智能变电站继电保护安全措施探讨

智能变电站继电保护安全措施探讨

杨嘉靖

中国大唐集团科学技术研究院有限公司水电科学研究院 广西南宁 530000

摘要：近年来，我国的智能化建设的发展迅速，为了提升变电站自动化水平，要重视继电保护二次系统接地过程，建构完整的归类分析机制，统筹分析干扰源产生机理和传递路径，从而维持综合管控效率，最大限度地提高接地处理水平。本文以智能变电站继电保护为切入点，分析其现存问题，然后提出具体的安全措施，旨在提高智能变电站继电保护运行的可靠性及安全性。

关键词：智能变电站；继电保护；安全措施探讨

引言

近年来，我国智能电网建设进程持续深化，促使智能变电站数量渐渐增多，极大程度地扩大其发展空间及发展前景。相较于传统变电站，智能变电站的二次设备使用、网络通信及组织结构等存在着明显的差异。换言之，智能变电站的应用优势相对突出，但是具体运行期间仍存在着较多安全性问题亟待解决。

1智能变电站继电保护的现存问题

1.1外界因素影响

由于电力系统中智能变电站所占据的范围渐渐扩大，客观上要求相关技术人员秉持实事求是的工作原则，以保证智能变电站作用正常发挥为前提条件，灵活运用光纤通信技术，提高变电站作业效率。光纤通信技术被广泛应用于智能变电站，但是受光纤通信技术应用范围持续扩大的影响，可能造成变电站继电保护装置遭受不同程度的破坏，难以保证其运行有序性。结合智能变电站生产设备可发现，生产设备所处自然环境存在缺陷是造成智能变电站机电保护安全性不足问题的主要原因，尤其是现有的电力生产设备均需要使用光纤完成连接，一旦光纤受损则直接影响电力生产效率。

1.2数据传输影响

一般说来，智能变电站的日常工作均无法脱离交换机的支持，智能变电站对交换机的依赖性相对较强。智能变电站组网中数据信息传输流量相对较小，而如何充分发挥智能变电站的应用优势，优化技术手段，得到越来越多从业人员的关注及重视。即便具体作业期间合理应用数据传输技术能扩大数据信息的传输流量，但是此类技术属于强制性增加数据信息传输流量的方法，存在影响数据信息处理能力的可能性。同时，现阶段我国智能变电站发展速度相对迅猛，尽管工业以太网交换机稳定性较强，但其稳定性仍有待提升，一旦具体工作期间深受各方面因素的影响则极易出现无法满足变电站实际工作需求的问题。

1.3检修安全隐患

与传统变电站相比，智能变电站的二次设备使用、网络通信及组织结构均存在着明显的差异，特别是制定具体检修方案期间，较多突出问题亟待解决。同时，检修智能变电站机电保护装置时，其智能性特点仍突出于检修工作之中。为了大幅度提升智能变电站远程控制能力，相关技术人员必须合理配置软压板，以达到提升保护装置总体性能的目标。但是应用软压板期间，可能造成不同程度的安全隐患，严重削弱遥控操作的准确性，对可视化效果产生极其不利的影响。此外，软压板数量大幅度增加后，极大程度上提升定期检修的工作量及工作难度。

