变电站继电保护设计方法及问题研究

张瀚

摘 要：在我国电力事业不断发展的背景下，变电站建设也得到了快速的发展。在变电站建设过程中，继电保护的相关设计非常重要。由于设计不完善、不精细而出现各类问题，会对设备本身造成一定影响，最终影响系统稳定运行。为避免上述情况出现，就要从多方面分析研究继电保护设计上可能存在的问题，制定出合理的设计方案和实施方法。本文主要分析了继电保护的相关原理依据;阐述了变电站的继电保护设计存在的主要问题及相关解决措施。希望能提供一定参考，为我国的电力事业作出贡献，以实现电力事业的可持续发展。

关键词：变电站;继电保护;设计方法;问题研究

1 变电站的继电保护原理分析

变电站继电保护直接关系到电力系统安全稳定运行以及电能传输质量，是保证电力得到有效输送的关键环节。因此，我们必须做好继电保护相关设计，有效提升电力传输质量。目前，变电站在进行电能传输时必须借助相应继电保护装置，以应对系统可能出现的故障和异常，确保传输过程中的安全和稳定。继电保护的相关设计一般都要兼顾相应技术标准和实际运行需求。

2 变电站继电保护设计的主要问题

2.1 关于零序电流保护问题

由于电压超过额定电压而引起的故障主要为单相接地故障，其故障发生率可达90%。对于单相接地故障的有效切除方法为零序电流保护。接地短路时将产生很大的零序电流，利用该电流分量构成保护。该方法能有效地保护线路并具有较高的灵敏性。零序保护常见构件为3UO和3IO组成的方向构件[1]。

2.2 关于母线电压转换问题

在变电站双母线接线中，直流电源线和二次母线电压的顺利转换需要母线侧隔离倒闸进行辅助。在运行过程中，为避免由于隔离刀闸接触故障而引起距离保护失压和保护误动作等问题，一般建议用双位置继电器替换普通继电器。

2.3 关于后台系统设计问题

在变电站系统整体设计中，后台系统一般会被忽视。后台系统在强电磁条件下长时间运行，数据交换量巨大，运行速度需严格要求[2]。因此，在后台系统的设计过程中，一定要做好工控机选择。目前，在变电站后台设备选取过程中，越来越多的商用机被应用于后台监控系统，经常会出现后台系统故障，给系统稳定运行带来很大的隐患。因此，为保证后台监控系统的稳定运行，就要加装不间断电源。不间断电源逆变器的设计采用了两路输入电源。若站用电源出现故障时，直流电源就会自动开启，以支撑后台系统和站内其他设备继续运行。

3 继电保护设计的几点分析

3.1 关于母线保护和断路器保护

在继电保护设计过程中，母线保护和断路器保护都是至关重要的。要根据变电站接线方式和实际主要运行状态，筛选优化出最完美的设计方案。在基础配置方面要加强对母线保护的选取，一旦发现存在双套失灵的可能，必须立即结合实际情况进行修正，完善失灵的相关保护功能，对整体的设计体系进行优化和改进。根据实际需求，在对双套保护系统进行科学合理的设置后，要对保护进行调试校验，选择正确启动模式，有效实现失灵保护动作。对于母线的保护设计首先要对由变压器故障或母线故障而引起的断路器失灵问题进行全面分析研究，选择正确的保护方案，达到所需最终目标，从而提升设计整体质量。

3.2 关于线路保护的分析

在确保母线保护正确设计的情况下，还要根据相应设计标准，充分了解双母线接线方法和每个环节的关键点所在，结合继电保护设计的相关特点，不断提升线路保护工作效果，合理处理第三条回路和相关合闸间的连接问题。其中，对于具备了重合闸的双套保护线路，就不需要和三跳存在连接[3]。

3.3 关于故障录波的信息管理

故障录波信息管理的基础，是要按照相关标准建设好相应的主站和站端系统。在具体工作过程中，借助故障录波装置，记录故障前后状态变化情况，准确反映故障时的变化和继电保护动作行为，有利于后续的原因查找和事故分析。由于故障录波对继电保护的后评价具有重要作用，其信息管理应当采用存储量大、精度高、使用寿命长的模块。同时信息管理模块也对后续故障诊断、保护和开关动作行为判别等有一定辅助作用。

3.4 關于电压切换箱的接线

为尽可能减少接线错误或接头接触不良等问题，避免事故发生时对电压切换箱造成损坏，在对保护装置设计过程中，要充分结合双重保护所具有的特点，将其保护方法主要设置为单输，这样才能更好地保证单一线路故障的切换速度和准确性，从而保证系统运行的安全稳定。

3.5 继电保护设计工作综述

为更好地保证继电保护的可靠性、选择性、灵敏性、速动性，在设计过程中，必须结合实际情况，合理实施，不断总结经验，遵循科学、规范、精确的设计原则和理念，熟知相应设计标准，善于发现工作中存在的问题，高效完成各项任务，不断提高继电保护设计水准，优化完善设计模式和机制，保证继电保护装置工作效能，让设计工作发挥最大作用。

4 结语

随着我国科学技术不断进步，电力事业的建设和发展也得到了巨大的促进作用。在电力系统的实际运行过程中，几乎离不开继电保护装置的应用。但就目前我国变电站运行情况来看，依然还存在着不少问题。为了不断的提高变电站安全可靠运行，就要尽可能地规范变电站继保设计，从根本上实现对故障的快速可靠切除，保障系统稳定和电能输送。电力行业相关单位要结合自身特点和实际情况，不断提升继电保护的设计规范和科学合理性，尽可能保证电力系统的顺利有序运行，不断满足社会用电需求。

参考文献

[1] 吴涛. 变电站继电保护二次回路的设计、实施及相关问题研究[D].长春工业大学，2019.

[2] 殷志龙.智能变电站二次继电保护中存在的问题及解决方法[J].山东工业技术，2018（12）：154.

[3] 杨勇.变电站继电保护二次回路设计存在的问题及解决措施[J].通信电源技术，2018，35（02）：171-172.

[4] 蔡柳荣.变电站二次继电保护设计方法及问题分析[J].通讯世界，2017（12）：203-204.