解析变电站二次继电保护设计方法及问题

蔡丰林

摘要：随着社会市场经济的快速发展，我国的电力系统也有了快速的进步与发展，传统的二次继电保护设备设计已难以满足其实际的运行需求，在现有基础上，积极开展与其二次继电保护设计方法有关的研究，尽可能的减少二次继电保护系统运行过程中的故障发生率非常的必要。

关键词：继电保护；设计方法；问题

一、二次继电保护概述

1.1基本原理

二次继电保护是保证电力系统稳定运行，提高变电站工作有效性和安全性的重要技术手段。继电保护在变电站运行管理中占有重要的位置，是满足电力输送需要的重要技术手段，只有提升继电保护装置的控制水平，才能提升整体电力输送的效果，达到奠定电力输送安全的目标。首先，变电站二次继电保护装置的设计应当从变电站的工作环境着手，保证二次继电保护装置在相应的技术规范与设计标准的控制下进行操作。其次，在继电保护装置的配置应用过程中，应当按照装置的应用需配置要，以及按照相关的设备阻屏设计原则进行系统性的设计。第三，需要对不同生产厂家的继电装置进行评估，根据具体的应用标准进行二次继电保护设计，切实满足具体环境下的应用继电保护装置的需要。

1.2编制依据

继电保护装置已经成变电站中实现了广泛应用，继电保护装置对于变电站的高效稳定运行起到积极的作用。随着继电保护装置的广泛应用，继电保护装置生产厂家数量的增多，需要对相关产品的类型与使用标准进行充分的分析。由于当前我国相关产品的技术规范还有一定的差异性，相关产品的标准化性与生产工艺还要优化改进，因此给继电保护设备的应用带来了一定的困难，还要规范继电保护设备的应用方式，完善设备的应用体系，达到提高相关标准有效性，满足设备使用需要的现实要求。

二、变电站二次继电保护设计方法

2.1二次设备的选型问题

变电站层即工作站层，由就地监控、远动、计量、五防、电压无功控制及监控主机组成。除电度表、智能低压配电屏、消防报警装置、防盗报警装置和直流屏采用485接口外，该层其他设备通过站内以太网连接。

综合自动化系统采用分层分布式结构。监控网络设A/B双网，另设专用录波C网。站级层、间隔层均采用双以太网。二次设备室至10kV高压室之间的通信介质采用光纤，其余为双绞线。站控层设备按全站最终规模考虑，包括：当地监控主机/操作员工作站、保护信息子站、远动工作站和打印机等。间隔层设备按本期规模设置，按间隔配置。220kV、110kV测控与保护分开，置于二次设备室，其它智能设备可通过通信口或智能型设备接入监控系统。

变电站采用卫星对时同步系统实现对时，由标准同步时钟本体和时间同步信号扩展装置组成。标准同步时钟本体需能接收GPS卫星和中国北斗卫星发送的信息。站内需对时的设备采用对时方式实现对时功能。

在功能分配上，采用“尽量下放”的原则。凡是可以在间隔级完成的功能不依赖于通讯网，功能划分如下：间隔级：负责数据采集、继电保护、计量、开关量处理、执行控制命令等。

站级（后台机）：完成图形显示，实时数据、历史数据的整理、归类、存档、报表打印，五防逻辑判断及提示、操作票模拟，人机对话、语音告警与调度通讯、执行操作员命令、故障异常提示等。

2.2继电保护配置与组屏方式

2.2.1母线保护与断路器失灵保护

对于双母线接线的变电站，须配置2套微机型母线保护装置。该装置应具备断路器失灵保护功能，失灵保护与母线保护共用出口回路；该装置应允许接入元件有不同的CT变比，出口回路可经低电压或复合电压闭锁。

2.2.2保护和故障录波信息管理子站系统

变电站配置一套保护及故障信息管理子站系统（可与智能远动机集成），接入全站继电保护及安全自动装置。保护及故障信息管理子站系统与监控系统宜根据需要分别采集继电保护装置的信息，并将采集的保护及故障信息通过一路专用网络通道送往中调保护管理及故障信息主站。保护及故障信息管理子站系统宜采用嵌入式装置化的产品，信息的采集、处理和发送不依赖于后台机。

