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摘要：在我国经济高速发展和工业化进程加快的同时，社会对电力的需求越来越高，对电力系统供电的可靠性及稳定性都有了新的要求，电力系统由于其复杂性，为保证其可靠运行，必须进行必要的继电保护。本文结合某高铁牵引站电力系统变电站继电保护工程，探讨电力系统继电保护的实际方案，供同行人士参考。
关键词：牵引站；电力系统；变电站；继电保护
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
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。
1工程概况
某220kV变电站通过Ⅰ、Ⅱ220kV线路与某工业园区与该区电网连接。某220kV牵引站引站主要为铁路电力机车提供专用电源，计划于2014年6月投运。本期拟建设A站~某牵引站和本站~某牵引站220kV专用线路为某牵引站引站提供电源，两回电源线路互为热备用，A站和本站均为某牵引站引站的主供电源。
为配合建设本站~某牵引站220kV线路，本期需在某220kV变电站扩建一个220kV某牵引站出线间隔。同时为满足本站各种运行方式，本期在本站220kVⅡ段母线增设分段间隔（以下简称ⅡM分段），Ⅱ段母线B段（以下简称ⅡMB）与Ⅰ段母线的母联间隔（以下简称母联B），以及Ⅱ段母线B段母线设备（以下简称ⅡMBPT）。
为加强该地区北部电网网架结构，使本站满足“N-1”原则，需建设某500kV变~本站220kV线路1回。因此，本站需扩建一个某500kV变~本站220kV出线间隔。
2系统继电保护
对于电铁牵引站每回供电线路均在系统变电站侧配置2套距离保护，保护按单线送终端方式考虑。对于220kV联络线线路保护，按规程要求并结合省电网的运行经验，每回220kV线路按双重化要求配置两套分别组屏的、相互独立的、主后一体化的微机型成套线路保护。保护功能包括全线速动主保护和不少于三段的相间距离、接地距离以及零序方向电流后备保护。按《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，结合省内电网及本该站的实际情况进行继电保护配置。
2.1 220kV线路保护
220kV某牵引站引站两个外部供电电源分别从220kVA变和本变引接，即新建A站~某牵引站和本站~某牵引站2回220kV线路。为加强某市北部电网网络，提高北部电网供电可靠性，新建某500kV变~本站220kV线路。
2.1.1某500kV变~本站220kV线路
该线路长度约为24.2km，该线路两侧均配置2套光纤分相电流差动保护，每套主保护分别采用专用光纤和复用2M光纤通道进行传输。保护配置要求两侧一致。
保护组柜方式为：主保护1柜：光纤分相电流差动保护+后备保护；分相操作箱（双跳闸线圈）；综合重合闸。主保护2柜：光纤分相电流差动保护+后备保护；失灵启动装置及三相不一致保护；综合重合闸。
配置2套2M保护复接接口装置，组一面光纤保护复接接口柜, 布置在通信机房。
2.1.2本站~某牵引站220kV线路
2.1.2.1保护配置
该线路长度约为29.5km，考虑牵引站为纯负荷终端站，因此牵引站侧不配置保护，本站~某牵引站220kV线路仅在道石变侧配置2套适用于牵引站线路的距离保护，配置的保护同时还应具有较强的抗谐波、抗负序干扰能力及无故障保护起动快速复归功能。保护按单线送终端方式，采取三跳方式，不设重合闸。
保护组柜方式为：主一保护柜：距离保护+后备保护；分相操作箱（双跳闸线圈）及交流电压切换箱；主二保护柜：距离保护+后备保护；失灵启动装置及三相不一致保护；交流电压切换箱。
2.1.2.2保护调整方案
根据本期工程间隔调整方案，原用户变出线间隔调整为某牵引站出线间隔，相应的二次方案如下：
此方案涉及到1回目前正在运行中的用户变出线间隔，本期扩建的某牵引站出线间隔的保护配置要求及原用户变间隔现有保护配置情况如表1所示：
