220kV变电站继电保护系统研究

唐刚

摘要：随着我国电子科学技术的不断研发与升级，电网自动化水平逐渐提高，促进了电网设备的智能化转型。继电保护系统作为保障电网长期稳定运行的关键，如何进一步强化继电保护系统的应用高效维护电网设备稳定运行尤为重要。基于此，本文主要分析与研究220kV变电站继电保护系统，旨在为相关电网行业从业者提供参考与借鉴。

关键词：220kV变电站；继电保护系统；应用分析

DOI：10.12433/zgkjtz.20232835

继电保护系统是维护和监测电网设备正常运行的重要传感装置，通过继电保护系统能够有效感知故障，迅速定位故障点，同时经由断路器输出跳闸信号。在接收到信号后，断路器会进行断开操作，进而及时处理故障，避免电网设备以及相邻地区供电受到影响。因此，继电保护系统具有重要作用，必须具备选择性、速动性、可靠性以及灵敏性。本文主要讨论220kV变电站继电保护系统，以期供相关人员参考。

一、220kV变电站继电保护系统概述

随着计算机技术的快速发展和广泛应用，电力系统运行管理水平逐渐提高，继电保护控制原理以及方法不断创新，有效推动了继电保护系统智能化、网络化发展，加快了继电保护系统集保护、控制、测量以及数据通信四方面为一体的建设进程。但对于变电站发展而言，安全是首要问题，电力系统中继电保护的安全性能直接影响着变电站运行管理发展的持续性以及稳定性。在实际设计继电保护方案时，要充分借助相关技术设备建立保护设施，例如，在变电站中设置开关控制系统、优化变压系统等用以全面安全防护电力系统的稳定运行。具体控制保护流程为：相关技术设备借助监测设备实时获取和监控电网电压、基础外界环境参数等，进而对设备开关实施自动化控制。如果电压数值大于电力设备承受的最大数值范围，或监测设备感知到外界环境参数出现明显异常时，继电保护装置会发出相应信息，做出断电保护反应，以确保电力系统的安全运行。对于当前220kV变电站的保护系统而言，已逐步向智能化方向发展，能使用自动化开关进行调控，同时借助具有监控、调试功能的自动化设备应用，有效提升变电站继电保护系统技术水平。

二、220kV变电站继电保护系统自动化技术分析

（一）接线技术

对于继电保护系统而言，接线是实现系统自动化发展的基础部分。接线作业过程中，要严格按照接线技术规范和要求科学、规范地进行接线，同时尽可能合理地简化继电保护系统的接线，一方面，用以保证变电站的正常稳定运行；另一方面，用来强调继电保护的自动化。实际上，根据接线方法的差异，继电保护效率也有所不同，通常情况下，越精简的接线方法，电网线路的损耗越小。220kV变电站继电保护系统的接线作业设计需要科学配合电力系统总线路和子线路，严禁避免交叉接线现象，影响继电保护自动化正常运行。

（二）监测技术

监测技术作为220kV变电站继电保护系统自动化的核心构造，监测功能模块的主要作用是实时监测和控制变电站继电保护的运行状态，分析和识别变电站是否发生故障。如果继电保护系统做出错误反应，发出错误指令信息，监测功能模块也会及时给出信息反馈，而全部的故障信息会统一输送至变电站的调度中心，进一步对变电站架运行做出指示，以此确保220kV变电站正常运行，充分展现继电保护系统自动化的优势。

（三）回路技术

合理优化传统回路技术可以有效提升220kV变电站电能转换水平。回路设计是否符合技术规范要求，直接关系继电保护效果以及拒动、误动故障发生频率。因此，对于220kV变电站继电保护系统自动化的回路设计而言，需精准把控一次回路和二次回路设计，使回路设计充分符合技术规范要求，且各回路之间能够稳定运行。在此基础上，还要在回路设计中加设电子感应设备，通过灵敏的电子感应设备及时指导隔离开关的运行动作，进而降低传统220kV变电站继电保护系统的调控压力，增强无人值守时系统调控的便捷性。