2.2.3直流系统

变电站设置一套直流系统，用于站内一、二次设备及自动化设备的供电，直流系统电压按运行习惯常选择110V或220V。

直流系统采用单母线分段接线，两段母线之间设联络开关，每段母线各带一套充电机和一组蓄电池组，组成双充双蓄直流系统。充电装置采用高频开关电源，充电模块按“N+1”的要求配置，充电装置由充电模块、调压装置、微机接地检测装置、微机监控单元和馈线回路等组成；蓄电池宜采用阀控式密封铅酸蓄电池组架安装于专用蓄电池室。

三、二次继电保护设计的注意事项

3.1遵循二次继电保护规律

提高二次继电保护设计有效性，应当严格的按照二次继电保护的工作原理进行，强调在设计过程中遵守相关规定，确保继电保护装备和功能的实现。首先，应当对双母线设置双套电流保护装置，有效防止母线故障的发生。其次，在设计中实现对二次继电保护装置的双重化配置，应当防止变电站线路或者变压器失灵对二次继电启动造成的影响。第三，为了提高二次继电设计有效性，还要优化二次继电的体系，有效整合各独立装置的失灵保护设备，从而提高对失灵设备判断的有效性，更好的满足整体系统运转的需要，达到优化二次继电体系的目标。只有在设计过程中进一步防止出现误操作，有效的简化二次回路，才能发挥跳合匣压力锁定、断路器防跳功能价值，简化切换线路的程序，提高设施的安全可靠性，满足二次继电保护运行的现实使用需要。

3.2提高通信设备的有效性

为了更好的发挥相关通信设备的信息互通作用，第一时间得知二次继电设备的运行状况，还要协调通信专业的各种信息传递，做好二次继电保护与系统通信之间的衔接工作，按照通信规定对相关数据进行调整，满足继电保护的工作需要。首先，科学的设置双光缆，保证双光缆设置在同塔双回路上，消除迂回光缆的影响，保证双光缆只用在长度小于50km线路上，发挥双光缆的应用价值。其次，建立相对独立的光通信设备体系，做到保护相关通信信息的独立传输，当通信专业光端机使用同一回路时，必要建立独立的设备通道，应当确保在两套纵联保护机制当中，形成相对独立的光通信体系。第三，采用特殊光纤通道构建保护光纤和通信光纤配线架，实现相关通信设备的有效衔接。

3.3强化一次设置要求

提高变电站二次继电操作有效性，还要有效的简化二次回路，避免由于长电缆引发的保护误动的问题。在二次继电保护的过程中要去除断路器的影响，实现三相一致保护，为了达到简化线路的目标，还要让断路器本体负责跳合匣压力闭锁，发挥断路器的防跳功能。应当保证双母线接线的有效性，科学的简化电压切换回路，同时保护继电装置的安全可靠运行。在二次继电设计时还要对双母线的热闹线电压互感器提出相关要求，从而保证双母线接线时保持适当距离，达到有效简化回路目标，这样才能提高整体二次继电保护有效性，防止出现误判误动问题。

结语

综上所述，在现代化电力企业的建设和发展中，为了能够保障电力企业的电力输送安全，在进行电力传输的过程中，针对变电站的二次继电保护装置的设计和处理方法也提出了新的要求。在变电站的二次继电保护设计过程中，应该抓住设计的关键点，注重每一个细节的设计，对于继电保护的组屏以及配置方法进行综合考虑，优化二次设备的选型工作，提高二次回路系统对变电站保护的综合功能。

参考文献：

[1]赵爱军，张大伟.变电站二次继电保护设计方法及问题[J].电子世界，2012（10）7.

[2]盛敏，汪楚锟.变电站二次继电保护设计方法及问题研究[J].中国高新技术企业，2016（1）1.