浅谈110kV智能变电站继电保护的运行维护

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　　【摘 要】110kV智能变电站的继电保护系统对于日常供电工作有着举足轻重的作用。相比传统的综自变电站而言，智能变电站的继电保护系统的计算机数字、自动检测等特点更为突出。但是有利有弊，智能变电站的继电保护系统维护要求繁多，运维工作十分重要。本文主要讨论分析110kV智能变电站继电保护系统，并进行相对应的解决方案分析。
　　【关键词】110kV智能变电站；继电保护系统；运维管理
　　1、110kV智能变电站继电保护系统简述
　　智能变电站的继电保护系统的作用是自行解决供电系统中发生的故障，从而使供电系统和相关设备能够正常工作。智能变电站继电保护系统可以确保智能变电站日常工作的顺利进行，并且具有同步化数据和处理采样异常的数据的功能。110kV智能变电站继电保护系统由电子互感器、合并单元、智能终端、交换组等几个部分组成。继电保护系统可以在出现故障时，将受到保护的装置及时地与电网分离；还可以实时监控智能变电站的装备，一旦这些设备出现故障，继电保护系统就会开启警报，通知技术管理人员。
　　2智能化继电保护与常规继电保护对比
　　智能化继电保护装置与常规继电保护装置相比，主要区别在于常规的模拟量采集模块以及开入开出插件变更，其保护逻辑与常规保护基本一致。常规变电站的继电保护装置在硬件结构上与智能变电站继电保护装置有所不同。采样信息为模拟量，通过电缆引入保护装置的数据采样单元进行转换后输出的数字信号传输给逻辑单元进行计算。保护装置内部的基本单元组成集成电路，通过数据总线进行通信。智能变电站继电保护装置具有模块化特点。由于电子式互感器的应用，智能站的数字化采样信息直接通过光纤引入继电保护装置的光接收单元，通过CPU 进行保护计算和逻辑判断，省去了原来的 A/D 转换环节。
　　2、110kV智能变电站继电保护分析
　　2.1线路保护
　　当前实现智能化操作效果的主要线路为网络线路，网络线路针对变电站整体的设备进行运行监控，当设备发生故障时，智能系统能够快速进行分析处理。110kV智能变电站要实现智能应用以及一体化平台，需要注重站内保护，并且突破测控功能，按照设备做好相应间隔。对于变电站自动化系统提高其可靠性的措施的主要方法就是增加系统的冗余性。系统冗余性主要由装置冗余度和网络的冗余度决定，智能变电站系统和常规变电站系统一样需要利用装置冗余提高系统可靠性。首先可采用以太网交换机的数据链路层技术，从而有效实现变电站自动化运行过程中实时监控的效果，可采用多种方式满足不同的需求。其次网络架构也有其自身的需求，这一需求主要是由3个基础网络构成的，从而能够更好地保证变电站继电保护系统自身安全可靠地运行。该结构模式能够很好地为继电保护系统的运行提供非常好的冗余度，还能够将网络结构控制在一个相对较为合理的范围之内。但是环形结构应用的过程中有较多的时间限制，收敛的时间相对较长，所以会严重影响完成任务的速度，对系统的重构也会产生较为显著的影响。星型结构也是一个非常重要的结构形式，该结构的一个主要特点是等待的时间不长，所以比较适合使用在无冗余度的情况当中。
　　2.2变压器保护
　　本体配置。通过在主变本体内置植入状态监测传感器，实现主变状态监测信号的捕捉。主要包括：顶层油温、底层油温、铁心接地电流、主油箱气体压力、油中溶解气体、油中水分、局部放电。
