构的问题：由于网架机构比较密集，尤其是现在多层环网的结构比较多，造成继电保护整定配合方案的极度复杂，这样就会导致很严重的后果，很可能会使得后备保护段无法实现逐级配合。现阶段所使用的保护装置的选择性主要依靠双重化配置的主保护来实现，但是如果线路故障时主保护拒动，就很可能会造成后备保护根本不可能完成相互之间的逐级配合从而导致故障线路相邻的一级甚至几级线路全部陷入瘫痪，从而甚至会影响到周围变电站停止工作。

后备保护存在的问题：后备保护存在问题，无法实现配合的问题会很严重，很可能会造成全线停电，这样对于整个电网正常运行的保护是致命的，实际上我们对大多数电网停运经过调查发现，很多都是因为后备保护不配合的问题导致其无法正常的工作。

后备保护限制条件：就后备保护来说存在一些限制条件，但是针对不同的线路来说，具体的限制条件会有一些差异，这要根据具体的情况来具体地进行分析。

例如，某220kV变电所内，主变保护配置中压侧后备保护和低压侧后备保护两段，也即110kV侧配置了两段复合电压过流、两段零序过流，35kV侧配置了两段复合电压过流，此时，如果电流定值不能相互配合，中后备和低后备的整定值保护范围超出出线的距离I段和距离II段的范围，则容易出现保护定值不配合，导致保护越级跳闸，如果处理不好，容易导致停电。

3 不配合问题的应对措施

从上面的分析中我们发现电网后备保护不配合是一个非常严重的问题，这就要求我们研究出解决后备保护不配合问题的优化措施，就目前的发展趋势是要求变电站具备双母差双失灵来作为完善的保护。一般要求线路中的两套主保护必须要具有一套光差才能称之为是完善的，所以由此可见，优化必须是在不降低电网安全风险的前提下进行的，那么就要求在对后备保护进行优化的时候应该有一个总体的原则作为前提。将这个总体的原则归纳如下：（1）需要找一个配合的基准，也是一个可能的失配点；（2）在进行配合时应当遵从优先原则，一般情况下这个优先原则是遵从同段优先配合的原则；（3）如果在按照逐级配合的原则配合结束后的时间仍然是在某个阈值之上的，此时就应该按照现有的配合原则继续进行配合。这是对电网继电保护不配合问题应对措施的原则。

针对以上存在的继电保护不配合问题，本文提出了对于改善现阶段继电保护不配合的问题的建议，主要归纳为以下几个方面：（1）由于电网架构混乱容易引起继电保护问题，所以在进行电网建设规划时应当理顺电网架构。（2）应该尽量避免重复使用一些老旧的线路。（3）保护配置应该双重化，以免單一化造成统一性的问题。（4）加强计划安排的科学性和可操作性。另外，对于不同地域的电网应当根据具体的情况采取具体的应对措施，也就是说对于原则的应用要更加的灵活一点。

例如，2014年2月，某电厂在#1机组启机操作进行零起升压，发电机定子电压升压至18kV左右时（发电机定子额定电压为20kV），I回5023开关、500kV3号主变5033开关、#1主变跳闸。受此冲击，3号机组零功率保护动作跳闸，甩负荷150MW（机组处于并网升功率阶段）。经分析，5013开关存在介损超标情况，同时，未加强清污等防控措施，导致开关击穿引起放电，导致继电保护动作，基于此，提出分析近3年污秽度测试报告，如已超过设计标准应要求电厂采取措施，并加强电厂设备管理。

4 结语

本文主要针对高压继电保护不配合问题进行了研究，对于现有的高压电网继电保护的背景和发展现状进行了分析，从中找出了目前继电保护存在的不配合问题。在此基础上根据现在存在的问题找出了解决其的基本原则，并且根据基本原则给出了具体的应对措施，对于解决继电保护不配的问题有一定的借鉴意义。

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（作者单位：国网福建省顺昌县供电有限公司）