浅析小水电电压频率保护的应用

摘 要：文章分析了小水电电压频率保护的优点，并以实例分析了线路电压频率保护在小水电中的应用，以供参考。

关键词：小水电；线路电压频率保护；应用；优点

1 前言

随着电力工业发展以及用户对供电质量要求的提高，人们对供电稳定性、安全性提出了更高的要求。电压和频率是电力系统运行的重要状态量，其不仅是电能质量的重要指标，同时也是电力系统安全的重要指标。因此，高性能新型电压频率保护装置的研究和应用已成为社会各界广泛关注的热点。

2 小水电站电压频率保护装置功能和优点

文章以MIVⅡ线路电压频率保护装置为例，该线路电压频率保护装置的优点主要表现为：其一，降低故障检修与维护的成本，并且具有事故记录、事故模拟分析、数字录波等功能，事故记录的事件可以定义为大范围状态改变的出现，例如自检、报警、接点操作、跳闸、动作等状态，该线路电压频率保护装置可以储存最近24个故障的发生事件，时间标记为毫秒，事件记录是确定事故发生顺序的重要信息，对于诊断电器的运行状态以及判断事故原因具有至关重要的作用；其二，设计的灵活性，使用简便的可编程逻辑，信息方位通讯可配置LEDS、数字I/O、曲线、逻辑以及用于现场升级的闪存存储器，包括两个定值设置组，就地操作保护，能够自动显示故障历史信息以及最新故障信息；其三，提供电压、频率以及电压频率三种保护方案，通过前面板键盘或者通讯连接的访问，兼容Enervista软件、隔离RS232端口，能够用于任何电压等级的自动切换，进而实现母线、线路、发电机、系统的电压、频率或者电压频率保护；三相过电压、欠电压、接地过电压保护、电压不平衡、过频率、欠频率保护，其中频率保护功能根据型号的不同，提供2个-4个独立的定时限频率元件，并且通过一个单独可调的欠电压元件进行监视；其四，提供以下可供选择的配置，断路器控制可以配置6个I/O输出，其中两个为跳闸与报警输出，4个为可配置的输出；4个独立的延时相欠/过电压元件，其中2个为独立固定延时的接地过电压元件；4个频率保护元件；其五，监视与测量，能够实现24个事故记录、模拟以及数字录波，每周进行8次采样，总共能够记录24个周波频率以及每相电压，通过显示频幕能够监视和查询最近5次跳闸信息；其六，用户端有6个LED指示灯，其中4个LED指示灯的功能与颜色是可以配置的，当LED指示灯为绿色，表示准备就绪，表示指示保护元件的状态，当LED指示灯处于亮状态时，继电器被激励并准备执行保护动作，当跳闸指示的LED为红色时，则表明故障发生；其七，前面板的RS232与后面的RS485端口采用ModBus规约，速度能够达到19200bps；其八，为了防止断路器处于分闸并且电压互感器位于线路侧时出现永久性欠压跳闸，需要为断路器处于分闸位置时设置一个单独的整定值，该整定值能够实现欠电压保护元件的取消和启动，根据型号的不同，继电器的保护动作电压范围设置为2V-60V或者10V-250V，延时范围控制在0s-600s之间。由此可见，MIVⅡ是一种先进的数字式线路电压频率保护装置，被广泛的推广应用 。

3 小水电线路电压频率保护的实例分析

3.1 事故分析

文章以笔者所在地的10kV线路为例，由于该地小水电资源发达，但大部分为径流式开发，由于单机容量小（≤500KW），且开发时间较早，未架设10kV专线到变电站，采用发电机出口电压经升压变后直接与10kV供电线路联网运行，丰水季节小水电满发，小水电除可满足此线路用户用电负荷外，还向变电站倒送电，且造成线路后端电压超过额定值10%-20%运行；枯水季节又由变电站向用户供电。2011年6月，该供电线路发生故障跳闸，跳闸后供电所接到大量用户电话，反映家里的电气设备损坏，供电所指派技术人员到居民家中检查，发现烧坏的电气设备多为音响、电视机、冰箱等，且电器损坏分布在此供电线路上的大部分配变台区。

3.2 事故原因分析

根据现场勘查，线路发生故障跳闸时，该线路向变电站倒送电，且倒送负荷不多，造成该线路联网小水电站出口开关没有发生跳闸，发电机依然处于运行状态，但是机组出现电压升高现象，导致线路电压过高，烧坏用户的电气设备，导致故障的发生。该小水电站的机组保护按照最简单的保护原则进行配置，即仅采用了电压保护、过流保护，并没有事故预警信号，再加上运行人员缺乏经验，对事故的应急处理不及时，导致机组未立即停机，最终导致用户端电压过高而烧坏电器设备。

3.3 事故处理

该小水电站并网的10kV线路为了防止再次出现上述事故，原有的过压保护装置不能够满足实际需求，因此决定采用MIVⅡ线路电压频率保护装置，该种线路电压频率保护装置具有提供电压、频率以及电压频率保护等多种保护模式，并有事故指示灯提醒、事故检测与查询等功能，经过技术人员的测试，正常电网运行频率偏差都在0.1HZ以内，小水电站直接联网供电线路故障跳闸后，小水电站频率瞬间偏差在2-5HZ左右，而频率继电器整定值为0.2HZ，因此保护灵敏性和可靠性非常高，又能够满足小水电站投资少、安装调试方便、运行可靠等要求，随后在全县所有的小水电站都安装了该种电压频率保护装置，运行三年以来未再发生此类过压事故。

4 结束语

总而言之，线路电压频率保护装置具有众多的优点，通过将线路电压频率保护装置应用在小水电站中，当电压、频率超过整定值后，保护能够及时可靠动作并发出报警信号，对于保证小水电站安全以及供电可靠性具有非常重要的作用。

参考文献：

[1]陈家智.浅析小水电站線路电压频率保护装置[J].科技资讯，2011（23）：142.

[2]林旭义，黄伟君.含小水电的10kV线路电压质量改善新途径[J].浙江电力，2010（02）：125-126.

作者简介：池东亮（1970—），福建长汀人， 本科，助理工程师，研究方向：安全生产管理。