侯艳 田鹏 高倩 周琦
（国网河南省电力公司郑州供电公司 河南郑州 450000）
摘要：随着智能化变电站的发展，智能一次设备和符合IEC61850 标准的智能二次设备的进一步应用，继电保护也将迎来新一次的飞速发展。本文介绍了我国继电保护装置的应用现状，结合具体的方案实例，对智能变电站对电力系统继电保护配置方案的影响进行了研究。
关键词：电网建设；智能变电站；继电保护；设备配置
智能变电站是智能化电网建设的重要组成部分，是变电站自动化发展的一个重要里程碑，对建设更加稳定、安全、高效的电网系统具有重要意义。系统继电保护作为智能变电站的重要组成部分。 目前网络保护是由现场的间隔层、中间的网络通信层及后台操作层三个主要部分组成。
1、继电保护装置应用现状
经过多年的发展，我国微机保护在原理和技术上已相当成熟，国产微机线路保护技术全面超越进口保护，处于国际领先水平。2003-2009 年继电保护装置应用现状如图下所示。
继电保护装置供需状况及预测分析如下图所示。
2、引起继电保护不正确的原因
继电保护正确动作率前几年逐年提高显著，但近两年几乎停滞不前，除装置本身的原因外，引发继电保护不正确动作的主要原因有：（1）随着电网越来越强大，短路电流随之变大，CT 伏安特性不满足要求，引起故障延迟切除和区外故障误动。（2）变电站直流系统接地引发继电保护误跳闸；继电保护保护定值项多，控制字和跳闸矩阵设置错误；（3）由于有许多季节性负荷，备自投、低频低压减载压板等核查、切换工作量大，易出错；110KV 及以下系统采用远后备，无母差保护、备自投等，上一级保护难起后备作用，造成事故扩大，供电中断等；（4）二次回路问题。由于继电保护所涉及的二次回路数量较多，接线复杂，因此，常常是保护的薄弱环节。设备检验时，有的往往只重视对保护装置本体的检查，而忽视了对相应的二次回路的检查。所以，运行中就出现了二次回路接线错误：如开口三角的N 接成L、PT切换时失去零序电压，回路接触不良：接线端子松动造成电流回路异常、控制回路异常，以及由于二次回路执行反措不力等等诸多因素，造成保护装置的误动。
采用基于IEC 61850 标准的智能变电站技术，由于二次电缆少，在不增加硬件设备、不重复采集交流信息的前提下，将相应功能分散到各间隔保护单元中，实现网络化母线保护等功能，可以基本消除以上限制继电保护运行水平继续提高的瓶颈，同时保护定值、控制字简
化，保护压板、按钮和把手大大减少，也可以显著减少继电保护人员的“三误”事故。对于装置缺陷，由于直接采用数字量，能真实反应系统一次电气量信息，装置可采用更先进的原理算法，其集成度可以更高，抗干扰能力大大增强，再加上在线监测自动化，装置运行将更加稳定。
3、继电保护应用实例分析
3.1 对线路距离保护的影响
电流互感器和电压互感器的误差均将引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差，从而影响阻抗测量的精确度，导致距离保护误动。通常情况下，将缩短距离保护的保护区；故障情况下，电磁互感器易饱和，导致保护误动。另外，由于电磁式CT 不能
有效地传变非周期分量，导致测量阻抗和故障测距产生较大的误差，现有的解决方法是通过增大数据窗来减小误差，而这必然影响距离保护的快速性。智能化变电站采用电子式电流互感器将大大提高距离保护起动元件、选相元件、阻抗元件等的动作精度，同时为故障录波和故障测距都提供了良好的测量基础。
3.2 对母线差动保护的影响
当采用传统的电流互感器时，如母线区外短路，连接母线故障支路的CT 发生饱和很容易造成母线保护误动。由于电磁型CT 对各种频率分量的传变特性并不一致，特别是不能有效传变非周期分量，而当铁心磁饱和时，也不能有效地传变周期分量，因此尽管一次系统能够利用基尔霍夫第一定律(外部故障电流和为零，内部不为零)来区分内部、外部故障，但不能保证二次系统能够有效地判定。电子式电流互感器的高保真传变特性为瞬时值和快速母线差动保护提供了基础，可有效提高保护的可靠性及快速性，同时也使差动保护的判据大为简化。考虑到电子式电流互感器传变性能比传统电流互感器好，能更真实地反应一次系统的电流变化，因此电子式互感器也能够与传统的母差保护配合使用。