表1：某牵引站出线间隔保护配置要求及原用户变间隔现有保护配置情况
出线间隔保护配置 用户变（原有） 某牵引站（本期）
主一保护配置 主一保护：RCS-902（南瑞继保） 微机距离保护
（适用于220kV电气化铁路牵引变电站输电线路）
主二保护配置 主二保护：PSL602U（国电南自） 微机距离保护
（适用于220kV电气化铁路牵引变电站输电线路）
保护通道 无（对侧无保护） 无（对侧无保护）
经询原用户变间隔保护装置厂家（南瑞继保和国电南自），原有2套主保护均可通过将保护装置升级改造来满足本期某牵引站出线保护的要求（适用于220kV电气化铁路牵引变电站输电线路）；
综上所述，本期扩建的220kV某牽引站线路使用220kV原用户线路升级改造后的保护装置，220kV原用户变使用本期新扩建间隔的保护装置，按220kV原用户变线路要求配置距离保护。
2.2 220kV母线保护和断路器失灵保护
本变220kV母线目前已配置了两套WMZ-41B型母线保护（国电南自），该母差保护可接入12个单元，考虑到目前已接入8个单元，另规划接入B、C、D共3回线路，根据本期工程规模及主接线形式的更改，本期需接入新增的某牵引站出线、某500kV变出线、220kVⅡM分段和220kV母联B间隔，届时母差保护容量不能满足本期工程的接入要求。经询母线保护装置厂家，本站现有的220kV母差保护无扩容位置，且无法通过装置升级来满足更改主接线后的要求，因此本期需更换原有2套220kV母线保护。
保护组柜方式为：220kV母线保护1柜：微机型比率制动特性母线电流差动保护；母联、分段过流和死区保护；断路器失灵保护；单元数为15单元+2母联单元+1分段单元。220kV母线保护2柜：微机型比率制动特性母线电流差动保护；母联、分段过流和死区保护；断路器失灵保护；单元数为15单元+2母联单元+1分段单元。
2.3 220kV母联保护
本变电站220kV侧本期为双母线接线，终期为双母线单分段接线；220kV母联应配置独立的母联保护。本期工程配置1套微机型母联充电、过流保护。
保护组柜如下：220kV母联1保护柜；微机型母联充电和过流保护；三箱操作箱。
2.4 220kV线路故障录波
为了分析电力系统故障，及时判定线路故障点位置，本变电站应装设故障录波装置。本期新架设本站~某牵引站、某500kV变~本站220kV线路，本站220kV系统目前已配置1套YS-89型故障录波装置（银山电子），另规划接入B、C、D共3回线路，本期需接入新增的某牵引站出线、某500kV变出线、220kVⅡM分段和220kV母联B间隔；因此本期需新增1套故障录波装置。
2.5谐波监测
电气化铁路机车是单相大功率整流负荷，其用电会产生大量的谐波与负序电流，如不能在牵引变电站得到及时治理，将注入电力系统，影响全网，波及用户。
根据《电力系统谐波管理暂行规定》（SD126-84），各级电力部门对电网的谐波情况，应定期进行测量分析。新的非线性用电设备接入电网的谐波情况，均要进行现场測量，检查谐波电流、电压正弦波形畸变率是否符合本规定；并应根据谐波源的分布，在电网谐波量较高的地点逐步设置谐波监测点，并逐步安装谐波警报指示器，以便进一步分析谐波情况，并采取措施，保证电力设备安全运行。
220kV某牵引站引站接入某220kV变电站。因此220kV某牵引站线路做为本变电站的谐波来源点，为了加强电网电能质量监督管理，需在本站配置1套电能质量在线监测装置，当系统中的谐波分量超标时，发出告警信号，以便运行人员及时采取措施。同时对谐波超标地点提出消谐措施。
2.6电能量计费系统
2.6.1关口点设置原则
根据《DL/T448-2000电能计量装置技术管理规程》，结算用的计量关口点原则上应设在供用电设施产权分界处，且在发电企业上网线路、电网经营企业间的联络线路和专用供电线路的另一端设置备用电能计量装置。
