二次继电保护设计方法及问题

吉林省新闻出版广电局六六一台 张大伟

0.引言

随着经济社会的快速发展，对于电力资源的需求量呈现出逐年增加的趋势，这促使电力系统的规模不断地扩大，同时也对供电安全及供电质量提出了更高的要求。变电站作为电力系统中的重要组成部分，对于整个系统的安全运行有着十分关键的影响力。在变电站设计、建设和运行过程中，二次继电保护设计是一项基础性的内容，对于整个变电站甚至电力系统的高质量运行都起着关键性的作用。然而就目前我国变电站的设计和建设过程来看，有些装置尤其是二次继电保护装置或多或少都存在一些问题，比如机电保护装置和直流系统的二次继电保护装置的设计基本上都会存在一些细节性的问题，导致装置运行的精度存在不达标的情况，这在一定程度上影响了继电保护装置及其功能的发挥。因此，为了保障二次继电保护装置安全保障功能的发挥，有必要对二次继电保护的设计方法及存在的问题进行深入的研究。

1.二次设备选型及问题

1.1 零序电流保护

在目前的电力系统中，如果系统中的电压超过110KV，就会产生单相接地的故障，而这种故障在整个电力系统故障中的发生比例比较高，也是二次继电保护设计工作中重点关注的内容。而在解决单相接地故障的过程中，最有效的方法便是零序电流保护，这种方法能够快速达到接地保护的目标，从而快速解除这一故障。

而对零序的保护只需要借助通用的定时比较器，并通过连续增加和计算数据模式来加以实现。在主程序开机或复位以后，相应程序会对系统和变量以及事件管理器和中断进行初始化，其中中断主要是对整流电压和电感电流进行相应的输入和输出。在初始化完成以后，系统会对这些模拟信号进行采样，同时进行A/D转换，最后再进行电力系统中电压环路的调节，以确保电力系统的正常运行。而在零序电流保护中，常用的元件是零序电压和电流组成的方向元件。

1.2 母线电压切换

就目前来看，变电站的母线接线方式有很多种， 而双母线连接是其中一种比较常用并且效果比较好的。在双母线连接的模式下，线路的运行需要有相应的母线侧隔离刀闸来完成母线电压的切换任务。在整个电力系统运行过程中，如果线路中的隔离刀闸出现诸如接触方面的故障，势必会造成诸如失压等方面问题的出现，最终影响用电情况。因此，在进行继电器进行采购、安装和使用过程中，一定要根据整个电力系统运行的要求来进行选择，确保继电器等装置能够满足双位切换的要求。

1.3 变电站后台系统

作为针对整个变电系统的性能和效率进行监控的重要装置，变电站后台系统尤其是后台监控装置对整个变电系统性能和效率等信息的掌控都具有一定的影响，而电力系统高标准的要求使得变电站后台监控系统及相关设备的性能等方面的要求也比较高。在对变电站系统进行自动化设计的过程中，关于变电站后台系统设计的一些细节性问题容易被忽视掉，导致变电站后台系统的运行存在诸多的隐患。因此，在对变电站后台系统进行设计时，需要进行电流的输出和计算寄存器值和占空比，同时产生PAM信号控制开关。在电力系统正常运转的情况下，变电站直接供电，电源电流作为后备电源待用。而在选择逆变器时，逆变器容量的大小需要在500～1000VA，这样可以解决变电站后台监控系统运行过程中所存在的问题，并且能够对电源电压进行稳定，进而保证整个电力系统运行的可靠、安全。

2.继电保护装置及组屏方法

对于二次继电保护设计方法及问题研究来说，除了上述的二次设备选型方法及问题这一研究内容以外，还有继电保护装置及组屏方法及问题，这一问题的研究直接关系到电力系统整体的安全运行情况。

2.1 母线与断路器保护失灵

在电力系统及相关装置的实际运行中发现，一旦母线保护与断路器等相关装置出现严重失灵的情况，就会造成继电保护装置的失效。而影响母线保护与断路器正常运转的因素有很多，具有明显的复杂性。在这样的情况下，相关技术人员在进行系统构建和维护过程中要采取必要的措施来保证线路的稳定性，避免出现母线保护和断路器出现严重失灵的现象。具体来说，在进行二次继电保护设计过程中，要从以下几方面做好相关的工作。

