变电站综合自动化系统中继电保护的问题

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[摘要]本文阐述了变电站实现综合自动化的优越性，以及在变电站综合自动化系统中与继电保护有关的问题和对继电保护设计的要求。

[关键词]综合自动化 继电保护 监控系统

中图分类号：X924.3 文献标识码：A 文章编号：

一概述

近年来由于电子学和微机技术的迅速发展和广泛应用，给变电站二次回路的设计和设备的选择带来了新的变革，出现了新的面貌。变电站综合自动化将成为一门自动化技术领域内的分支技术，其内容正在不断的充实和完善。可以预见，变电站综合自动化(Integrated Substation Automation简称ISA)是我国电网调度自动化深化改革的必然趋势，是我国电网建设和调度管理的发展方向。

变电站综合自动化系统，概括起来可由三大部分组成(1)继电保护系统(2)监控系统(3)事件记录系统。它们之间的关系既存在一定的依赖性，表现在功能上有明确的分工，又保持相对的独立性，在建立系统时有各自不同的要求。本文着重论述在变电站综合自动化系统中有关继电保护的一些问题，目的在于使变电站综合自动化这门新技术得到更加健康和迅速的发展与应用。

二变电站实现综合自动化的好处

（1）由于变电站设备的控制和调节，电气量（包括非电气量）的测量和记录以及系统的状态和信号等都是靠自动化设备,该装置具有保护装置功能多、设备先进、逻辑回路动作正确、可靠性高，调试灵活方便的特点，而且取代了传统继电保护装置预警信号、仪表检测和员工轮值的监控模式，实现了系统的自动化监控，综合现场技术远程监控，很好地检测了故障来源，进一步提高了电网安全运行的可靠性。

（2）变电站实现了综合自动化，整体布局紧凑，去掉了在变电站中传统的一些二次设备如RTU装置、YK执行盘、中央信号盘、仪表盘、电压无功自动调整装置、模拟盘、变送器盘等。占地面积缩小，运行人员减少，可以大大降低工程造价，节省运行费用。

（3） 由于变电站综合自动化系统是涉及到电网一、二次设备以及调度自动化等方面的问题，只有与之相关的主要设备满足变电站综合自动化系统要求时才能充分发挥数字系统的效益,如断路器操作机构应具有远方跳闸的功能,变电站主要设备的运行工况，继电保护的定值和其动作信号能够远传，并可远方复归，还有变电站内消防、安全、保卫等设施也要适应无人值班的要求，否则就显示不出变电站综合自动化带来的优越性，所以凡不满足要求的设备必须进行更新和改造，或者用新的产品替代，这无疑会加速我国电力设备的技术进步，以及对旧备的技术改造。

三在变电站综合自动化系统中对继电保护设备的要求

由于继电保护在保证电力系统安全稳定运行方面起着特别重要的作用，因而决定了它在整个系统中具有特殊的地位和十分明显的独立性，要求在监控系统中和事件记录系统本身故障或通信失灵时继电保护所承担的主要功能,例如断路器跳合闸以及动作信号等均不受任何影响，因此在进行继电保护系统设计时提出了如下的要求：

（1）继电保护装置所需要的电流、电压量从CT、PT二次线圈直接引入到装置内部，保护装置逻辑判断回路所需要的各种开关量也是自成系统，直接接到装置内部，而不要和其它系统的设备合用，以保持继电保护数据采集不与其它系统共享。

（2）保护装置必须要有自己独立的跳合闸回路及相应的保护出口压板，在保护装置面板上要有必要的动作信号、告警信号等显示，即仍然要保持继电保护装置在单独使用的要求。

（3）为了增强继电保护抗干扰性能，要求保护装置和其它系统信息的联系，一定要通过继电器空接点、光电藕合器及计算机通讯接口如RS-232或RS-422等。采用的联接导线以光纤电缆或屏敝电缆为宜，以防干扰信号侵入，保证继电保护系统可靠性。

(4)为提高保护装置质量，便于批量生产和用户维护，保护系统应按标准化模件设计，采用搭积木方式构成一个变电站的保护设备，以最大限度地满足用户需要。一般地说，保护系统可分为进线保护(110KV 或35KV)馈线保护(35KV或10KV)、主变护、电容器保护、电动机保护、所用变保护、备用电源自投等。其中线保护可包括阶段式距离保护、电流保护、重合闸等。馈线保护可包括电流保护、重合闸、低周减载等，必要时也可配备母线保护、小电流接地选择装置等。至于故障录波和故障测距在上述保护设备中一般是不考虑的，可以在继电保护系统中作为单独的模件，或让其它系统去考虑。

四在变电站综合自动化系统中与继电保护有关的问题

4.1 关于数据采集共享的问题

由于继电保护设备在保证电力系统安全稳定运行上有着特殊的作用，因而决定了它在电力系统中的地位是非常重要的。所以继电保护如果与变电站综合自动化系统其它设备进行数据采集和共享,那将会给保护设备的正常运行造成很大的威胁,至少在目前我国现实情况下,近期内是不宜采用的。理由是①管理问题，数据集中采集和共享会涉及到日常管理和维护职责不清，出了问题难以查明；②各个系统的设备对数据采集的速率要求不尽相同，例如继电保护系统的数据采集速率为工频每周12~20点，即每秒为600~1000点，而监控系统数据采集速率是每秒一点，前者需要的是工频量波形的变化和瞬时值，后者需要的是工频量的有效值，两者相差甚远。如果专门设置一个数据采集系统,加工不同速率的数据，各种系统的设备根据需要进行取舍，这样做好处并不大，也很难做出一个通用的数据采集系统。

4.2 关于防止干扰信号侵入保护设备的问题

特别是低压网络的变电站，对继电保护的技术指标及运行环境和高压网络是大不相同的，例如低压网络保护动作时间不要求很快，保护的一些特殊间题不予考虑，但是运行环境比高压系统恶劣，尤其安装在开关场处，受开关操作回路的电磁干扰很大，振动也厉害，即使集中放在控制室，如果无人值班，没有空调设施，温度影响也不小，这些都必须在设计保护系统时

要考虑的。还有在低压配电网络中，直流电压波动很大，甚至超过规定的标准范围之外。短路电流水平变化也很大，正常时很小，短路时可达到额定电流的40倍以上，这些都会对保护装置产生不良的影响。因此，在设计继电保护电路或选择电子元器件时都要慎重考虑。

五变电站综合自动化的现状及发展

变电站综合自动化在一些新建变电站的运行中表明其技术先进、结构简单、功能齐全、安全可靠，经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价。通过以上分析，可以看到变电所综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用，它将大大加强电网一次、二次系统的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。

参考文献

[1]《继电保护及安全自动装置规程及反事故技术措施等文件汇编》江苏省电力工业局电网调度所。

[2]《电力系统继电保护典型故障分析》国家电力调度通信中心。

[3]《江苏电网220kV微机线路保护现场投运试验规程》江苏省电力公司。

[4]《电力系统自动装置》南京工程学院。

[5]《继电保护与二次回路》中国水利水电出版社