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摘要：将变电站的信号系统、测量仪表、继电保护、自动装置等二次设备进行优化组合设计，然后结合电力电子技术、计算机技术以及通信技术实现变电站的综合自动化，不仅能提高变电站运行的安全性和可靠性，还能提高经济效益和供电服务水平。本文结合笔者多年工作经验，对变电站二次继电保护的设计方法进行了探讨，并提出了在二次继保过程中应该注意的问题和措施。
关键词：变电站；二次继电保护；问题分析
引言
随着我国电力科技的快速发展，变电站的建设也取得了长足的进步，二次继电保护设备得到了广泛的应用。然而我国继电保护设备厂家众多，良莠不齐，变电站继电设备的二次设计都不尽完善，特别是继电保护的组屏方案和配置原则差异性也比较大，这给继电管理工作带来了很多问题，加大了运维的难度。因此必须提高二次继电保护电路的设计选型，加强二次继电设备的规范性。本文分析了变电站二次继电保护的设计方法，并对常见问题进行了分析探讨，以期为同行提供一定的技术参考。
1 继电保护二次回路的设计要求
1.1 常规控制系統设计要求
变电站二次继电保护设计要求必须遵从国家《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》，其中常规控制系统设计要求包括：（1）变电站应该选用强电控制接线，使用110kV或220kV的直流电压，采用直流空气开关。（2）断路器控制回路必须满足：① 必须有电源监视回路；②对于断路器合闸和开闸的状态应有明显信号指示；③具有完善的断路器防跳设置；④隔离开关应该有完善的防误闭锁系统；⑤控制回路必须采用双色灯接线监视回路。
1.2 常规信号系统设计要求
常规信号系统设计要求包括几下几点：（1）变电站必须设置能够重复动作并且能够自动解除信号装置。（2）中央信号继电器发生跳闸时，能发出明显的声光信号，而且能够自动或者手动复位，必须进行事故和预告的完好性试验，（3）当采用强电控制时，信号的发出应使用弱电。（4）在变电设备运行过程中发生异常现象或者运行事故时，需要有一对一的信号牌指示。（5）为了避免断路器三相不是完全一致或者是控制回路的断线造成的信号误发，可以将预告信号进行延时发出。（6）保证动作信号能够及时可靠地传递到主控室。
1.3 交流电流、电压回路设计要求
交流回路设计要求如下：（1）应选择能够满足一次回路最大负荷、额定电压以及短时的动稳定的电流互感器，保证测量仪表的精密度要求。（2）对于中性点接地系统采用三相互感器配置，而对于非直接接地系统则可以选择两相或者三相配置。（3）当测量仪器与保护装置共用同一个电流互感器时，应该分别接入不同的二次绕线组。（4）电流互感器的二次回路应该仅有一个接地点，而且最好采用差动保护。（5）电压互感器同样也应该满足一次回路的最大负荷和额定电压，测量仪表精密度必须符合相关规定，并且需要采取防止电压返送的措施，电压互感器二次绕组必须接地。二次回路典型设计图如下图所示。
2 继电保护二次回路设备的选型
2.1 控制电缆的选择
控制电缆的选择应该遵循以下几点要求：（1）控制电缆最好选择铜芯绝缘导线，比如聚乙烯控制电缆（KYV型），或者是聚氯乙烯铜芯电缆。（2）控制电缆应该预留备用线芯，便于后续的线芯折断等操作，而且最好选用多芯电缆，尽量减少使用电缆的数量。（3）二次电缆的横截面应该符合二次继电保护的设置要求，即当所有的继电保护以及自动装置全部工作时，电压互感器与电缆之间的压降应该小于额定电压的3%。
2.2 变电站后台操作系统的选型
变电站后台计算机监控系统经常被工作人员所忽略，选择合适型号的监控机对保证变电站的正常运行具有重要的意义。在进行监控系统的选型时应该注意监控机是否满足变电站的最高运行速度，监控机能否适应强度较高的电磁运行环境，是否满足高通量的数据交换。必须保证监控机能够不间断地联系工作，保证运行的安全性和可靠性，因此，在选型时最好能够选择性能优良的工控机。
