变电站二次继电保护设计方法及问题

王武龙 张洪铭

【摘要】近年来，变电站继电保护的配置原则、组屏方案等存在较大差异，给运行、维护和管理等带来不便。文章主要阐述二次典型设计中继电保护编制的依据，从而分析继电保护配置及组屏原则，并提出实施中应注意的问题，旨在提高变电站二次设计水平及保持电力设备的安全运行与使用。

【关键词】变电站;继电保护;二次设计;变压器保护

随着经济的飞速发展，全国的用电量的不断的增加，原有的电力设备因为投入运行的时间过于长久，严重的陈旧老化已经不能满足日益增加的用电量。供电故障的增加和供电的不稳定性等问题急待改善。全国各地电网开始进行二次继电保护系统的改造，旨在提高电网设备的稳定的安全的运行，提高供电的可靠性。

1.继电保护编制依据

随着科学技术的快速发展，我国电力事业也呈现出欣欣向荣的局面，微机型继电保护装置也被广泛应用到电力系统中。但是由于继电保护装置生产厂家较多，其生产出来的产品输入输出量、报告、端子、压板、定制等都存在差异，装置不规范问题日益凸显出来，给工作人员进行继电保护管理、运行以及维护造成较大的难度，于此，为了规范继电设备装置，我国国家电网调度中心进行了继电保护设备相关的标准编制，基于国际继电保护相关的技术规程上，编制了以国家电网线路保护规范以及继电保护的二次回路验收两个企业标准的继电保护规范，要求继电保护装置设计时其设计要求、配置原则以及组屏方案必须符合这两个企业标准的相关要求。

2.二次设备选型问题

2.1 零序保护

在电压等级超过110KV的系统中，故障发生率最高的是单相接地故障，其故障率在总故障中高达百分之九十以上。零序电流保护是及时切除单相接地故障实现线路保护的常规采用模式，零序电压3UO与零序电流3I0组成的方向元件是零序保护常常采用的元件类型。

2.2 母线电压切换

当变电站中采用双母线接线时，二次母线电压与直流电源要实现二次切换必须得通过运行相应的母线侧隔离刀闸。如果在运行过程中，隔离刀闸出现接触不良现象，就会导致距离保护失压，容易出现距离保护误动作情况。因此，为了有效改善和解决这一问题，部分切换不到位的生产厂家，应将其切换继电器改装为双位置继电器在电压切换箱中。

2.3 变电站后台系统

在变电站系统自动化设计中，后台监控机的型号寻找往往是比较容易忽略的问题。后台监控机要求保持全天候不间断运行状态，对其运行速度具有较高的要求，数据交换量较高，同时还处于强电磁的运行环境。工作人员在对其进行设计时，应选择性能较强的工控机。当前我国很多变电站自动化设计都使用的是性能一般的商用机当做后台监控平台，导致早期运行过程中常常出现设备损坏，影响了系统的安全稳定运行。要使后台监控系统处于长期稳定运行状态，还应在后台监控机上配置优质不间断电源。在进行逆变器设计时，应设置两路输入电源，分别作为站用变电源和直流电源。直流电源主要用于站内直流系统中。当系统运行处于正常状态时，采用站用变电源，通过逆变转化，形成一种净化的交流电源，为后台监控机提供电源。当站用电发生断电等故障时可启动直流系统的直流电源，将其进行逆变交流后为后台监控机提供服务，保证其运行的稳定性。站用电恢复使用后，系统即转换为正常运行状态，由站用电直接供电，直流电源仍作为备用电源。在选择逆变器时，应注意其容量的大小，一般选择在500VA至1000VA范围内。采用这种逆变器，不仅克服了后台监控机常出现的站用变电源断电问题，同时还能稳定站用变电源电压，让系统更加安全稳定的运行。

3.继电保护配置与组屏方法

在南方电网公司所出版的变电站标准设计中，对变电站继电保护的技术要求、配置方法以及组屏方案等都有明确要求。本文将对110kv变电站的继电保护设计的配置与组屏进行说明和分析，并对其中个别功能差异较大的进行分析。

