电力系统继电保护配置及运行可靠性

电力系统继电保护配置及运行可靠性

文/蒋辉

摘要:随着社会经济的快速发展,人们对于电力需求也在逐渐提升,作为电力系统的重要保护措施,继电保护的可靠性会对电力系统的稳定将产生重要影响,合理的继电保护配置方案为电网安全稳定可靠提供有力保障｡本文介绍了电力系统继电保护的配置原则和配置方案,分析影响继电保护可靠性的因素,以及不同配置方案下可靠性指标,提出加强继电保护的具体措施,为电力系统安全稳定运行提供技术参考｡关键词:电力系统；继电保护；配置方案；可靠性在电力系统运行中,针对导致故障产生的各种因素做好积极的应对预防措施,做到有效快速的切除故障元件,防止故障扩大,需要对电力系统继电保护进行合理配置,并科学研究其可靠性指标｡通过对电力系统继电保护可靠性基本指标及改进措施进行研究｡以期对于电力系统的健康发展起到一定的促进作用｡一､继电保护的配置原则和配置方案(一)配置原则继电保护配置方式要满足电力网结构和厂站主接线的要求,并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性｡所配置的继电保护应满足可靠性､选择性､灵敏性､速动性的要求｡1.要根据保护对象的故障特征来配置用于继电保护状态判别的故障量,通常取自电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎m来的其他量,如功率､序相量､阻抗､频率等,从而构成电流保护､电压保护､方向保护､阻抗保护､差动保护等｡2.根据保护对象的电压等级和重要性不同电压等级电网的保护配置要求不同｡在高压电网中由于系统稳定对故障切除时间要求比较高,往往强调主保护,淡化后备保护｡对电压等级低的系统则可以采用远后备方式,在故障设备本身的保护装置无法正确动作时相邻设备的保护装置延时跳闸｡3.在满足安全可靠性的前提下要尽量简化二次回路复杂的二次回路可能导致保护装置不能正确感受系统的实际工作状态而不正确动作｡因此在选择保护装置时,尽量简化接线｡4.要注意相邻设备保护装置的死区问题在设计时要合理分配的电流互感器绕组,2个设备的保护范围要有交叉｡同时对断路器和电流互感器之间的发生的故障要考虑死区保护｡(二)配置方案电力系统继电保护是保障电网安全及稳定可靠的关键措施,也是降低电力系统发生故障概率的重要方法｡一般按照电网的重要程度进行划分,在保护配置方案上也有所区别,包括主保护､后备保护､多套保护相结合的方式｡1.母线继电保护配置方案对于双母线､双母线分段以及双母线带旁路母线等接线情况,电力设备自身的保护不能选择性地切除母线故障,所以必须安装专门的母线保护,包括母线差动保护､母联充电保护､母联过流保护､母联失灵与母联死区保护､断路器失灵保护｡2.电力线路继电保护配置方案a.220kV及以上电压等级的线路应尽量选择强化主保护整定配置的方案,同时对后备保护的整定配置进行简化,以此完成双重化特征的主保护原则,一般是利用纵联保护的方式作为主保护,结合后备保护形成双重化配置的方案｡b.在电压等级为1l0kV的输电､配电线路中,要求配置阶段式相过流保护和零序保护或阶段式相间和接地距离保护辅以一段反映电阻接地的零序保护｡c.110kV及以下电压等级的线路保护采用远后备的方式,当线路发生故障时,若本线路的瞬时段保护不能动作则由相邻线路的延时段来切除｡根据系统稳定要求,有些110kV双侧电源线路也配置一套纵联保护(全线速动保护),若是单电源情况,常规配置阶段式零序电流保护与相电流保护,从而对接地故障与相间故障进行检测｡d.35kV及以下电压等级系统往往是不接地系统,线路保护要求配置阶段式过流保护｡由于过流保护受系统运行方式比较大,为了保证保护的选择性,对一些短线路的保护也需要配置阶段式距离保护｡3.电力变压器继电保护配置方案差动保护､瓦斯保护是电力变压器故障最常见的保护方式,前者是针对不同相匝间短路､相问短路故障进行检测;后者是针对变压器油箱内油量变化､短路故障进行检测｡不同电压等级和容量的变压器配置有所区别,电压等级越高,变电容量越大的变压器配置越复杂｡二､继电保护的可靠性分析(一)影响继电保护可靠性的因素电力系统继电保护不可避免受到一些因素的影响,有可能是系统自身硬件设备､系统软件的问题,也有可能是环境､技术以及人为因素｡具体而言,影响继电保护可靠性的因素包括以下几个方面｡1.硬件设备,具体包括硬件设备本身存在质量问题,如产品元件不合格,从而导致继电保护设备可靠性下降｡2.系统软件,具体指计算机继电保护中系统软件中算法错误而导致故障问题,比如说定义错误､文档错误､设计错误等,导致保护装置拒动､误动｡3.制造厂家,产品在生产过程中就存在质量问题,应用到继电装置中对整个电力系统的正常运行产生一定影响,后续的检测工作也无法正常开展｡4.附近环境,由于继电保护设备的精密度非常高,在其运行时比较容易被影响,比如说附近环境温度､粉尘､振动､电磁干扰等｡5.人为因素,继电保护设备安装时存在人为因素的影响,包括工作人员的安装技能､安全意识､责任心等｡举例来说,安装人员在接线过程中未按照具体要求进行｡从而造成接线错误,或接线时极性接反等｡6.技术干扰,具体指的是线路短路､闪电电路､电弧等因素,从而导致设备运行时出现故障问题｡(二)可靠性基本指标分析保护系统的各项可靠性指标不仅与保护装置本身有关,还与保护功能实现的其他相关设备有关,比如断路器､二次回路､电压电流互感器､通信装置等,这些装置的可靠性数据需要参考统计结果｡具体实践中,由于不同厂家的保护原理不同,造成故障率和修复率等也有所区别,可以参考保护系统马尔克夫模型,根据平均修复时间来计算修复率｡如A变电站220kV变压器配置了2套主保护,保护类型为差动保护;B变电站220kV线路采用2套主保护加1台近后备保护配置方案,主保护采用差动保护原理,近后备保护为距离保护原理;C变电站500kV线路保护配置方案为2套主保护l套远后备保护1套近后备保护,主保护为差动保护,远后备保护近后备保护都为距离保护｡相关的可靠性指标数值可以参考表1｡(下转第185页)183学术争鸣