2.3 母线电压切换和零序保护
二次继电保护回路中采用双母线接地时，需要利用隔离刀闸来是实现母线二次电压与直流电源之间的切换，一旦隔离刀闸出现问题会导致保护误动现象，因此在选择设备时，最好选用双位置的继电器来代替传统切换继电器，防止问题的发生。还有在电压等级高于110kV的系统当中，经常发生单相接地故障，而采用零序保护能够很好的降低这类故障的发生，零序保护中通常可以选用零序电压3UO和零序电流3IO两种零序保护元件。
3 继电保护配置与组屏方法
3.1 母线保护与断路器失灵保护
系统保护误动是近年来进行继电器二次保护时常出现的问题，问题发生的根本原因是失灵电流的判断回路是由独立的装置系统判别的，而不是由最终完成跳闸的回路进行控制，因此在二次回路设计时应该实现直接由失灵保护回路来判别失灵电流，提高失灵保护的可靠性，在设计时应该注意：①在双母线之间配置双套失灵保护；②完成失灵保护双重优化之后应该对每套线路采用一对一的启动模式；③在主变压器中，母线主要负责主变压器的故障判别以及主变压器侧断路器的失灵保护的延时判别。
3.2 电压器切换箱接线
在设计电压切换箱时，为了避免接触不良引起失压现象的发生，通常采用的是双位置接点的方式。而且在检修的过程中应该采取合适的方法，否则容易出现电压返送现象，因此在二次回路设计过程中，在进行双重保护配置下，电压切换箱最好采用单位置的输入形式，利用隔离刀闸来进行辅助接点设计，如果刀闸辅助接点引起了接触不良，可以将其中的一套短时取出来解决这个问题。
3.3 保护及故障录波信息管理子站系统
目前经常使用的信息系统是Windows系统，然而随着信息的发展，越来越多的恶意代码不断影响着Windows系统的正常运行，相比而言，Linux系统恶意代码比较少，安全性较高，因此选择Linux系统作为系统的核心能够提高系统的安全性。此外，嵌入式的设备系统不仅装配简单，而且稳定性好，能够有效地避免存储设备震动引起的系统的故障，所以在二次回路设计时应该选择嵌入式的装置产品作为子站系统的首选，核心系统最好采用Linux操作系统。
4 二次继电保护设计应注意问题
在进行二次回路设计时，应该注意已经下几个问题：（1）变压器保护设置问题。二次继电保护的变压器通常选择的是三项式三卷的110kV的变压器，在选择变压器时应该注意：①必须装备差动保护和瓦斯保护；②对中压、高压端的装置采取一定的防护措施，比如间隙保护、复合电压闭锁过流保护等；③对低压端只需要采取电压闭锁过流保护。采用综合保护措施，能够将变压器内部的各种故障问题及时的反应出来，对变压器以及其他电器设备起到很好的保护作用。
（2）协调通信专业问题。对二次继电保护的系统通信之间的相关规定必须进行一定调整，调整的内容如下：首先是在没有迂回光缆线路时，对于长度低于50km的短线路应该在同塔双回路上设置双光缆；其次是当通信专业光端机同时使用在一次回路和二次回路中时，必须分别建立独立的通信传输通道，最后当使用专用的保护光纤保护线路通道时，保护光纤应该直接通过通信光配线架进行直接接引。
（3）对一次设备的要求。在二次继电保护时为了简化电路，防止因为电缆开入而发生保护误动现象，对二次回路中的断路器不采用三相一致保护，由断路器的本体结构负责断路器的防跳功能。而且对于双母线接入的电压互感器，必须在双母线之间使用三相线路电压互感器，保证设备的安全可靠运行。
结束语
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）.
[2]杨力强. 浅析变电站继电保护设备选型[J]. 科技创业家，2012（12）.