　　外部配置。通过外置智能组件，实现主变的状态监测、保护测控以及计量等功能。智能组件按物理形式分类主要包括：智能终端、电能表、保护测控合一设备、状态监测就地采集单元等。智能终端：单套配置，就地布置于主变场地端子箱，主要功能包括：实现主变本体非电量信号的采集，如档位、重瓦斯、轻瓦斯、油温、绕组温度、压力等，并将采集到的非电量信号数字化后上传；基于电缆直接跳闸实现主变非电量保护功能；实现主变本体的智能调节功能，如档位调节等，根据获取的母线电压信息等实现档位调节控制，取消主变本体由电气接点、继电器等搭接的调压控制器。保护测控设备：冗余配置，在二次设备室中进行集中组柜配置，主要功能为实现主变电量主、后备保护及测控功能。电能表：单表配置，集中组柜配置在二次设备室中，主要功能为实现主变电能计量功能。
　　原理是：在变压器的各侧绕组装设电流互感器，二次绕组按照循环电流法接线，各侧CT端子引出线按同极性方向依次相连，同时串入差动继电器。此时差动继电器中流过电流是变压器二次电流差值。在正常运行和区外故障时流过差动继电器的差流应为零。变压器差动保护需要对数值进行如下几类处理：一是对变压器不同侧的差动互感器二次电流进行移相；二是滤除区外接地故障时流过变压器的零序电流；三是使变压器各侧差动互感器二次电流用平衡系数加以折算。减少差动保护在区外故障下误动可能性，可从如下几方面着手，减小流入差动继电器的不平衡电流值，增大制动性能。（1）在进行继电保护定值计算时，保护门槛定值不宜设置低，一般整定在0.4 In或以上较合适。（2）两侧TA尽量选用同一型号的，可以同为P级或TPY级互感器，减少两侧TA的不平衡性，使用TPY级互感器效果较好。（3）提高硬件的采樣精确度和防抖精度。可以从编制的软件着手，来防止区外故障切除时对保护造成的误动。
　　3、110kV智能变电站继电保护系统的运维策略
　　3.1正常状态下智能变电站继电保护系统的运维策略
　　智能变电系统的继电保护系统对于智能电网来言意义非凡。它是确保电网正常工作、稳定运行的关键。所以在智能变电站继电保护系统工作正常的情况下，技术管理人员也要注意继电保护系统的运维管理。运行维护管理人员需要充分掌握继电保护系统中的组成成分和二次回路工作原理。并基于其运行的规程，及时对二次回路和保护设备进行巡检和检查。
　　3.2继电保护系统出现故障时的运维策略
　　3.2.1开关拒合故障
　　①由于承载该开关的线路出现相间短路问题；②由于开关的节点焊死或合闸卡住不能恢复其位置等故障造成。经研究发现，在进行合闸时冲击电流对设备会造成一定影响。当开关刚刚开始启用时，冲击电流受较小的供电负荷影响也比较小，保护装置无法起到作用；随着使用时间的增长，供电负荷也不断增长，导致冲击电流逐步增大，当电流值达到开启保护装置的临界点时，开关就会拒合。所以只要将其运行方式稍作改变，冲击电流就可以有效减小，此时开关就可以顺利合闸。
　　3.2.2低压侧近区故障
　　该故障是由于短路现象导致大电流冲刷变压器，使变压器的动态稳定性降低，最终损伤变压器。并且低压侧近区断路现象还有可能破坏变压器内部结构，所以为了保护变压器的功能完整性，就需要解决处理低压侧近区故障。要先解决这个问题需要在低压侧增加合适的过流保护装置，该设备需要具有限流速断功能，这样可以充分进行低压出线速断。添加限时速断功能可以在低压侧母线出现问题甚至出线近区出现问题时，并且断路器和速断保护都没有反应的情况下，及时地做出反应，并快速解决问题。
　　结束语
　　综上，智能变电站继电保护系统的运维工作中，一些问题依然存在，继电保护系统的相关工作人员要对运行维护上的一些问题进行深入分析探讨，并积极研究适合的解决方案。本文主要是对110kV智能变电站继电保护系统的运维常见问题进行分析与解决，并提出了一些常见运维策略，望以此可以给相关运维管理方面的工作提供参考。
　　参考文献：
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　　（作者单位：中国石油化工股份有限公司天津分公司电仪中心电力调度）
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