智能变电站电流互感器的优化配置分析

2016-07-13邓立志

大科技 2016年36期

关键词：死角互感器间隔

邓立志

（娄底星源电力勘测设计有限责任公司湖南娄底 417000）

智能变电站电流互感器的优化配置分析

邓立志

（娄底星源电力勘测设计有限责任公司湖南娄底 417000）

电流互感器是继电保护系统的重要组成部分，若电流互感器在运行过程中出现故障，则会产生不正确的保护动作，导致重大安全事故的发生。本文主要对智能变电站中电流互感器优化配置过程中的常见问题进行分析，并为电流互感器的基本配置提供参考方案。

智能变电站；电流互感器；优化配置

1 引言

当前，电流互感器在我国智能变电站中得到了广泛应用，但是由于其技术发展尚存在一些不成熟的地方，特别是在保护用电流互感器的基本配置方面存在诸多问题，由于电流互感器绕组选取不合理而导致保护不正确动作或发生重大安全事故在国内电网已发生多起，因此，应加强对互感电流器优化配置的研究，以确保智能变电站的稳定运行。

2 智能变电站电流互感器的概述

根据电流互感器使用功能的不同，不允许将测量用电流互感器和电路中的高压回路进行直接连接，以确保测量用电流互感器能对线路中的电流进行准确测量。另外，保护用电流互感器的安装应加大和继电保护装置的配合度，若线路出现故障的话，可及时将短路、电流等故障信息准确传递到电流保护装置中。

在变电站实际运行中，所配置的电流互感器难免会出现测量误差，但其误差值是可控的。互感器在实际应用中的选择可参考以下方面：①电子式电力互感器适用于110kV及以上电力系统；②对于有关口计量点或有故障测距要求间隔的电力系统，适宜配置能符合其相关特性要求的互感器；③若采用GIS、HGIS配电装置型号的话，电子式互感器应和一次设备进行一体化设计。

3 当前智能变电站的主要模式

①基于站控层IEC61850。该系统的间隔层智能电子设备IED（保护及自动化装置）允许安装在间隔层设备上或集中组屏，推广这一模式的主要目的是为了解决传统变电站中智能设备的互联互通及信息互操作的问题。②基于传统互感器及过程层信息交换。这种模式将IEC61850有效应用在站控层信息交换中的同时，还实现了通过过程层网络实现过程层信息的交换，并在每个间隔配置了过程层设备合并单元、智能操作箱，实现常规设备的信息与操作数字化，对于和其相对应的间隔层智能电子设备IED，主要利用光纤以太网与对应间隔的智能操作箱、合并单元进行连接。③基于站控层及过程层全信息交换。该模式主要采用电子式互感器代替了传统互感器，由于光电式互感器的性能优势，该模式是高压及超高压、特高压电站的发展趋势，主要采用光电式互感器有支柱式、内置GIS等方式。

4 电流互感器优化配置方案的常见问题

电力系统主要通过相关继电保护装置及其二次回路来实现继电保护的，而继电保护装置在实际运行过程中，由于受到保护定值的修改、系统软件升级、合并单元出现异常等诸多因素的影响，导致独立的继电保护装置退出运行，无法实现对电力系统的有效保护。若继电保护装置在运行时出现异常，最有效的解决方式为将区域故障内另一套继电保护设备及时切除掉，以避免故障范围的扩大。因此，在当前继电保护装置的安装使用中明确规定对电流互感器的二次绕组进行合理分配，避免出现保护死角。

比如，在某一优化方案中，继电保护的双重化配置保护中未按照相关规定将其安装在断路器的内部实现交叉重叠，在这种情况下，若设备中某一装置或线路发生突发故障，将会退出运行，且在断路器内部出现保护死角，使电网系统的安全运行无法得到实质性保障。

在继电保护装置配置的过程中还存在另一种情况，即断路器的每侧仅一组TPY绕组，由于TPY绕组和5P绕组的分布和布置存在一定的不合理性，导致设备的挂装检测无法及时到该故障电流，导致其直接成为保护死角。上述问题在电网系统运行中普遍存在，因此，加强实现互感器的优化配置对保障电力系统的安全运行具有重要意义。

5 电流互感器的优化配置

5.1 加强工程设计的规范性

消除电力系统在发生故障时出现保护死角的关键在于从工程设计中对互感器的配置进行改善。通过在设计中配置一定数量的互感器二次绕组来实现继电保护动作的高效性和准确性，并对各个绕组的分配进行合理规划，避免出现保护死角现象。比如在某一设计方案中增加一组TPY绕组，将原本两侧只有一组绕组的配置转变为有两组TPY绕组和一组5P绕组，并将5P绕组安装在TPY绕组的内侧，促使保护器在设备断路器区域能够完全交叉重叠。在电力系统实际运行过程中，若其中任意一台保护器由于出现故障而退出运作，或者两台保护器都产生故障，这种情况下，断路器内部故障并不会立即出现保护死角。当断路器发生内部故障或断路器拒动时，失灵保护都能有效检测到故障电流而持续进行运作。

5.2 增加线路与变压器的保护配置

为避免断路器每侧的TPY绕组不会导致保护死角的存在，可将线路保护与变压器保护内设置专门的用来保护故障死角的设备，以加强对断路器与电流互感器之间的故障检测，提高对故障检测的准确性与敏感性。在具体的操作过程中，在线路保护动作开启后，系统中某断路器的电流仍高于规定值，即将其视为故障死区。

死角保护短延时切除与断路器相邻的所有断路器，在母线保护与间隔保护实施保护作用后，应加强对间隔保护的改造，以提高系统运行的稳定性，从而确保系统能始终处于安全运行的状态。另外，还可将断路器保护电流的来源与断路器另一侧的绕组进行连接，以消除保护死角的存在，但该方式的不足之处在于会将保护逻辑与算法变得更为复杂。

5.3 增加线路与变压器的保护配置

断路器每侧只有一组TPY绕组会导致保护死角的出现，为了避免这一情况，可将线路保护与变压器保护内安装专门的保护故障死角的设备，以便对断路器与电力互感器之间的故障进行有效检测，有利于提高对故障判定的敏感性。在实际操作过程中，在线路保护动作开启时，系统中某台断路器的电流仍高于固定值，即判定为故障死角。

死角保护会经过短延时切除与断路器相邻的所有断路器，同时，在实现母线保护和间隔保护后，应加大对间隔保护的改造力度，将相关运行问题排除掉，以提高系统运行的逻辑性，促使电力系统始终处于良好的运行状态。另一种常见问题的有效解决措施为：将断路器保护电流的来源于断路器另外一侧的绕组相连接，可有效消除保护死角的存在，但不足之处在于会增加保护逻辑与算法的复杂性。