4.危险点:高空作业时发生高处坠落,物体打击伤害控制措施:高处作业必须系好安全带,并防止被锋利物割伤｡移动过程中不得失去安全带保护,安全带严禁低挂高用,作业现场或作业点下方按坠落半径装设安全围栏或其他保护措施,并在围栏四周悬挂“止步,高压危险!”警告标志｡工器具､材料不得随意丢弃,上下应使用绳索传递并扣牢绳结,较小物件应使用工具袋｡作业点垂直下方不得有人逗留｡禁止携带器材登杆或在杆上移位｡四､结束语通过分析电力运维检修工作中的危险点发现,其危险点主要表现为:变电作业时:查勘组织不力;误碰带电设备;查勘不到位;作业机具不合格､准备不到位､不按规定搬运;工作票不合格､现场安全措施不完善､不正确,不进行工前交底､交底不清楚;起重机具选用不当､司吊人员无证操作､吊绳选用不当､吊钩无防脱钩装置､操作方法不当;电气试验危险点:误碰导电部位;变电站正常倒闸操作和巡视工作｡线路作业时:查勘组织不力;器具､材料准备不当;不进行工前交底或工前交底交代不清;工作班成员不清楚当日工作内容和工作中注意措施;现场安全措施不完善､不正确;与带电设备安全距离不够发生触电伤害;工作中工作人员失去监护;高空作业时发生高处坠落,物体打击伤害等｡本文就在这些危险点提出了相应的控制措施,对于实际的电力运维检修工作具有一定的参考价值｡参考文献:[1]刘玉章,李宏宇.变电运维管理中的危险点及预控措施[J].中国高新技术企业,2015(21):87.[2]汪铭峰,钱少锋,陈振伟,等.变电运行中存在的危险点及预控措施[J].电子世界,2014(1):135.(作者单位:江苏省电力公司检修分公司盐城运维站)（上接第183页）表1不同配置方案下可靠性指标方案

A变电站变压器(两主)B变电站220kV线路(两主

+近后备)

C变电站500kV线路(两主

+近后备+远后备)

可用度0.999780.999760.99998

不可用度0.001380.000240.00002

误动概率0.000150.000520.00431

拒动概率0.000180.000090.00007

从以上算例可以得出,随着保护配置的完善,保护可用度逐渐提升,不可用度逐渐降低,拒动概率减小,可靠性整体水平得到提高,但是保护冗余度也随之提高｡保护系统的误动概率增大,一定程度降低了系统的安全性｡所以,提高保护系统拒动和不误动的可靠性总是对立的,电力设备配置继电保护要根据实际的情况选择合理的保护方案｡三､加强继电保护的具体措施为使继电保护正常运行.需对继电保护故障有合理的处理策略.以减少故障带来的损害｡根据实际工作经验,提以下几项强化继电保护的措施｡(一)持续完善继电保护配置方案目前保护设备限于技术和经济上的制约,在双重保护配合和智能化配置上仍不足,比如说近年来系统内比较常见的变压器不同程度损毁,主要原因就是变压器缺少足够的持续性保护措施｡配置上过于简单,此类短期电路保障方案的实施可能造成日后维护工作上困难的加大｡变相加大了合理的资金投入｡(二)加大对遥信､遥测等装置以及监控机的维护力度在实际生产过程中,误发信号､监控机损坏､通信接口损坏等问题层出不穷,需要引起重视,又因为涉及不同厂家｡存在不同的通信规约｡所以在故障排查和处理上花费的时间往往较多｡(三)对保护装置按照独立类型进行检查和统计提升保护装置的管控水平,对目前系统内运行的各类保护装置常见的故障进行数据统计,并建立数据库系统,在出现问题时可以快速､正确的做出处理,同时,系统故障的数据统计结果也可以为继电保护方案优化和升级提供宝贵的参考资料｡参考文献:[1]徐晟.提高继电保护可靠性措施的探讨[J].广东科技.2012(02):69-70.[2]夏勇军,陈宏,陶骞,等.110kV智能变电站的继电保护配置[J].湖北电力,2010.[3]李锋,谢俊,兰金波,等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备,2012.(作者单位:南京国电南自电网自动化有限公司)185