220kV变电站的继电保护系统分析

国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司 冉庆禹 王 磊

1 引言

继电保护系统是保证电网正常安全运行的重中之重，作为传感装置，感知故障，然后知道故障的位置，最后向断路器发出跳闸指令。收到保护继电器的指令后，断路器断开故障元件。在速动保护继电器和相关断路器的帮助下，可以快速清除故障，减少对设备的损害。此外，通过移除特殊故障部件，可以降低伴随的风险，例如火灾等。但在保持供给连续性的同时，保持了健康部分，通过快速清除故障来减少故障时间，使系统更快地恢复到正常状态。从而大大提高了系统的暂态稳定极限，避免了设备的永久性损坏，降低了最简单的故障如单相发展为最严重的故障如两相的可能性。

2 继电保护系统

继电保护系统，一种用于反映变电所在电网中的电器部件失效或不能正常工作，使其跳闸和报警，从而保证变电所的安全和安全。该装置可以识别出电网的正常工作状况与非工作状况，发现其特征值差异，进而实现对电网供电的自动切断。

通过以上的介绍，可以发现在变电所工作的电力和非电力的情况下，电力和非电力的电力变化特点，从而找到一种组成电力保护的装置，并且这种装置的区别愈大，其防护效果就愈好。

随着电网的不断发展，电网的规模和覆盖范围不断扩大，单依靠对电网各个部件进行继电器的安装是无法解决大规模电网长时间断电的重大问题。因此，从变电站正常运行的全局出发，了解故障元件由相应的继电保护装置发出警报的时候，整个电力系统会产生什么样的运行状况，系统失去稳定时会出现什么特性，如何尽快恢复正常运行。继电保护系统的任务是当变电站电力系统的运行产生故障的时候，及时地切除问题源头，尽可能地把隐患问题限制在最小范围内，让供电系统瘫痪时间减到最少，以确保及时地解决停电问题。

只有确保继电器正常运行并能区分正常和异常情况，才能减少故障。当有故障时，继电器必须运行；没有故障时，继电器不得运行。一些继电器用于保护电力系统，有些是接力赛，也就是说是第一道防线。这个保护装置探测到了错误，并发出一个讯息给对应的开关来脱开和排除。

第一代继电保护系统采用单片机作为智能控制器[1]。作为第一代智能系统，运行速度慢，每周只能产生30-60点的正弦函数，不能叠加高次谐波和DC 分量，频率不能连续变化。

第二代继电保护系统采用PC 作为智能控制器。PC 机具有强大的计算功能。数据可以由计算机实时计算，直接输出。每周可以产生100～200点的正弦函数。PC 机与原来的计算机相比，可以叠加高次谐波和非周期分量，频率可以连续变化。

传统的继电保护系统无法满足测试要求，因此数字式继电保护系统应运而生。目前，数字式继电保护系统主要用于智能变电站综合测试阶段后的现场调试阶段。数字继电保护系统设计用于手动选择不同的测试模块。在软带的前提下，控制字和值用于正确设置保护装置。再以不同的故障类型、故障的数量来进行计算并进行数据的录入。当这些输入能正确反映不同的故障状态时，保护装置的相应行为就能准确运行。

第三代继电保护系统采用的是Windows 操作系统。通过PC 机与上位机的通信，可以方便地使用Windows 资源，通过扩展电压、电流插件可以完成更复杂的测试，实现频率的连续变化。

第四代继电保护系统是由DSP 芯片和内置式工业计算机组成的。充分运用计算机技术发展的优势，建立完善的技术支持体系，利用数据库技术管理现场保护装置的信息和数据，集成多通道电压电流示波器、高性能三相电压电流发生器、多通道电压电流和开关波形记录仪、自动生成试验报告等功能，形成了完整的现场调试系统。

3 220kV 变电站继电保护系统

继电保护系统在电力系统中应用广泛，在220kV 变电所中占有举足轻重的地位。在日常操作中，继电器是对电网故障或故障进行监测的一种主要手段。在它的发展历程中，带有接触式的继电器是为了防止电气设备和电气设备的损害而被称作继电保护。

220kV 变电所的继电器在确保其可靠、灵活、安全、环保、资源节省、容易实施的情况下，进行了系统的自动控制。在这种要求下，就需要从电力系统的大局出发。首先，应通过整定值的计算来选择继电保护方式和保护配合。则需要研究的故障元件被继电保护装置切断后，系统会呈现什么样的工况，系统失去稳定后会出现什么样的特性，如何尽快恢复正常运行等。同时还要满足未来电网改造简单化和资源重复利用率高的要求[2]。

在220kV 变电站的继电保护系统中，与电源相连的供电线路的敷设是最基本、最重要的组成部分之一。同时，一般认为它是电站继电保护功能系统安全自动化的设计、实现和管理实施的一个重要的、基本的组成条件，因此要求它符合相关规范的准确性和科学性。同时，为了有效地进一步提高智能变电站实际运行和继电保护自动化的技术水平和运行管理水平，需要细化和简化继电保护之间的界限。这主要是因为布线难度和线损成正相关，越容易布线就越少。在220kV 变电站的技术改进和可持续发展过程中，继电保护接线的设计能够完全满足和充分配合整个总体接线和子系统接线的相关技术要求，并遵循期间不允许系统间交叉接线的基本原则，从而有效避免这种接线方式对智能变电站继电保护系统自动工作状态的实际影响。