三、220kV变电站继电保护系统常见问题分析

（一）过渡电阻问题

过渡电阻问题主要是由线路接地故障引发的，这是220kV变电站普遍发生的问题之一。在介质通过线路时会产生放电产生过度电阻，打破电压稳定状态，主要原因在于暂态分量和谐波电流造成的小幅度电压数值波动，通常来说，该电压数值波动不会引发变电设备故障，但会对气电保护造成不良影响。在实际发出保护反应时，阻抗值是主要影响保护效果的因素，但由于距离保护超越动作，会造成电力系统不稳定，而差动保护会产生大量的制动电流。对于常见的高阻故障问题，通常采用连续不间断电流进行解决，并借助改种技术手段实现零序保护，即通过连续零序差动延时有效防范高阻接地故障问题的出现，但如果出现高阻接地故障问题，线路中存有极少的电压跌落值，会形成一定的连续电流。

（二）变电站的系统设备问题

变电站中会涉及众多设备，如果设备出现故障问题，会导致变电站不能正常运行，甚至需要停止运行检修故障。实际上，此类故障问题主要是由于变压器低压侧缺乏双重保护所致，且相关管理人员并未制定有效的断路器失灵处理对策，会影响变电站的正常运行。如果变压器中10kV母线发生故障，主变的10kV会延长侧保护时间用以消除故障问题。需注意的是，如果在此期间，10kV测过流没有实施保护措施或断路器处于失灵状态，就无法消除相应的故障问题。除此之外，还要综合考虑变压器耐受冲击电流情况，通常情况下，变压器在日常运行过程中的耐受瞬间冲击电流较弱，所承受的冲击时间也有所减少。

（三）变压器干扰异常

高低压变压器是220kV变电站中的核心部分，自身磁场具有很强的主导性，可以完成高低压电流的自行切换，通过电力发电形成的输电能能在变压器中完成高低压切换，以此实现远距离电力传输以及信号传递的目的。同时，输电系统作为变电站电力系统运作的关键，其输电系统的正常运作直接关系电力系统稳定运行状态，与变电站中其他传动系统相比，输电系统所耗费的维护成本和故障处理成本相对较多。实际上，仅产生一次系统故障问题或继电保护系统受电磁干扰，都会引发变电站全部电力系统发生短路问题，如果通过断路器切断的方式进行解决问题，会耗费大量的资金成本用以后期更换和检修相关设备。因此，相关管理人员需要科学、有效的保证变压器不受磁场干扰，从而进一步保障变电站中输电系统的长期稳定运行。

（四）基础资料管理存在一定缺陷

相关检测维修工作人员会定期检修变电站继电保护系统，处理发现的故障问题和存在的安全隐患，并详细记录检修情况，以此为后续工作提供参考资料和依据。但存在对基础资料管理不到位的情况，如果部分检测维修工作人员在完成检修后没有及时更新变电站二次设备档案，容易出现继电保护工作人员结合自身工作经验开展系统维护的现象，导致设备档案资料出现缺失、遗漏的问题，造成日后检修工作中数据库资料不全面、资料与实际情况不符、资料所描述情况过于陈旧等问题，进而影响后续维护工作的正常进行。例如，相关工作人员在对继电保护装置开展现场检测的过程中，如果发现检测结果和跳闸矩阵控制数字存在明显差异，就会进一步引发部分回路故障。

四、220kV变电站继电保护系统常见问题的解决措施

（一）减少变电站接地阻值

充分的接地工作是保障220kV变电站中各电力设备长期稳定运作的基础条件之一。不仅如此，接地电阻阻值也是影响电力设备正常运行效率的客观因素。因此，变电站通常会采取提升避雷针设备性能的方法，应用较多的是避雷器与互感器，但在应用时容易形成电流以及电磁。所以在应用220kV变电站过程中，要根据实际情况，科学减少变电站接地阻值，合理防范和减少电力设备在日常运行时可能面临的安全风险，避免电力设备出现故障问题，提升电力设备的抗干扰能力。