3.3 对线路纵联保护的影响
对于变电站所采用的纵联保护，其需要两侧保护信息的交换才能够正确反应故障，因此要求两侧的保护性能一致。由于变电站一侧采用电子式互感器后，对侧变电站仍采用常规互感器，因此有必要对线路两端采用不同互感器类型的情况下对纵联保护的影响进行分析。当两侧保护设备为同一型号时，保护的核心软件和算法是一样的，此时电子式互感器和常规互感器的不同主要体现在保护采样回路的不同，两种类型互感器将造成两侧延时不同，导致保护的数据毫秒级的不同步，这对两种纵联保护有不同的影响。
3.3.1 对纵联方向(距离)保护的影响
纵联方向(距离)保护仅需要得到对侧判断为正方向的信号，两侧数据不同步只会造成延时短的一侧等待对侧信号几个毫秒。考虑到通道本身以及其他环节也会造成延时，因此这个小延时对纵联方向(距离)保护的正确动作不会造成影响。
3.3.2 对纵联差动保护的影响
对于纵联差动保护，其原理是比较同一线路两端的电流，当系统正常时电流和近似为0，当系统故障时电流和超过整定值，引起保护动作。这就要求测量电流的两个TA 特性相近，否则，当差动保护区以外发生短路故障，短路电流很大，非周期分量影响严重时，励磁电流增大，由于磁饱和特性及磁化曲线差异，两个TA 二次电流将产生较大的不平衡电流，有时将引起保护误动。同时由于纵联差动保护的原理是实时地比较两侧电流数据，如果两侧数据不同步，即使是几毫秒的误差，就必然会产生角差，使正常运行时差动电流存在，如超过一定门槛，就可能使差动保护发生误动。电子式互感器无磁饱和现象，因而具有良好的暂态特性，不平衡电流小。同时通过调整采样时刻，在保护中增加“采样路由延时”的定值，对两侧的采样路由延时差别进行补偿，以保证计算差动电流的两侧电流是同一时刻值，提高了差动保护的选择性、灵敏性。
3.4 对故障录波的影响分析
在电力系统故障、操作、雷电等扰动过程中，电压电流信号含有丰富的频率分量和大量的系统状态信息。若对这些信息进行提取分析，则可实现对系统结构、参数的快速辨识，实现电力系统的暂态高速控制和电网故障的准确定位。所以CT 用于故障分析时应具有精细地描绘故障信号波形的能力。铁磁线圈CT 存在饱和问题，而电子式互感器的传感头具有良好的暂态特性和较宽的频带，只要电子线路中滤波器参数选择合适，其二次输出信号就既能真实地反映一次电流的高次谐波，又能较好地再现非周期分量含量。故利用电子式互感器将彻底解决故障录波的失真问题，促进故障录波的更新换代。
结束语
为了使智能变电站快速发展，加强智能装备研发及装备智能化改造，最终实现智能电网及智能化变电站的推行，能够很好的解决传统变电站中继电保护所面临的一些问题，有利于提高继电保护保护的可靠性及速动性，是电力系统自动化技术发展的趋势。本文就主要针对此予以了简单分析，对于实际的相关问题的研究，具有一定的参考价值。
参考文献
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[2]袁翥.电力系统继电保护配置的影响[J].广东科技,2011(6).
[3]姚进慧.探讨智能化变电站对电力系统继电保护配置的影响[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(21).
作者简介：
侯 艳（1978－），女，河南郑州人，技师，研究方向：变电运维智能化；
田鹏(1989－)，男，山东郓城人，助理工程师，研究方向：变电运维
高倩（1974－），女，河南郑州人，高级技师，研究方向：变电运维；
周琦 （1984－），女，河南郑州人，技师，研究方向：变电运维；
论文作者:侯艳,田鹏,高倩,周琦
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/15
标签：变电站论文; 电流论文; 继电保护论文; 互感器论文; 故障论文; 回路论文; 母线论文; 《电力设备》2016年第11期论文;