当前，采用回路技术对220kV 智能变电所的继电保护环进行科学的优选。通过对智能化变电所的继电保护线路进行有效的调控，可以提高变电所的调峰容量。通过这一措施，电路设计变得更加准确合理，使继电保护系统减少错误的发生，尽可能避免继电保护的失效。但实际情况是，对220kV智能变电所的主回路进行合理的设计和设计显得尤为关键。当回路运行满足相关要求时，势必凸显智能变电站的良好功能。另外，在设计继电保护自动化的电路时，需要科学地安装相应的电子感应设备，以发挥其对隔离开关动作的引导作用，减轻智能变电站继电保护的控制任务，达到最佳效果[3]。

输电系统是电力传输与配电系统，它安全和可靠的工作，关系到整个变电所，所以它们之间的互联是必不可少的。配电网具有良好的继电器，若未合理地设置继电器，将无法正常工作（误操作或拒绝操作），将会使电力系统的断电范围进一步扩展，对国民经济产生重大影响，甚至可能导致人员和装置的安全。在电力系统中，如何正确地选用各种不同的保护模式，是确保变电所的安全可靠的关键。

母线是电力系统的核心部件，也是电力系统的核心部件。与其他装置类似，巴士也有许多不同的失效。如果母线出现短路，会导致电网大范围的断电，影响电网的正常工作。母线故障主要有母线和断路器套管闪络，母线与断路器间的变压器和变压器故障，母线与断路器的支撑绝缘子损坏，运行人员误动作等。虽然母线结构简单，位于变电站内，发生故障的概率比其他设备小，但当母线发生故障时，必须断开所有连接到母线上的元件，这将造成大规模停电[4]。此外，如果枢纽变电站的高压母线缓慢故障，电力系统的稳定性将被破坏，从而扩大事故。因此，母线必须选择合适的保护方式。

以某220kV 变电站为例，该变电站内220kV 母线保护为差动保护，为其配置了两套保护。220kV母差I 屏为某型号的微机母线保护装置：同比率制动特性的电流差动保护，分段型母联保护，开关失灵保护，母联失灵死区保护，断线闭锁及告警；220kV 母差II 屏为同为该型号微机母线保护装置：配有电流差动保护母联开关失灵（死区）保护及充电保护，开关失灵保护，断线闭锁及告警，直流稳压消失监视[5]。

在220kV 变电站继电保护中，应当从以下几方面入手：运用科学的检查方法，相对简单的故障排除可采用顺序检查法，但当故障记录和事件记录找不到故障原因时，应采用逆向检查法，即从故障现象到故障根源，由表及里，一层一层地进行，直至找到故障根源；灵活运用各种技巧，如模拟、比较、替代等。模拟法是在电路图上模拟开路或脱焊，猜测故障。类似的方法是利用仿真系统模拟故障，分析继电保护装置动作和各种保护的配合情况。通过对比以往的经验和故障处理案例，比较法是最有可能的原因。更换方法是用好的元件一个一个更换故障元件；掌握微机继电保护原理，通过理论联系实际，能迅速弄清故障特征，找出原因，进而排除故障。

监控屏障技术也被认为是220kV 变电站继电保护和自动化中非常重要的组成部分和组成部分。这是继电保护中一个崭新的功能，其终极目标就是为继电器增加附加防护。这种监测技术可以有效地监测特定变电站设备中某些相关装置或元件可能出现的故障，在影响继电保护系统正常工作和运行的关键时刻起到辅助和监测作用。一旦继电保护系统在运行中出现错误或存在一些问题，监控技术可以有效地纠正错误。不仅能有效地反馈相关信息，还可以将有关故障情况的所有信息传送到整个变电站的集中调度中心，调度中心将根据这些信息有效地指导整个变电站的实际运行，从而就可以有效地确保所有220kV 变电站都能按照国家相关标准顺利运行[6]。此外，这种检测技术的使用也能有效地展现智能变电站在继电保护自动化方面的诸多优势。

与此同时，也要定期对继电保护系统进行检测，以确保系统在保护设备的时候，可以正常工作并发出警报。当电网出现故障时，很可能会忽略一些不起眼的项目，比如继电保护设备本身的问题。因此，有必要仔细检查继电保护设备。如有必要，可拔掉所有组件并逐一检查。当发现老化部件时，应及时更换。日常工作中，需要做到多检查，多进行保养。最后，在所有零件完好的情况下，一个一个装回去。螺丝部分需要人员反复拧紧，焊接点要牢固。

4 结语

当电力系统发生故障或处于异常状态时，利用一些电气装置来保护电气设备不受损坏，需要减小事故范围。当电网故障足以损坏设备或危及电网安全的时候，被保护设备迅速脱离电网；对电网运行异常和部分设备工作状态异常能及时发出报警信号，以便快速处理并能够迅速恢复正常；就可以实现电力系统的自动化和遥控以及工业生产的自动控制。

从电力系统的全局出发，需要研究问题元件被相应的继电维护装置切除后，系统会呈现什么样的工况，系统失稳时会出现什么样的特征，如何尽快恢复系统的正常运行。这些都是系统维护的研究内容。系统维护的任务是在大电力系统的正常运行遭到破坏时，尽可能将影响范围限制在最小，将负荷停电时间减少到最小。

综上所述，电力系统也是我国能源建设的重要组成部分。变电站作为电力系统的重要组成部分，发挥着重要的作用。但是，在传统变电站的使用中，仍然存在一些继电保护装置难以与外界通信，造成电力事故和变电站设备损坏的问题，亟待改进和解决。220kV 变电站是影响和改善电力系统运行效果的关键环节。可以实现对变电站所有设备和元件的全方位继电保护，改善和加强智能变电站的运行和自动化操作过程。