继电保护配置研究

魏振宇

摘要：继电保护设备是维护整个电力系统正常运行的重要组成部分，对变电站的继电保护配置的设计研究，维护整个电力系统的安全稳定运行是相关工作人员的首要研究课题。本文介绍在介绍继电保护原理的技术之上着重分析110KV电网的继电保护配置，重点介绍了数字化继电保护的配置方案。

关键词：继电保护；配置；110KV；数字化变电站

引言

电力系统的运行良好与否直接关系着人民的人身安全和各种社会生产活动。组成电力系统的结构复杂且元件数量众多，其运行环境与运行情况比较复杂。各种外界因素和设备本身都有可能产生故障，可能导致电路系统事故的产生，阻碍整个电力系统的正常运行。因此在電力系统运行中，针对导致故障产生的各种因素要做好积极的应对预防措施，来减小或消除故障发生的可能性，当故障产生时，能够快速有效的切除相关的故障元件，防止故障的波及性扩大，这个任务便是由继电保护与安全自动装置来完成。

一、继电保护的基本原理及保护装置组成

电力系统的正常运行要求各个组成元件在额定的安全参数（电流、电压、功率等）内，系统的故障容易造成实际运行数值超出安全范围，对电路运行构成威胁。继电保护配置起到反事故及时应急处理的自动保护作用，继续保护配置的设计要求能够正确的区分设备和系统的正常与非正常的运行状态，以实现继电保护功能。

电路故障的一个显著特征是导致电流剧增或者电压锐减，继电保护的最初设计原理反应的便是针对这一特征就行电力系统故障保护，其中包括过电流保护设置，变压器低电压保护设置和母线保护设置等。同时能反应这一特征的电路参数为阻抗，根据阻抗降低的数值反应故障发生点距离的远近。

继电保护装置主要组成部分有：参数测量部分、逻辑部分、额定值调整部分和命令执行部分。如图一所示。参数测量部分负责将给定的整定值与额定参数值进行比对，以判定设备的是否处于正常运行状态。逻辑部分根据参数测量部分输出的数据（输出量的大小、性质、状态出现的顺序组合等）进行逻辑判断，相应的进行下一步的逻辑关系动作。执行部分则是依据根据以上顺序的判定结果执行断路器跳闸或者发出警报信号。

二、110kv数字化继电保护配置设计研究

数字化变电站以IEC 61850通信规范，智能化一次设备和二次设备网络化结合，实现变电站内设备之间的信息数据共享和互操作。数字化变电站对二次设备系统的改良影响最为深远。继电保护配置作为二次系统的重要组成部分直接关系到电力系统的安全稳定运行环境，也一直是最受继电保护工作人员最为关心的课题。通过数字化变电站技术的研究和技术设备的逐步完善，将提高继电保护配置水平。

1、与常规110KV变电站的比较

根据IEC61850标准，数字化变电站通信系统分为变电站调控层、间隔层和过程层。其中调控层与过程层采用IEC61850-8-1定义规范，采用MMS技术规范，即通信服务映射接口制造报文技术规范。间隔层与过程层的网络由IEC61850-9-1定义规范，采用单向多路点对点串行通信链路。数字化变电站对继电保护的影响主要体现在：

（1）简化二次接线设计。ETA、ETV将电子互感器的信号源采集数据转变为数字信号，通过光线及网络截图继电保护装置，增强了系统的抗干扰能力，改善了传统传感器存在的二次交流回路。实现了一、二次系统之间的电气隔离。断路器位置、刀闸位置也由数字信息形式接入继电保护，因此常规变电中TA饱和，互感器二次断线损害、多点接地等问题得到了解决。智能开关作为终端设备接接收并执行控制命令，各单元之间界限分明，可以减少现场工作人员人为操作失误造成的误接线等情况，同时简化断路器控制回路的二次接线设计，减少继电保护装置的I/O插件。

