变电站继电保护二次回路的分析

叶 佳，徐 拓

（1.国网江苏省电力有限公司泗阳县供电分公司，江苏 宿迁 223700； 2.国网江苏省电力有限公司泗洪县供电分公司，江苏 宿迁 223900）

1 继电保护二次回路

电力系统的整体结构较为复杂，为了确保系统运行的高效与可靠，在系统中设置了两类设备。一类是一次设备，常见的有输电线路、发电机和母线等，主要发挥输配电能的作用；另一类电气设备主要发挥控制和调节的作用，主要是负责保护一次设备的稳定运作，常见的设备有各种测量表仪器、通信装置等。继电保护也属于二次设备，将这些设备依照电气逻辑连接在一起，以发挥检测保护的功能，就形成了稳定的二次回路，二次回路是保障电能稳定安全输配的关键部分，在电力系统中占据非常重要的位置。继电保护的二次回路具有自身的特殊性，运行过程较为复杂，发挥综合性的功能和价值，其基本的系统功能是测量和保护，重点包括信号、开关及测量等系统。

变电站在运行中难免会发生故障问题，而继电保护的主要功能就是检测和调节。当系统中的电流和电压情况发生变化时，继电保护装置就可以及时检测出来，进而判定系统出现何种故障隐患，做出警报反应，指导系统的维护和维修作业，或者在第一时间将故障区域隔离开，防止发生故障危害扩大的情况。一般为了充分发挥继电保护的功能，设备装置需要符合如下的设计要求。（1）具有足够的灵敏度。对于变电系统中出现的不良信号，可以立刻做出精准的反应，判定这一点需要衡量设备的灵敏系数。（2）选择性。继电保护对故障做出反应的一种模式就是切除或者隔离故障区域，即面对系统的故障情况，需要正确选择故障部位，并且尽快切除或者隔离问题区域，尽可能地缩小故障范围。（3）可靠性。这是最为基本的设计要求，性能良好稳定的继电保护需要保持足够的可靠性，不能出现误动或者是遇到故障拒动的情况[1]。这3 点基本的性能要求，既是继电保护设计的原则，也是其安装和维护的依据。

2 设计概述

2.1 控制系统

在大多数变电站中，为了实现对系统运行的检测和控制，往往会使用一对一的方法，而且重点是关于断路器的控制回路，需要把握好如下设计要点。（1）应该设置相关的电源监控回路，强化对于合闸跳闸回路的全面、稳定监控；（2）在实现具体的合闸或者跳闸动作后，需要尽快处理装置脉冲的问题；（3）如果蓄电池只有一组，为了实现各个设备的稳定供电，就需要利用到各种直流母线。

2.2 信号系统

二次回路之所以能够发挥稳定的保护作用，关键是通过检测变电系统的电压和电流的信号情况做出相关的反应和动作。当前的大多数变电站都不太依赖于人力，基本实现了智能化控制和检测的目标，而对于继电器系统，为了发挥更多的检测和保护功能，就需要配置可靠的信号检测装置，并且做好定期查验和检测工作。当变电系统运行中出现电流和电压的不平衡现象时，继电器的二次回路就会迅速地检测到不良信号，然后做出准确的反应[2]。

2.3 监控系统

在自动化的技术中，往往会采取网络监控系统实现对变电站运行情况的检测。在设计继电保护二次回路时，一定要以自动化监控的技术为基础。首先，需要依照分层式的结构来设计，从变电站的整体情况出发，全面实现对于系统运行的检测和管控，利用计算机网络实现对于大量数据资源的收集和处理工作。在继电保护二次回路中，主要考虑的问题就是如何完成相关动作命令，以及发出精准的报警信号，实现对于变电系统运行的检测和保护。其次，在设计中要重视资源共享，尤其是监控装置和远动信息的数据互通，以防止信息重复采集的情况，实现二次回路系统的优化。

2.4 交流电流和电压回路

这是二次回路系统设计中非常关键的问题，需要重点关注电流互感器的选择。需全面分析一次设备的相关情况，结合变电系统的实际需求来选择，要确保所选用的互感器符合继电保护二次回路系统的需求。此外，要重视实际的安装工作，二次回路系统中往往只需要单个的接地点，而且要在主控室中安装相应的电源接地，全面保护变电系统。

3 故障原因分析

3.1 元件磨损

在实际的情况中，部分变电站系统运行的年限很长，而且长期缺乏科学维护和检修，继电保护设备可能存在元件磨损的现象，影响到设备功能的发挥，容易引发相应的故障现象。

3.2 线路数据故障

二次回路具有非常重要的价值，之所以能够发挥调节和保护的作用，主要是基于设备之间稳定的连接，通过线路数据的传输来实现各种功能。因此，当其线路数据出现问题时，可能会导致二次回路出现功能紊乱的情况，影响到线路的闭合，甚至发生线路熔断的现象，进而无法稳定发挥测量保护的功能[3]。

3.3 相电压变化

这是限制保护功能的关键因素，如果相电压发生偏移，就会对继电保护系统的功能形成危害，主要展现为如下两点。（1）系统正常运行时，相电压处于标准的稳定范围内，但是当异常情况出现时，相电压突然升高，就会导致相关的测量结果发生误差，继电保护无法正确地动作，干扰到二次回路的正常工作。（2）发生相电压降低的现象，继电保护在各个接地点可能会出现抗阻，进而出现反向的故障问题，也会使得设备无法正确判断故障现象，出现异常动作或者误发指令。

4 故障维护检修策略

这是确保二次回路正常工作的关键，当继电保护二次回路发生故障隐患时，往往需要从如下几点着手处理。（1）要查看屏柜的外观有无锈蚀问题，检测对象包括空开、熔断器等，要确保设备装置的运行状况和实际的指示命令相符合。要查看二次回路的相关标识是否合理，有无磨损破坏现象。这是确保二次回路稳定运行、顺利实现检修和维护工作的重要保障。因为二次回路中的相关标识都有明确的国家规定，必须加以重视。图1 是关于二次回路常用的一些符号标 识[4]。当出现雷电天气时，要及时检测二次回路，主要查看高频和光纤通道的情况。（2）关于检修工作。对于继电保护的二次回路，系统检修需要考虑的层面较多，主要是检测电流和负荷情况。一般在检测中要确保负荷误差在10%的范围内，对于超过标准负荷的情况一定要尽快处理。（3）二次回路的运行是一个较为复杂的过程，为了确保保护和检测功能的稳定，需要重视二次回路装置的选择，可以从两个方面对其加以控制。首先是关于保护设备的选择，一般需要考虑到各种自动化的系统，同时要确保相关电源的独立性，可以借助一组空开系统完成对于系统运行的保护和检测工作。其次是关于信号和控制设备，一般应该按照实际的电流和电压情况选择最佳的控制开关，信号设备往往需要考虑到信号检测的灵敏度，可以将信号系统的电压控制在合理的数值内，需要达到标准的灵敏系数。

图1 二次回路常用的标准图形文字符号

5 结 论

对于变电站的稳定运行，继电保护二次回路有着非常重要的作用，所以必须强化相关的设计过程，逐渐提升系统运行的自动化，达到变电站系统智能化运行的目标。同时，由于各种因素的限制，二次回路的运行仍面临一些故障问题。既有设计和维护方面的原因，也有元件磨损、线路破坏的原因，逐渐导致保护与检测的可靠性降低，出现各种二次回路故障，无法确保变电系统运行的安全可靠。所以，必须要重视相应的检测和维护工作，充分发挥二次回路设计的功能。