2变电站继电保护二次系统接地技术内容

2.1接地网敷设要求

（1）变电站二次系统要建立等电位接地网。变电站的主控室、保护室及配电室是继电保护装置的重要集中区域，要配置独立的二次系统等电位接地网，并保证铜排截面积在100mm2以上，利用绝缘子和主地网之间进行绝缘控制和处理。与此同时，若是室内等电位接地网，则要集中在电缆室或电缆沟内，保证在上层屏柜位置安装完专用等电位接地网铜排后，首位连接，形成闭环回路。保护室下方若是电缆沟，则对应的支架要控制在电缆支架的立柱位置，距离第一层支架结构的位置控制在80mm左右，确保预留空间。（2）户外端子箱位置要配置等电位接地模式。为了保证综合管控效果和应用水平，要结合智能变电站二次系统的应用管理要求，在本体端子箱内设置接地铜排，界面要控制在100mm2以上，水平或垂直位置则要利用螺栓固定，以便电缆屏蔽线结构规范运行。（3）室内保护柜要设置等电位接地系统。在智能变电站二次继电保护装置控制工作中，要结合实际应用情况完善对应工序，保证安全自动装置屏柜内接地铜排的截面100mm2以上。首先，电缆屏蔽箱、电流电压互感器二次回路接地线等要与接地铜排相连，在确保连接孔应用合理的基础上，配置垫圈、垫片等，保护对应元件。其次，要利用专用接地多股软铜线落实螺栓压接处理，保证连接和固定水平。最后，要将电缆室和室内等电位接地网作为基点，有效应用螺栓压接处理或铜焊连接处理。（4）要在二次电缆和相关设备应用位置进行等电位接地处理。对变电站而言，设备区的变压器、断路器及电流电压互感器等基础设备都要和主控室的二次电缆予以联动，要保证金属管焊接可靠性，且下端要遵循就近原则，与变电站内主接地网进行焊接，确保金属管分段连接的规范性。与此同时，要尽量采取双端接地处理方式控制电缆屏蔽层，尤其是对高频设备，要保证滤波器一次线圈、二次线圈接地连接均处于断开模式，结合滤波器安装位置进行处理。（5）交流二次回路要设置等电位接地模式，电流互感器的二次回路一般会设置1个基础接地点，此时，要维持电流回路的可靠性，就要将接地点设置在保护屏柜内，维持接地铜排的处理效果，确保综合应用的规范性。首先，要在工程设计图纸中标注相应的位置和细节，并保证电流互感器专用接地软铜线和100mm2接地铜排处于良好的接地状态。其次，要有效控制中性线尺寸，确保其和母线N600完成电缆联通处理。最后，为了保证互感器应用效率，要综合分析电压回路结构，并匹配接地模式，确保接地点配电装置外端子箱接地铜排尺寸控制在100mm2以上。

2.2电缆屏蔽层接地处理

为了保证变电站二次继电保护系统接地效果，要将重点放在二次电缆屏蔽层接地内容上，整合具体流程和应用要点，确保对应控制工作的合理性和规范性。因为变电站二次设备中会应用半导体器件或集成电路，此时，为了维持应用效率，要重视其安全性。针对雷击或断路故障等问题制订合规有效的控制方案，匹配对应的屏蔽体，全面减少或阻挡电磁脉冲产生的不良影响。因此，落实完整的屏蔽措施具有重要意义。（1）结合IEC规定要求，在电缆屏蔽过程中，屏蔽层要尽量采取双端接地处理控制模式，尤其是在电压等级高于220kV的变电站，开关引入微机保护和控制装置二次控制电缆都要达到安全要求，采取屏蔽电缆材质，且屏蔽层要与一次设备接地点控制在3～5m内，确保室内电缆夹层的数量达到设计标准。（2）在高压导线周围敷设二次电缆的过程中，尽量采取屏蔽处理方案。若不能按照规定设置屏蔽模式，就会出现一次回路或其他干扰源，产生严重的干扰电压，影响二次继电保护系统整体的稳定性和可靠性。基于此，要在220kV高压母线的下方设置无屏蔽塑料电缆，在隔离开关切合空载母线的过程中合理控制感应电压参数。针对金属外皮的屏蔽电缆，则要落实对应的接地处理，确保接地位置处于控制室内，降低感应电压。（3）为了全面提升整体系统的安全性，要充分利用电缆沟的屏蔽作用，确保电缆沟和接地网的导体呈现平行状态。因为芯线和屏蔽层之间存在电容和电感，所以在系统出现接地故障后，就会流经大电流，甚至烧毁屏蔽层，为此，要保证地网具备足够的电阻参数，维持良好的接地状态，在均衡分布地电位的同时，优化过电压处理效果。（4）利用一点接地的方式处理内屏蔽层，维持流动效果，同时利用光纤结构控制干扰较强的区域。