（2）简化变电站继电保护配置。面向变电站事件的通用对象即GOOE通信技术的应用，可以实现同一标准平台上的实时信息数据共享，从而简化了继电保护配置。

2、配置方法

与传统的继电保护配置相比，数字化变电站的继电保护配置采用光纤接口插件，GOOE光纤通信接口代替I/O接口插件。CPU插件的模拟量处理更换为通信接口处理。

变压器配置上每台采用一个MU合并单元，负责采集母线电压以及主变压器各侧电流，主变压器差动保护、录波装置、高低侧电能表由MU合并单元直接提供数字接口。每条10KV出线、电容器才有采用独立的合并单元。

GOOSE网与保护和测控装置以及站控层网络相连接，实现信息的传输以及监控指令的接受，具体图示如下：

二、加强继电保护的应对策略

为了保护继电保护系统的正常运行，需要对继电保护故障有合理的处理策略，以减少故障产生带来的损害。具体措施从以下几点着手：

1、持续完善继电保护设备的合理配置方案

我国110KV的继电保护配置方案限于技术和经济投入上的制约，在双重保护配合和智能化配置上仍显不足，更完备的继电保护配置方案得不到后备资金的支持而无法具体实施。相关部分应该意识到继电保护的重要性，提高继电保护重要性意识，加大对其资金上的投入，变电设备应该符合110KV的继电保护配置要求，后期故障处理方案和维护方案的制定必不可少。我国近几年来电力系统中比较常见的问题是变压器不同程度的损毁，其主要原因就是对变压器缺少足够的持续性保护措施，继电保护设备在配置上过于简单，为了节省预算在继电保护人员配置和方案制定上从简处理，此类短期电路保障方案的实施可能造成日后维护工作上的困难度加大，变相的加大了维修和保护成本。所以在继电保护上应该加大合理的资金投入，采取多种保护措施，完善继电保护设备的配置。

2、调度人员对继电保护按照独立装置类型进行检查和统计

对目前系统运行的各种保护装置常出现的故障进行数据统计，并建立数据库系统。独立装置包括线路保护装置、变压器保护装置、母线保护装置、重合闸保护装置、开关操作箱以及其他安全自动装置等。对其常见故障进行分类检查和统计，在出现问题时可以快速、正确的针对性处理，系统故障的数据统计和研究对继电保护方案的优化和升级提供了宝贵的参考资料。

3、了解继电保护存在的缺陷，提前预防

工作人员要透彻的了解继电保护装置存在的客观缺陷，掌握设备的运行规律，对系统可能产生的故障点有深入的了解，能够通过缺陷管理寻找设备运行的常发性和非常发性故障。针对继电保护的故障点进行提前预防，掌握故障数据，了解其性质，在事故未发生之前，就及时的分析和制定针对各种问题的相应解决对策，以便在故障产生时能有序、快速的对故障进行消除。

4、合理配置继电保护高素质专业人才

电力系统调度人员根据继电保护方案的具体需要根据技术人员的专业技术水平和职业素养合理调整和配置技术人员的地域分布以及工作岗位分配。同事组织在职人员进行技术学历和培训，工作人员的技能掌握水平要和继电保护的技术发展保持一致，为继电保护配置的良好运行打好坚实的理论基础。对技术人员根据地域需求和电力系统分配进行合理的配置，一旦配置方案实施以后不能做频繁的变动，因为继电保护配置方案因地而异，工作人员合理调配之后的频繁岗位变动会对继电保护带来负面影响。

总结110KV继电保护设备是保障我国电力系统安全稳定运行的重要条件。通过研究和推广数字化继电保护配置能够提高整个电网的技术水平和安全稳定运行水平。继电保护配置方案并非一成不变，要根据地区电力系统的结构变动或升级相应的改善和提高继电保护配置技术水平，在日常运行中对系统故障做好检查和统计，以制度完善的预防措施，减少故障产生时对电力系统造成的损害。