论文部分内容阅读
摘 要:下文主要根据笔者多年的工作时间经验，简单的介绍了继电保护的基本原理和保护配置构成，针对变电运行中继电保护的相关技术问题进行了分析。仅供同行参阅。
关键词: 原理；构成；继电保护
中图分类号：TM63 文献标识码：A
1 继电保护的基本原理和保护配置构成
1.1 基本原理
继电保护的基本工作任务是正确区分系统的正常与非正常运行状态，利用电力系统各个组成原件的安全运行既定参数值，对故障进行识别，当确定有故障产生时候，准确、迅速的切断故障原件或者发出预警信号，以避免故障的扩大，进而保护电力系统的安全运行。其保护方式主要为：①故障时电流 I：增大-过电流保护。②正常时 I 入＝I 出=>故障时 I 入≠I 出－电流差动保护。③故障时电压 U：降低－低电压保护。④故障时阻抗 Z：减小－阻抗（距离）保护。⑤阻抗角 ：正常时：约 20°；正方向 K3：60°～85°；K3：180°＋（60°～85°）；－方向电流保护反方向。⑥相序量：正序=> 负序/零序。⑦非电气量：温度升高－ 瓦斯保护。
1.2 保护配置
继电保护配置主要分为：系统测量部分、逻辑关系部分和命令执行部分。配置图1如下：
圖 1 继电保护配置图
测量部分：测量有关电气量,与整定值比较, 判断保护是否应该
启动。逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序
或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路器跳闸或发出报警信号，
并将有关命令传达给执行部分。执行部分：根据逻辑部分的结果，立
即或延时发出报警信号和跳闸信号（故障、不正常运行时）
2变电运行中继电保护的配置问题分析
2.1继电保护配置方案
在变电运行的继电保护配置方案中，是由变电站层与过程层共同构建成变电系统继电保护的主设备。其配置原理图如下图 2所示。
图2继电保护配置原理图
对变电系统中的一次设备，过程层的配置需进行独立主保护，如一次设备为智能设备，需将保护设备安置在内部，如不是智能设备，则应将保护设备、测控设备等就近安置在汇控柜中，以降低对设备维护与运行的工作量。该方案避免了因通信链路跳闸、采样而引起的保护功能失效，同时降低了继电保护需消耗的网络数据份额。
2.2继电保护配置原则
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，变电运行中继电保护配置还应当遵循以下几方面原则:①继电保护的智能化应以提高保护的可靠性作为基本出发点，应充分满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”的要求。变电运行中的继电保护，不仅仅是传统的继电保护装置，而是继电保护系统，需要一次设备与二次回路的协调配合。②电子式互感器内需由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统均应采用双 A/D 系统，并接入合并单元( MU) ，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置。③保护应直接采样，对单间隔的保护需直接跳闸，当涉及多间隔保护宜直接跳闸。如有必要进行其他的跳闸方式，相应设备应满足保护对快速性和可靠性的需要。④继电保护之间的失灵启动、联闭锁等信息宜采样GOOSE 网络传输方式。断路器位置接点经点对点和网络传输，本间隔可采用 GOOSE 点对点方式，而间隔间则采用GOOSE 网络方式。⑤变电运行中各电压等级的网络需相互独立。为避免同一装置接入不同网络时，各网络间的互相干扰，要求装置内部各网络的数据接口控制器也应当完全独立。⑥110KV 及以上电压等级双母线、单母线分段等接线型式，各间隔宜配置独立的三相 ECVT，以提高保护的可靠性，并简化二次回路。⑦继电保护装置适宜就地安装、独立分散，保护装置的安装运行环境应符合相关的标准技术要求。
3变电运行中各设备继电保护问题分析
3.1主变压器的继电保护