3.1 母线保护与断路器失灵保护

根据历年来变电站继电保护的相关运行情况统计研究得出，出现系统失灵保护误动的原因主要是由于误启动失灵保护进入回路，然而出现问题的根本原因在于失灵电流判别是通过系统独立设置的失灵启动装置运行实现的，而非通过最终完成跳闸的失灵保护。当无启动失灵保护进入回路时，很容易造成失灵保护进行误动作操作。因此，在失灵最终跳闸的相关原则下，失灵电流的判别通过失灵保护的实现，对提高失灵保护的稳定可靠性具有重大的促进作用。因此，在进行二次典型设计时，应遵循以下设计要求：

（1）配置完备的双套失灵保护在双母线中，且在双套母线保护中应含盖双套失灵保护的相关功能。

（2）进行失灵保护双重化配置以后，应将失灵保护与每套线路采取一对一的启动模式，使得失灵启动装置得以简化。通过母线保护实现对失灵保护电流的判别，并将110kv间隔独立配置的相关失灵启动装置取消。

（3）在主变压器单元，母线保护负责对主变压器故障以及系统母线故障引起的变压器侧断路器失灵与失灵保护的电力延时与判别的实现。

3.2 110kv线路重合闸

母线保护负责断路器的失灵保护以及对失灵电流的判别，根据二次典型设计的相关规定，要求断路器的辅助保护装置不再进行独立配置，而是在每一套线路保护中设置重合闸功能。为了让回路进一步简化，让两套保护处于独立性状态，要求在进行典型设计时，应采取一对一的重合闸线路保护启动，同时保持断路器控制情况应与位置处于不对应启动形式，两套冲哈扎不应成相互闭锁或启动的方式。因此，应同时运行或退出每套线路保护与重合闸，如果只需一套冲哈扎进行合闸工作时，必须断开另一套重合闸压板，或者将控制字设置为禁止重合闸状态。

在对双母线接线的二次设计时，根据相关规定，要求2套线路保护应自带重合闸功能，线路保护三条回路直接与重合闸沟通，并且沟通时使用的合用线路保护应进行三跳，其中，2套保护装置都不与三跳发生沟通。

3.3 电压切换箱接线

在电压切换箱设计时，通过采取双位置接点方式，能有效避免由于接触不良引起的失压现象。但是在对其进行检修时，如果采取的措施方法不合理，容易出现反送电现象，对系统的安全、稳定造成影响，甚至引发设备损坏现象。因此，在进行二次典型设计时，在电压切换箱的双重化保护配置的前提下，要求采取单位置的输入形式进行隔离刀闸辅助接点设计，当系统接触不良由刀闸辅助接点引起时，切换回路出现异常，可根据实际情况，将其中的一套短时退出。

3.4 保护及故障录波信息管理子站系统

随着信息时代的不断推进。越来越多的恶意代码影响着WINDOWS系统的正常运行，对WINDOWS操作系统以及PC硬件构成的子站系统的安全稳定性造成严重威胁。而LINUX系统具有较高的安全性，其恶意代码也不如WINDOWS系統多。UNIX系统的安全机制也十分可靠，具有完善的备份功能以及十分稳定的系统核心。此外，嵌入式装置化设备系统的可靠性强且稳定性良好。该装置中基本不装置硬盘、风扇等，让系统更加简化，同时避免了由于存储设备发生震动以来系统故障，是方案优化选择方式之一。因此，鉴于调度对保护的可靠性以及故障信息管理子系统的安全可靠性具有较高的要求，嵌入式装置产品应作为二次典型子站系统的设计的优先选择。LINUX与UNIX系统为主机主要采用系统模式。

结语

在进行变电站二次继电保护设计时，既要把握设计重点，又要注重每个细节，充分考虑继电保护的组屏原则以及配置方式，并结合具体情况与常见问题，进行科学设计。此外，还应注意二次设备选型。通过优化设计，让二次系统真正对变电站的电力系统起到安全保护作用。

参考文献

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