第一，在装置配备时，要在双母线中设置二重失灵保护装置，借助这些保护装置强大的失灵保护功能来防止出现严重的失灵现象，从而保护母线。

第二，在具体的失灵保护装置运行过程中，相关人员要尽快启动一对一模式，对相关的保护装置进行简化处理，从而提升电流的判别效率，确保装置的稳定性和安全性。

第三，相关工作人员要加强对于电力判别工作的重视度，做好母线的具体保护工作，防止因为主变压器或者母线故障而导致失灵保护装置无法正常运行。

2.2 线路重合闸

母线保护具有对出现失灵保护情况下的相关电流进行判定的功能，并且母线保护与线路重合闸具有密切的联系，因此，在进行二次继电保护设计时，要尽可能在断路器的辅助设备的配备方面留有一定的冗余，并且在相关线路中设置重合闸。而在具体的进行设计过程中，一般应确保两套保护装置彼此之间的相对独立，以提升保护装置的可靠性，同时也并简化相关的电路。在对双母线接线进行再次设计时，要严格遵循国家的相关规定，对二套线路保护配备相应的重合闸功能，这可以保障线路保护的三条回路与重合闸相连通，同时在此进程中所使用的合用线路保护也要进行三跳，这其中，二套保护装置不会与三跳发生任何的关联，从而确保继电保护装置及功能的良好实现。

2.3 电压切换箱接线

在对电压切换箱进行设计时，要借助双位置接点的设计来避免因为线路的接触不良而导致的失压问题。同时，要防止因为在检修过程中，相关人员不正当的施工操作可能造成的反送电而产生的不安全事故。在进行二次继电保护设计过程中，如果电压切换箱已经具备了较好的双重保护功能，就要在设计隔离刀闸辅助接点时，要将其设计为单输入方式，使得一旦出现刀闸辅助接点故障时，防止切换回路出现异常所可能导致的隐患，保障二次继电保护工作的正常运转。

3.二次继电保护设计过程中需要注意的问题

虽然变电站二次继电保护设计的方法和策略相对比较多，但整个电力系统及继电保护工作的复杂性决定了并不是任何设计方法都可以随意地使用的，要在设计工作过程中注意方法的科学性和合理性。

3.1 严格按照二次继电保护设计的要求进行操作

二次继电保护设计要遵循一定的规定和要求，从而确保继电保护装置和功能的良好实现。具体来说，相关的设计要求主要体现在三个方面：①对双母线的设置进行双套电流保护；②对二次继电保护进行双重化配置后，变电站所使用的线路或变压器与失灵保护需要采用一对一的启动方法；③在设计过程中要撤销各间隔相对比较独立装置的失灵保护设备，从而确保对失灵电流的保护进行的判断效果。

3.2 协调通信专业

一般情况下，由于两个专业的通信设备要求在规定上存在较明显的差异，因此，需要对二次继电保护设计与系统通信之间的规定进行相应的调整，以实现继电保护工作的要求。而在实现协调通信专业方法，主要使用的方法有三种，即：①对于长度小于 50 km的短线路，如果没有迂回光缆路，则在同塔双回路上设置双光缆；②当通信专业光端机同时使用在一回路的两套纵联保护中时，应建立相对独立的光通信设备，从而保护相关通信信息的独立传输；③当继电系统使用的是专用光纤芯通道时，应通过通信光配线架直接引接来保护光纤，确保继电功能的顺利发挥。

3.3 对一次设备的要求

为了尽可能多地简化二次回路，避免由于长电缆开入等而引起保护误动等问题，在进行二次继电保护设计过程中，要去除断路器，实施三相一致保护，让断路器本体机构箱来负责跳合闸压力闭锁、断路器防跳等功能，从而达到简化线路的目的。此外在进行二次继电保护设计过程中，还要对双母线接线的线路电压互感器进行相关的标准要求，在每个双母线接线间隔之间使用三相线路电压互感器，在简化电压切换回路的同时保护继电保护装置的安全可靠运行。

当然，除了上述几方面的注意事项以外，更多地需要提升相关技术人员操作的规范性和严格性，使相关的操作能够保持在科学、合理的程度。

4.结语

综上所述，随着我国经济的快速发展，电力事业的发展取得了明显的进步，无论是安全性能方面还是运行效益方面都实现了较大的突破。而在电力系统不断优化升级的过程中，继电保护装置的功能和作用得到了普遍的认可。而为了迎合电力系统的需要，市场上出现了许多制造继电保护装置的厂家，这些不同品牌的产品在性能和参数方面存在一定的差异，对继电保护装置的规范化管理提出了一定的挑战。在这样的情况下，只有通过对继电保护装置的性能和参数等情况进行深入的研究，并就二次继电保护的设计方法及相关的问题进行研究，才能够保证继电保护装置功能的优化提升，这也是在接下来电力系统研究与实践过程中重点关注的问题。

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