本工程本站~某牵引站220kV线路计量关口点设置在各牵引站双回进线处，考核点设在本站220kV某牵引站出线间隔。某500kV变电站~本站220kV线路，因500kV变电站主变中压侧已设为关口点，本工程某500kV变电站出线间隔不设为关口点，考核点设在本站某500kV变电站出线间隔。
2.6.2设备配置
本期在本站220kV某牵引站出线间隔设置主副2块0.2S级电子式电能表,某500kV变电站出线配置1块0.2S级电子式电能表。
根据本期工程间隔调整方案，原用户出线间隔调整为某牵引站出线间隔，相应的二次方案如下：
此方案涉及到1回目前正在运行中的用户出线间隔，本期扩建的某牵引站出线间隔的计量要求及原用户间隔现有计量配置情况如表2所示：
表2：某牵引站出线间隔计量要求及原用户间隔现有计量配置情况
出线间隔保护配置 用户变（原有） 某牵引站（本期）
计量 2只0.2s级电能表（主副表配置） 2只0.2s级电能表（主副表配置）
根据上表对比，本期新增的220kV某牵引站出线可使用原用户间隔的电能表。本期新扩建间隔的电能表供原用户使用。
本工程要求计量点CT、PT采用计量专用二次绕组，CT精度要求采用0.2S级，PT精度要求采用0.2级。220kV新元变现有220kV母线PT满足计量要求。
3结束语
电力系统变电站继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，担负着保卫电网和设备安全运行的重要职责。但由于大功率、远距离和特高压交、直流输电网的发展，对继电保护技术方面提出了更高的要求。必须借助先进的科技保证其功能的发挥。电力系统变电站继电保护可靠性的衡量是通过可靠性指标构建来确定继电保护运行状况的，因此构建一个科学和完善的继电保护运行指标和方案也十分有必要。
参考文献：
[1]电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点[M].中国电力出版社，2004
[2]王维俭编.电力系统继电保护基本原理.北京:清华大学出版社,1991
[3]崔普好. 变电站二次技改问题的探讨[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011(07)
关键词：牵引站；电力系统；变电站；继电保护
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
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。
1工程概况
某220kV变电站通过Ⅰ、Ⅱ220kV线路与某工业园区与该区电网连接。某220kV牵引站引站主要为铁路电力机车提供专用电源，计划于2014年6月投运。本期拟建设A站~某牵引站和本站~某牵引站220kV专用线路为某牵引站引站提供电源，两回电源线路互为热备用，A站和本站均为某牵引站引站的主供电源。
为配合建设本站~某牵引站220kV线路，本期需在某220kV变电站扩建一个220kV某牵引站出线间隔。同时为满足本站各种运行方式，本期在本站220kVⅡ段母线增设分段间隔（以下简称ⅡM分段），Ⅱ段母线B段（以下简称ⅡMB）与Ⅰ段母线的母联间隔（以下简称母联B），以及Ⅱ段母线B段母线设备（以下简称ⅡMBPT）。
为加强该地区北部电网网架结构，使本站满足“N-1”原则，需建设某500kV变~本站220kV线路1回。因此，本站需扩建一个某500kV变~本站220kV出线间隔。
2系统继电保护
对于电铁牵引站每回供电线路均在系统变电站侧配置2套距离保护，保护按单线送终端方式考虑。对于220kV联络线线路保护，按规程要求并结合省电网的运行经验，每回220kV线路按双重化要求配置两套分别组屏的、相互独立的、主后一体化的微机型成套线路保护。保护功能包括全线速动主保护和不少于三段的相间距离、接地距离以及零序方向电流后备保护。按《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，结合省内电网及本该站的实际情况进行继电保护配置。