（二）科学设计继电保护设备的电位面

对于220kV变电站的电力设备控制而言，设备控制手段主要是借助计算机技术对各项电力设备展开集中、统一的调控，即把各个电力设备、继电保护装置全部连接至中央控制器，借助无线局域网对所有设备和装置实施集中管理。通过此种信息化管理方式，继电保护装置的电位面和其他电力设备的电位面将处于相同状态，尽管此种管理方式能有效强化继电保护系统管理效果，加强对电力设备的安全控制，但和其他管理方式相比，实践性交比不高，不够实用。如果220kV变电站中有一个电力设备出现故障问题，会进一步影响周边其他电力设备以及继电保护装置，增加故障范围，严重的情况下还会引发一系列的电力设备故障问题，导致继电保护系统失去保护作用，无法展现其对220kV变电站的安全保护。所以相关管理人员要想有效保障220kV变电站稳定运行，就要确保抗干扰工作和继电保护系统可以充分发挥自身效用，同时结合220kV变电站实际运行和管理情况，优化继电保护装置的电位面设计，科学调控电位差。

（三）采取有效的变压器保护对策

为进一步提高220kV变电站中变压器上的继电保护设备与自动系统在实际运行期间的可靠性、稳定性以及安全性，不仅要结合实际情况采用上述相关措施对220kV变电站的变压器进行保护，还应增强变压器继电保护系统在实际运行期间的抗电磁能力，以此避免因电磁干扰而影响继电保护系统的正常运行。在构建220kV变电站时，需要相关工作人员加强对继电保护系统抗干扰能力的重视程度，并采取以下三方面措施：

第一，降低干扰源产生的干扰强度。通过降低相关设备在实际运行期间的接地阻抗，实现对高频电流流入设备中产生电压的有效控制，从而调整整个输电线路的电压。另外，应结合实际情况加强低阻抗接地网建设，以此减少大地与220kV变电站之间的电位差，从而降低出现二次回路干扰现象的概率。

第二，降低二次回路中的干扰。为有效减少整个220kV变电站在实际运行期间产生的电磁干扰，需要相关工作人员增强二次回路的抗干扰能力。具体措施包括：一是选择带屏蔽层的控制电缆；二是结合实际情况将二次回路与一次回路之间进行耦合切断。除此之外，也可以利用屏蔽层有效处理控制室或开关场两端的接地，从而切实减少二次回路在实际运行期间受到的干扰，主要原理是利用屏蔽层降低其中的暂态感应电压，并达到屏蔽感应电流的效果，以此避免暂态电流产生磁通的效果。

第三，提高装置配线上的抗干扰能力。可以结合实际情况将继电保护盘端中开关场接线处的电容进行接地处理，以此实现利用母线传回控制回路有效控制电缆产生的电磁干扰，从而增强控制电缆在实际运行期间的抗干扰能力。

（四）完善基础资料管理

在继电保护系统实际运行期间，需要相关工作人员加大对该系统运行期间各项参数与数值的采集、分析、判断等工作的力度，同时将归纳后的资料存入专属数据库中，为后续继电保护系统的维修工作提供可靠数据支撑。通过分析继电保护系统历史运行状态数据，将其与该系统实际运行期间的运行状态数据进行对比，从而发现现阶段继电保护系统在实际运行期间可能存在的安全隐患或故障，相关工作人员可以有针对性地排查继电保护系统，以此提高检查与维修继电保护系统的效率与质量，提升继电保护系统在运行期间的安全性、稳定性以及可靠性。需要注意的是，在记录相关数据信息时，要确保所记录的内容具有较强的真实性、完整性以及全面性，即所记录的数据必须符合实际情况。

五、结语

综上所述，在全面推进我国电力基础设施高质量建设的背景下，要进一步升级220kV变电站继电保护系统性能，有效保护电力系统的长期稳定运行，避免出现大范围的供电短缺现象。因此，相关工作人员要做好220kV变电站继电保护系统常见问题的处理，合理降低变电站接地阻值，同时科学设计继电保护设备的电位面，并采取有效的变压器保护对策，同步完善相应的基础资料管理，进而有效保障变电站电力设备正常运行，使其能够长期稳定供电。

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