变压器是变电运行中的重要电气设备之一。它的故障对变电运行中的正常运行和供电可靠性都会带来严重的影响。因此必须根据变压器的容量和重要性，装设安全可靠、性能良好的保护装置。按照规范要求，变压器的电量保护适宜按照双套配置，此时各侧合并单元( MU) 与智能终端也双套配置，在配置时采用主、后备保护一体化配置。差动保护与第一套智能终端和 MU 对应，后备保护与第二套智能终端和 MU 对应。变压器保护实施方案如下图 3所示。
图3 变压器保护实施方案示意图
从图3可以看出，一方面，变压器的高、中、低压侧的合并单元得到的电流电压信号被直接传至变压器保护装置与 SV网络，实现了保护装置不通过 SV 网络获取数据，对信号的直接采样。另一方面，变压器的智能终端除了与保护装置相连接以外，还连接 GOOSE 网络，实现了保护装置可通过智能终端进行跳闸。按照图3的实施方案示意图，变压器非电量保护需就地直接电缆跳闸，现场配置本体智能终端，并由 GOOSE网络传输接地刀闸控制信息，以及非电量动作报文与调档。
3.2线路的继电保护
在变电运行中，测控功能与保护功能应结合一体，并按照间隔单套配置。线路保护通过直接跳断路器和直接采样，并具有 GOOSE 网络启动断路器失灵、重合闸等功能。实施方案如下图4所示。
图4线路保护实施方案示意
线路两间隔之内的保护测控装置，不但与智能终端、合并单元相对应进行依次连接，而且通过 GOOSE 网络连接交换息。保护测控装置和智能终端的连接，实现了直接跳闸功能;与合并单元的数据传输，则实现了直接采用的功能。安装在母线和线路上的电子式互感器，在得到电压或电流信号以后，先将其接入合并单元中，然后经过数据打包后，再经过光纤送达保护测控装置和 SV 网络。
3． 母线的继电保护
母线的继电保护通常采用的是分布式设计进行相应的配置。利用单套配置实现母线保护，有利于测控装置和保护装置集成的实现。具体实施方案如下图5所示。
图5母线保护实施方案示意图
由图5可以看出，母线保护的实施方案与线路保护较为类似，但结构更加简单。母线保护装置直接和智能终端与合并单元连接，分别实现直接跳闸功能和直接采样的功能。跨间隔信号通过互不干涉的SV 网和 GOOSE 网络进行传输。
四 总结
综上所述，继电保护技术作为保证变电运行安全的核心技术，良好的继电保护配置方案与网络结构，对提高变电安全性和稳定性都起到了重要作用。为此我们应加强对继电保护领域中相关技术问题的分析与研究，以保证电力系统更加安全、稳定、经济的运行。
关键词: 原理；构成；继电保护
中图分类号：TM63 文献标识码：A
1 继电保护的基本原理和保护配置构成
1.1 基本原理
继电保护的基本工作任务是正确区分系统的正常与非正常运行状态，利用电力系统各个组成原件的安全运行既定参数值，对故障进行识别，当确定有故障产生时候，准确、迅速的切断故障原件或者发出预警信号，以避免故障的扩大，进而保护电力系统的安全运行。其保护方式主要为：①故障时电流 I：增大-过电流保护。②正常时 I 入＝I 出=>故障时 I 入≠I 出－电流差动保护。③故障时电压 U：降低－低电压保护。④故障时阻抗 Z：减小－阻抗（距离）保护。⑤阻抗角 ：正常时：约 20°；正方向 K3：60°～85°；K3：180°＋（60°～85°）；－方向电流保护反方向。⑥相序量：正序=> 负序/零序。⑦非电气量：温度升高－ 瓦斯保护。
1.2 保护配置
继电保护配置主要分为：系统测量部分、逻辑关系部分和命令执行部分。配置图1如下：
圖 1 继电保护配置图
测量部分：测量有关电气量,与整定值比较, 判断保护是否应该
启动。逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序
或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路器跳闸或发出报警信号，
并将有关命令传达给执行部分。执行部分：根据逻辑部分的结果，立
即或延时发出报警信号和跳闸信号（故障、不正常运行时）
2变电运行中继电保护的配置问题分析
2.1继电保护配置方案
在变电运行的继电保护配置方案中，是由变电站层与过程层共同构建成变电系统继电保护的主设备。其配置原理图如下图 2所示。
图2继电保护配置原理图
对变电系统中的一次设备，过程层的配置需进行独立主保护，如一次设备为智能设备，需将保护设备安置在内部，如不是智能设备，则应将保护设备、测控设备等就近安置在汇控柜中，以降低对设备维护与运行的工作量。该方案避免了因通信链路跳闸、采样而引起的保护功能失效，同时降低了继电保护需消耗的网络数据份额。