3智能变电站继电保护系统可靠性提升策略

3.1优化组网结构

在智能变电站中，通过对过程层交换机进行静态组播、VLAN等技术进行流量控制，可以提高网络带宽利用率，减少交换机负载及网络转发延时，确保信息交换的时效性和有效性。以母差保护为例，母差保护和各间隔智能终端设备的信息交换量较大，对智能变电站继电保护系统的母线制定保护方案时，必须有效使用母差保护装置收集智能终端的数据信息，为实现继电保护目标构建良好基础。但是实际工作中，技术并不能完美解决保护需求，使用该技术会导致母差保护装置的实际容量降低，影响智能网络的稳定运行。为此，应合理使用VLAN或静态组播技术，降低网络风暴发生的可能，确保保护信息交换的时效性和有效性，提升保护系统的安全性和稳定性。

3.2完善自动报警功能

变电站运行过程中，如果系统内部出现故障，就会自动发出警报，智能变电站的继电保护装置就能做出反应，通过识别智能变电站中相关电力数据和整理信息以及保存之后，再识别故障发生位置；系统的分析模块会利用系统故障前后的运行数据，完成对故障的初步诊断工作，之后智能变电站内部的继电保护会跳闸以保护整个系统[4]。报警装置的运行速度和自动化水平有关，智能变电站建设中应该完善自动报警功能，保证系统稳定性和可靠性。必须加强对自动报警系统诊断和自动识别功能上的研发，提升对智能变电站故障问题的发现速度和诊断的准确性，保护智能变电站的同时也保护电力系统，避免电力系统受到故障问题的干扰，充分保证智能变电站运行的稳定。

3.3优化和完善保护配置方案

设计智能变电初期，应充分收集和分析系统资料，对全站继电保护配置进行系统性论证。一般情况下，应对110kV（重要设备）及以上电压等级设备配置双套主保护，以提升继电保护系统的可靠性、稳定性。以线路为例，随着电网的发展和通信网络构架的完善，在高电压等级电网线路上配备双套纵联差动保护越来越普遍。纵联差动保护只有保护区内故障时才动作，不存才与下一级线路配合的情况，可快速切除全线任何一点故障，确保系统运行的稳定性。通过优化继电保护系统配置方案，可提升变电站系统的稳定性和可靠性。

3.4优化运维体系

智能变电站运维工作中，运维人员所使用的软件、硬件都应使用标准的操作，而且要重视对智能终端柜操作过程中的关键点，减少设备因运转过程中不利影响。对系统的维修和养护工作也要结合具体的工作内容确定处理方法，电力系统内部应结合自身变电站在智能技术选择、应用方面的特点建立规范的操作手册，加强日常工作中对系统的状态评测等工作，利用核心技术提升系统的监管水平。并且，智能变电站技术是在不断发展的，因此在变电站技术水平不断提升的同时，也要不断更新运行维护标准，确保运维工作的质量。

3.5过流电限定保护

智能变电站运行中会受到外界因素的干扰而出现电流过载的问题，容易引发线路或变电站相关一次设备出现过电流，也即电流过负荷，从而导致故障发生时继电保护误动或者拒动，影响系统稳定性和可靠性等一系列问题。因此，可以在根据智能变电站中设计电压限定延时，以实现每个间隔终端电流的准确测量，一旦发现负荷问题，及时对系统进行调整，实现对系统的过流电限定保护。

结语

继电保护设备在智能变电站的运行中起着重要作用，同时又肩负着保障系统安全的重任，当系统运行出现异常时，继电保护设备能及时切断线路，并将故障部位隔离开来，从而保证整个系统的安全。

参考文献

［1］刘晓宇．智能变电站继电保护设备的运行和维护［J］．科技与创新，2018(8):90－91．

［2］夏妍．智能变电站继电保护设备的运行和维护研究［J］．电子测试，2018(6):116+115．

［3］李斌．智能变电站继电保护设备的运行和维护研究［J］．通信电源技术，2019，36(5):53－54．