2.1 220kV线路保护
220kV某牵引站引站两个外部供电电源分别从220kVA变和本变引接，即新建A站~某牵引站和本站~某牵引站2回220kV线路。为加强某市北部电网网络，提高北部电网供电可靠性，新建某500kV变~本站220kV线路。
2.1.1某500kV变~本站220kV线路
该线路长度约为24.2km，该线路两侧均配置2套光纤分相电流差动保护，每套主保护分别采用专用光纤和复用2M光纤通道进行传输。保护配置要求两侧一致。
保护组柜方式为：主保护1柜：光纤分相电流差动保护+后备保护；分相操作箱（双跳闸线圈）；综合重合闸。主保护2柜：光纤分相电流差动保护+后备保护；失灵启动装置及三相不一致保护；综合重合闸。
配置2套2M保护复接接口装置，组一面光纤保护复接接口柜, 布置在通信机房。
2.1.2本站~某牵引站220kV线路
2.1.2.1保护配置
该线路长度约为29.5km，考虑牵引站为纯负荷终端站，因此牵引站侧不配置保护，本站~某牵引站220kV线路仅在道石变侧配置2套适用于牵引站线路的距离保护，配置的保护同时还应具有较强的抗谐波、抗负序干扰能力及无故障保护起动快速复归功能。保护按单线送终端方式，采取三跳方式，不设重合闸。
保护组柜方式为：主一保护柜：距离保护+后备保护；分相操作箱（双跳闸线圈）及交流电压切换箱；主二保护柜：距离保护+后备保护；失灵启动装置及三相不一致保护；交流电压切换箱。
2.1.2.2保护调整方案
根据本期工程间隔调整方案，原用户变出线间隔调整为某牵引站出线间隔，相应的二次方案如下：
此方案涉及到1回目前正在运行中的用户变出线间隔，本期扩建的某牵引站出线间隔的保护配置要求及原用户变间隔现有保护配置情况如表1所示：
表1：某牵引站出线间隔保护配置要求及原用户变间隔现有保护配置情况
出线间隔保护配置 用户变（原有） 某牵引站（本期）
主一保护配置 主一保护：RCS-902（南瑞继保） 微机距离保护
（适用于220kV电气化铁路牵引变电站输电线路）
主二保护配置 主二保护：PSL602U（国电南自） 微机距离保护
（适用于220kV电气化铁路牵引变电站输电线路）
保护通道 无（对侧无保护） 无（对侧无保护）
经询原用户变间隔保护装置厂家（南瑞继保和国电南自），原有2套主保护均可通过将保护装置升级改造来满足本期某牵引站出线保护的要求（适用于220kV电气化铁路牵引变电站输电线路）；
综上所述，本期扩建的220kV某牽引站线路使用220kV原用户线路升级改造后的保护装置，220kV原用户变使用本期新扩建间隔的保护装置，按220kV原用户变线路要求配置距离保护。
2.2 220kV母线保护和断路器失灵保护
本变220kV母线目前已配置了两套WMZ-41B型母线保护（国电南自），该母差保护可接入12个单元，考虑到目前已接入8个单元，另规划接入B、C、D共3回线路，根据本期工程规模及主接线形式的更改，本期需接入新增的某牵引站出线、某500kV变出线、220kVⅡM分段和220kV母联B间隔，届时母差保护容量不能满足本期工程的接入要求。经询母线保护装置厂家，本站现有的220kV母差保护无扩容位置，且无法通过装置升级来满足更改主接线后的要求，因此本期需更换原有2套220kV母线保护。
保护组柜方式为：220kV母线保护1柜：微机型比率制动特性母线电流差动保护；母联、分段过流和死区保护；断路器失灵保护；单元数为15单元+2母联单元+1分段单元。220kV母线保护2柜：微机型比率制动特性母线电流差动保护；母联、分段过流和死区保护；断路器失灵保护；单元数为15单元+2母联单元+1分段单元。
2.3 220kV母联保护
本变电站220kV侧本期为双母线接线，终期为双母线单分段接线；220kV母联应配置独立的母联保护。本期工程配置1套微机型母联充电、过流保护。
保护组柜如下：220kV母联1保护柜；微机型母联充电和过流保护；三箱操作箱。
