变电站继电保护问题探讨

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）01-0348-01

摘要：随着计算机和人工智能技术的发展，继电保护必将向综合自动化技术方向发展。本文笔者通过自身实践，结合变电站继电保护进行了探讨。

关键词：变电站 继电保护 设计的原则

随着我国电力工业的不断发展，电网规模的不断扩大，对电力系统变电站继电保护提出了更高的要求。电力系统变电站继电保护是一门综合性的科学，包括变压器维护、电容器维护、机组保护和母线保护等。继电保护技术和继电保护装置是电力系统继电保护的两个主要内容。简单地说，继电保护技术包括电力系统的故障分析、继电保护的设计与运行及维护等各种应用技术；继电保护装置就是在电力系统变电站继电保护的运行过程中所需要的各种装置，包括母线、输电器、补偿电容器、电动机等。

一、变电站继电保护的发展史

20世纪初期，继电器才广泛应用于电力系统的保护中，所以，从这个时期开始，可以说是继电保护技术的开端。1927年前后，出现一种利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。20世纪50年代，出现了微波保护，它是因为微波中继通讯技术开始应用于电力系统而出现的一种继电保护装置，而后，又诞生了行波保护装置。到了现代，电力系统变电站继电保护技术已经相当成熟，结构上也有了相当大的进步，经历了晶体管保护到集成式电路到微机式。

二、现代化的继电保护的构成及其装置特点

在我国，现代化网络保护划分为现场间隔层面的装置、中间网络通信层面和后台操作层面三个部分。

1.现场间隔层面的装置是用来保护一次的电力设备，它们有被控的对象，对主变压器、发电机、输电线路、并联电容器等等一次的设备，在不同的电压等级下，不同的运行方式是由于电力的一次设备电磁反应特性不相同，系统经历的暂态不相同，所以选用保护装置也应该不同。现代的电力保护实现方式与以前已经大不相同。各个厂家对于系统运行的不同的情形，都分别推出了系列化产品，各个系列的产品又分成几种功能特定的装置。比如在35kV的变电站主变压器保护中，既有专门的提供差动保护装置，也专门提供后备保护装置，还专门地提供非电量保护装置，和集三相电压、三相电流、温度、瓦斯保护于一体的装置。

2.网络层面是由硬件上的网线、网络的接口、中继器等设备构成，它们在通信软件的支持下，根据通信协议要求来进行数据端的对端或者进行广播式的发送和接收，并且能够自动实现数据的校验和进行一定水平的自动纠正错误。实际上，在运行的网络中一般都会采用双网的结构，来增加平衡网络负载的性能。扰动的数据进行传输时，这项功能会更好地保护系统的实时性能，还可以同时支持IEC8701-52-1021/1033、DL4531-1992（国标CDT）、N3F-POLING等许多其他种标准通信的规定，更加方便地进行不同网间的互相连接。配合新型网络的通信服务器，可以更加方便地和同构/ 异构网进行连接，来构成一个县、市、省甚至更大电力系统保护的调度之间的互联网。

3.操作层面是操作人员与保护系统交互的地方，它是用来提供良好观察的控制界面，提供预警、规约的转换、事故的存储追忆（故障的录波）和对远方的电力设备进行控制和调节（“三遥”）的功能。在配上后台的控制软件后，还可以组成综合的自动化系统，来实现运行日志的管理、报表的管理、图形的显示、图像的监测等其他功能。它的核心则是一个可以实时刷新共享的数据库，软件的系统，它基于Windows NT操作层的应用软件，即普遍采用的组态软件，比如KingView软件、PS6001软件、Quick Control软件等等，它可以实现的继电保护装置的电脑界面也会更加的人性化。

电力系统保护的系统在本质上是DCS 的系统，它具有DCS 系统的所以特点：比如采用分散的控制、集中的操作、分级的管理与控制和综合的协调等等设计原则，它把将整个系统从上到下分为若干个等级，从而形成了分布式控制。根据各层不同的关系，保护控制信息上网，不改变继电保护装置的独立性，保护装置还有专用输入的回路和操作输出的回路，间隔层面的保护装置也不会依赖网络完成故障的判别和故障的处理。保护信息上网大大增强了系统的诊断功能，提高了继电保护安全性和可靠性。为系统的进一步扩展奠定了重要的基础。

4.继电保护装置构成的特点对于实际的应用的有一定的影响，它和以前继电保护的装置相比较，综合的自动化系统功能更加强大，操作调试方法更加方便。设计时要根据相应的要求配置该保护的系统，可以更加方便地组合不同拓展系统的功能，进而缩短产品开发的周期。比如PST641模块和PST642模块，它们构成了以电流的差动为主，以三段式的过流、低电压、低周期为后备保护主变压器保护，根据定值设好系统相关参数就可以投入运行；通过加入一个变压器保护的装置PST646就可以在系统中加入的变压器瓦斯、温升等其他非电量的保护。间隔层面的控制装置的性能稳定并且本身就是基于微处理的控制系统，它在运行时会根据出现提示的信息来快速地定位故障点。

三、继电保护设计的原则

在满足继电保护特性的要求前提下，我们设计的二次系统应该有合理的、简单的、经济的特点，不要过多的冗余的功能和一味地追求高指标。由于在拒动时系统有后备保护，设备的冗余过多反而会增加二次设备误动的可能性。

对35kV及以上的主变保护的测控柜则要有差动的速断保护、三段式的复合电压闭锁过流保护和非电量的保护，所以选用它作为主保护的PST643，后备保护的PST645 以及电量保护的PST646；对35kV及以上的进线的线路保护及10kV的出线的线路保护则用PSL642，来提供三段式的相间电流的保护、零序的电流保护及同期的投切等其他功能；对10KV的电容器保护则要有过电流的保护、过电压的保护、欠压的保护和不平衡的保护，所以选用PSC643，把它用于中性点经过消弧线圈接地或者不接地的中低压系统中，并装设并联电容器的保护测控装置，就可以在开关柜进行就地安装。在此选用PER652 而不是用PER651，其中最重要的原因就是采集的对象包括了35 kV及以上的线路（2条），10 kV及以上的线路（10条）的模拟量，数字量及脉冲量。

四、结束语

随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。

参考文献：

[1]国家电网公司.智能变电站继电保护技术规范：Q/GDW441-201

0 [S/OL].2010.04.

[2]成花丽.浅谈继电保护在变电站中的应用及特点[J].科技创新导报，2011，17.