500 kV继电保护智能化改造方案分析

陈必鼎

摘 要：在电力网络当中，分布着功用不同且数量庞大的电气设备和电器元件，它们直接参与电力输送过程。为了防止电流对这些设备和元件造成破坏，必须采取继电保护措施。因此，在进行电网智能化升级的过程中，继电保护的智能化升级也成为了必须开展的工作。主要对500 kV继电保护的智能化改造进行了叙述，并分析了其改造方案的可行性。

关键词：电力网络；电器元件；继电器；断路器

中图分类号：TM77 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.031

继电保护是由继电器实现的，其在电力系统中起着保护电器元件（发电机、变压器、输电线路和母线等）的作用，从而达到促进电力系统稳定运行的目的。安装继电保护装置后，可在电力系统及其设备发生故障时及时切断故障部位的供电，进而降低对周边设施的影响。同时，继电保护装置还能及时反馈故障信息，极大地降低了设备故障造成的影响。

1 继电保护装置

1.1 继电保护装置的组成和特性

目前，常见的继电保护装置主要由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。在设备设施的运行过程中，继电保护具有以下特点：①选择性。一旦电力系统中的设备发生故障或电缆发生短路、断路等状况，继电保护装置会迅速选择并切断这部分设备或电路与整个电力系统的联系，防止故障范围扩大，以降低故障造成的损失。②速动性。故障发生时，继电保护装置能以最快的速度将故障部位从系统中切除出去，避免设备进一步损坏和对周围其他设备、电路造成持续破坏。③灵敏性。在继电保护装置的保护范围内，一旦设备、线路发生故障，保护装置的保护运作较快。④可靠性。继电保护装置具有的可靠性包含安全性和信赖性，是保护装置必须具备的基本特性。其中，安全性是指继电保护装置在设备稳定运行时，可保持长期静止的状态，不会因波动等的影响而引发错误的反应；信赖性是指当发生故障时，保护装置能正确反应。

1.2 继电保护装置的工作原理

在设备运行过程中，继电保护装置能识别被保护设备的运行状态，一旦发现设备故障，可判断故障是否发生在保护范围内。在实际保护中，继电保护装置是利用分析设备区域故障前、后的电气物理数据来实现上述功能的。

当遇到电流增大的状况时，继电保护装置会自动切断电器元件与电源的连接，防止因电流过大而损坏电器，同时，还会将状况信息反馈到监控中心，以便工作人员及时处理；当电器中的电流急速降低时，可能会因低电压运行而损伤电器，此时，继电保护装置会及时关闭设备开关；当电流与电压之间的相位角改变、测量阻抗变化时，继电保护装置会自动保护设备不受损伤。

2 保护方案设计

在对变电站的实际改造施工中，需要增加一定量的GOOSE交换机屏、MMS交换机屏，且原有的继电保护小室备用屏位往往无法满足需求，需要新建部分小室或活动板房。国家电网公司企业标准《智能变电站继电保护技术规范》中提到，保护装置与智能终端（合并单元）之间采用点对点直接跳闸（直接采样）的方式，220 kV正副母分段开关不考虑母线电压并列（解列），线路保护启动断路器失灵和重合闸、断路器失灵启动母差、母差保护启动断路器失灵、断路器失灵启动远跳（变压器保护联跳各侧）、变压器保护跳母联（分段）、解220 kV母差保护复压闭锁等信号均采用GOOSE网络传输。继电保护小室内按照图纸安装智能化保护测控装置屏、GOOSE 交换机屏和MMS交换机屏，在开关场安装户外智能终端柜（合并单元、智能终端等），完成上述步骤后再进行二次回路的调试。

2.1 方案一

方案一采取间歇性停电的方式，即在停电过程中完成对继电保护的智能化改造。目前，这种方案的优点是每个地区只停电1次，停电后电力系统能正常运作，对人们的正常生活影响较小；缺点是先改造的500 kV边开关智能化保护、220 kV线路智能化保护需配置传统输入、输出功能和配合母差保护，全部改造完成后投入GOOSE报文输入、输出功能和配合智能化母差保护会造成部分设备闲置，进而导致资源浪费。

2.2 方案二

方案二采取双重化两套保护同时进行的方式，改造过程是分开的。其优点是不必考虑传统保护与智能化保护之间的配合问题，试验时只需断开本套保护的跳合闸出口硬压板，且二次回路试验完整、齐全；缺点是在改造过程中需要停电2次，会对系统造成一定的影响，且500 kV和220 kV系统长时间采用单套保护运行。在实际改造过程中，传统变电站开关失灵保护采用单重化配置，第一套保护先期改造时，需将开关保护中与第一套保护相关的二次回路断开；同时，还需保证与第二套保护相关的回路接触可靠、正确，且第二套智能终端接线和调试时，与第一套保护（智能终端）相距太近，易走错间隔、误碰运行设备，安全风险较大。

3 结束语

综上所述，相比于方案二，方案一具有影响小、风险低的特点，因此，方案一更适合实际改造。全文对500 kV继电保护智能化改造及其方案的叙述，证明了继电保护智能化改造对电力设备甚至电力系统的重要性。因此，加强电气设备的稳定性建设，对提高输电稳定性和电企的发展都起着不可忽视的作用。

参考文献

[1]裘愉涛，杜浩良.传统500 kV继电保护智能化改造方案[J].电力自动化设备，2011（11）：31.

〔编辑：张思楠〕