2.4 220kV线路故障录波
为了分析电力系统故障，及时判定线路故障点位置，本变电站应装设故障录波装置。本期新架设本站~某牵引站、某500kV变~本站220kV线路，本站220kV系统目前已配置1套YS-89型故障录波装置（银山电子），另规划接入B、C、D共3回线路，本期需接入新增的某牵引站出线、某500kV变出线、220kVⅡM分段和220kV母联B间隔；因此本期需新增1套故障录波装置。
2.5谐波监测
电气化铁路机车是单相大功率整流负荷，其用电会产生大量的谐波与负序电流，如不能在牵引变电站得到及时治理，将注入电力系统，影响全网，波及用户。
根据《电力系统谐波管理暂行规定》（SD126-84），各级电力部门对电网的谐波情况，应定期进行测量分析。新的非线性用电设备接入电网的谐波情况，均要进行现场測量，检查谐波电流、电压正弦波形畸变率是否符合本规定；并应根据谐波源的分布，在电网谐波量较高的地点逐步设置谐波监测点，并逐步安装谐波警报指示器，以便进一步分析谐波情况，并采取措施，保证电力设备安全运行。
220kV某牵引站引站接入某220kV变电站。因此220kV某牵引站线路做为本变电站的谐波来源点，为了加强电网电能质量监督管理，需在本站配置1套电能质量在线监测装置，当系统中的谐波分量超标时，发出告警信号，以便运行人员及时采取措施。同时对谐波超标地点提出消谐措施。
2.6电能量计费系统
2.6.1关口点设置原则
根据《DL/T448-2000电能计量装置技术管理规程》，结算用的计量关口点原则上应设在供用电设施产权分界处，且在发电企业上网线路、电网经营企业间的联络线路和专用供电线路的另一端设置备用电能计量装置。
本工程本站~某牵引站220kV线路计量关口点设置在各牵引站双回进线处，考核点设在本站220kV某牵引站出线间隔。某500kV变电站~本站220kV线路，因500kV变电站主变中压侧已设为关口点，本工程某500kV变电站出线间隔不设为关口点，考核点设在本站某500kV变电站出线间隔。
2.6.2设备配置
本期在本站220kV某牵引站出线间隔设置主副2块0.2S级电子式电能表,某500kV变电站出线配置1块0.2S级电子式电能表。
根据本期工程间隔调整方案，原用户出线间隔调整为某牵引站出线间隔，相应的二次方案如下：
此方案涉及到1回目前正在运行中的用户出线间隔，本期扩建的某牵引站出线间隔的计量要求及原用户间隔现有计量配置情况如表2所示：
表2：某牵引站出线间隔计量要求及原用户间隔现有计量配置情况
出线间隔保护配置 用户变（原有） 某牵引站（本期）
计量 2只0.2s级电能表（主副表配置） 2只0.2s级电能表（主副表配置）
根据上表对比，本期新增的220kV某牵引站出线可使用原用户间隔的电能表。本期新扩建间隔的电能表供原用户使用。
本工程要求计量点CT、PT采用计量专用二次绕组，CT精度要求采用0.2S级，PT精度要求采用0.2级。220kV新元变现有220kV母线PT满足计量要求。
3结束语
电力系统变电站继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，担负着保卫电网和设备安全运行的重要职责。但由于大功率、远距离和特高压交、直流输电网的发展，对继电保护技术方面提出了更高的要求。必须借助先进的科技保证其功能的发挥。电力系统变电站继电保护可靠性的衡量是通过可靠性指标构建来确定继电保护运行状况的，因此构建一个科学和完善的继电保护运行指标和方案也十分有必要。
参考文献：
[1]电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点[M].中国电力出版社，2004
[2]王维俭编.电力系统继电保护基本原理.北京:清华大学出版社,1991
[3]崔普好. 变电站二次技改问题的探讨[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011(07)