2.2继电保护配置原则
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，变电运行中继电保护配置还应当遵循以下几方面原则:①继电保护的智能化应以提高保护的可靠性作为基本出发点，应充分满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”的要求。变电运行中的继电保护，不仅仅是传统的继电保护装置，而是继电保护系统，需要一次设备与二次回路的协调配合。②电子式互感器内需由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统均应采用双 A/D 系统，并接入合并单元( MU) ，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置。③保护应直接采样，对单间隔的保护需直接跳闸，当涉及多间隔保护宜直接跳闸。如有必要进行其他的跳闸方式，相应设备应满足保护对快速性和可靠性的需要。④继电保护之间的失灵启动、联闭锁等信息宜采样GOOSE 网络传输方式。断路器位置接点经点对点和网络传输，本间隔可采用 GOOSE 点对点方式，而间隔间则采用GOOSE 网络方式。⑤变电运行中各电压等级的网络需相互独立。为避免同一装置接入不同网络时，各网络间的互相干扰，要求装置内部各网络的数据接口控制器也应当完全独立。⑥110KV 及以上电压等级双母线、单母线分段等接线型式，各间隔宜配置独立的三相 ECVT，以提高保护的可靠性，并简化二次回路。⑦继电保护装置适宜就地安装、独立分散，保护装置的安装运行环境应符合相关的标准技术要求。
3变电运行中各设备继电保护问题分析
3.1主变压器的继电保护
变压器是变电运行中的重要电气设备之一。它的故障对变电运行中的正常运行和供电可靠性都会带来严重的影响。因此必须根据变压器的容量和重要性，装设安全可靠、性能良好的保护装置。按照规范要求，变压器的电量保护适宜按照双套配置，此时各侧合并单元( MU) 与智能终端也双套配置，在配置时采用主、后备保护一体化配置。差动保护与第一套智能终端和 MU 对应，后备保护与第二套智能终端和 MU 对应。变压器保护实施方案如下图 3所示。
图3 变压器保护实施方案示意图
从图3可以看出，一方面，变压器的高、中、低压侧的合并单元得到的电流电压信号被直接传至变压器保护装置与 SV网络，实现了保护装置不通过 SV 网络获取数据，对信号的直接采样。另一方面，变压器的智能终端除了与保护装置相连接以外，还连接 GOOSE 网络，实现了保护装置可通过智能终端进行跳闸。按照图3的实施方案示意图，变压器非电量保护需就地直接电缆跳闸，现场配置本体智能终端，并由 GOOSE网络传输接地刀闸控制信息，以及非电量动作报文与调档。
3.2线路的继电保护
在变电运行中，测控功能与保护功能应结合一体，并按照间隔单套配置。线路保护通过直接跳断路器和直接采样，并具有 GOOSE 网络启动断路器失灵、重合闸等功能。实施方案如下图4所示。
图4线路保护实施方案示意
线路两间隔之内的保护测控装置，不但与智能终端、合并单元相对应进行依次连接，而且通过 GOOSE 网络连接交换息。保护测控装置和智能终端的连接，实现了直接跳闸功能;与合并单元的数据传输，则实现了直接采用的功能。安装在母线和线路上的电子式互感器，在得到电压或电流信号以后，先将其接入合并单元中，然后经过数据打包后，再经过光纤送达保护测控装置和 SV 网络。
3． 母线的继电保护
母线的继电保护通常采用的是分布式设计进行相应的配置。利用单套配置实现母线保护，有利于测控装置和保护装置集成的实现。具体实施方案如下图5所示。
图5母线保护实施方案示意图
由图5可以看出，母线保护的实施方案与线路保护较为类似，但结构更加简单。母线保护装置直接和智能终端与合并单元连接，分别实现直接跳闸功能和直接采样的功能。跨间隔信号通过互不干涉的SV 网和 GOOSE 网络进行传输。
四 总结
综上所述，继电保护技术作为保证变电运行安全的核心技术，良好的继电保护配置方案与网络结构，对提高变电安全性和稳定性都起到了重要作用。为此我们应加强对继电保护领域中相关技术问题的分析与研究，以保证电力系统更加安全、稳定、经济的运行。