作者简介：
侯鹏（1983-），男，汉族，研究生，内蒙古呼和浩特市人，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，主要从事发输变电的电气设计工作。
关键词：变电站；二次继电保护；问题分析
引言
随着我国电力科技的快速发展，变电站的建设也取得了长足的进步，二次继电保护设备得到了广泛的应用。然而我国继电保护设备厂家众多，良莠不齐，变电站继电设备的二次设计都不尽完善，特别是继电保护的组屏方案和配置原则差异性也比较大，这给继电管理工作带来了很多问题，加大了运维的难度。因此必须提高二次继电保护电路的设计选型，加强二次继电设备的规范性。本文分析了变电站二次继电保护的设计方法，并对常见问题进行了分析探讨，以期为同行提供一定的技术参考。
1 继电保护二次回路的设计要求
1.1 常规控制系統设计要求
变电站二次继电保护设计要求必须遵从国家《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》，其中常规控制系统设计要求包括：（1）变电站应该选用强电控制接线，使用110kV或220kV的直流电压，采用直流空气开关。（2）断路器控制回路必须满足：① 必须有电源监视回路；②对于断路器合闸和开闸的状态应有明显信号指示；③具有完善的断路器防跳设置；④隔离开关应该有完善的防误闭锁系统；⑤控制回路必须采用双色灯接线监视回路。
1.2 常规信号系统设计要求
常规信号系统设计要求包括几下几点：（1）变电站必须设置能够重复动作并且能够自动解除信号装置。（2）中央信号继电器发生跳闸时，能发出明显的声光信号，而且能够自动或者手动复位，必须进行事故和预告的完好性试验，（3）当采用强电控制时，信号的发出应使用弱电。（4）在变电设备运行过程中发生异常现象或者运行事故时，需要有一对一的信号牌指示。（5）为了避免断路器三相不是完全一致或者是控制回路的断线造成的信号误发，可以将预告信号进行延时发出。（6）保证动作信号能够及时可靠地传递到主控室。
1.3 交流电流、电压回路设计要求
交流回路设计要求如下：（1）应选择能够满足一次回路最大负荷、额定电压以及短时的动稳定的电流互感器，保证测量仪表的精密度要求。（2）对于中性点接地系统采用三相互感器配置，而对于非直接接地系统则可以选择两相或者三相配置。（3）当测量仪器与保护装置共用同一个电流互感器时，应该分别接入不同的二次绕线组。（4）电流互感器的二次回路应该仅有一个接地点，而且最好采用差动保护。（5）电压互感器同样也应该满足一次回路的最大负荷和额定电压，测量仪表精密度必须符合相关规定，并且需要采取防止电压返送的措施，电压互感器二次绕组必须接地。二次回路典型设计图如下图所示。
2 继电保护二次回路设备的选型
2.1 控制电缆的选择
控制电缆的选择应该遵循以下几点要求：（1）控制电缆最好选择铜芯绝缘导线，比如聚乙烯控制电缆（KYV型），或者是聚氯乙烯铜芯电缆。（2）控制电缆应该预留备用线芯，便于后续的线芯折断等操作，而且最好选用多芯电缆，尽量减少使用电缆的数量。（3）二次电缆的横截面应该符合二次继电保护的设置要求，即当所有的继电保护以及自动装置全部工作时，电压互感器与电缆之间的压降应该小于额定电压的3%。
2.2 变电站后台操作系统的选型
变电站后台计算机监控系统经常被工作人员所忽略，选择合适型号的监控机对保证变电站的正常运行具有重要的意义。在进行监控系统的选型时应该注意监控机是否满足变电站的最高运行速度，监控机能否适应强度较高的电磁运行环境，是否满足高通量的数据交换。必须保证监控机能够不间断地联系工作，保证运行的安全性和可靠性，因此，在选型时最好能够选择性能优良的工控机。
2.3 母线电压切换和零序保护
二次继电保护回路中采用双母线接地时，需要利用隔离刀闸来是实现母线二次电压与直流电源之间的切换，一旦隔离刀闸出现问题会导致保护误动现象，因此在选择设备时，最好选用双位置的继电器来代替传统切换继电器，防止问题的发生。还有在电压等级高于110kV的系统当中，经常发生单相接地故障，而采用零序保护能够很好的降低这类故障的发生，零序保护中通常可以选用零序电压3UO和零序电流3IO两种零序保护元件。
3 继电保护配置与组屏方法
3.1 母线保护与断路器失灵保护
系统保护误动是近年来进行继电器二次保护时常出现的问题，问题发生的根本原因是失灵电流的判断回路是由独立的装置系统判别的，而不是由最终完成跳闸的回路进行控制，因此在二次回路设计时应该实现直接由失灵保护回路来判别失灵电流，提高失灵保护的可靠性，在设计时应该注意：①在双母线之间配置双套失灵保护；②完成失灵保护双重优化之后应该对每套线路采用一对一的启动模式；③在主变压器中，母线主要负责主变压器的故障判别以及主变压器侧断路器的失灵保护的延时判别。
3.2 电压器切换箱接线
在设计电压切换箱时，为了避免接触不良引起失压现象的发生，通常采用的是双位置接点的方式。而且在检修的过程中应该采取合适的方法，否则容易出现电压返送现象，因此在二次回路设计过程中，在进行双重保护配置下，电压切换箱最好采用单位置的输入形式，利用隔离刀闸来进行辅助接点设计，如果刀闸辅助接点引起了接触不良，可以将其中的一套短时取出来解决这个问题。
3.3 保护及故障录波信息管理子站系统
目前经常使用的信息系统是Windows系统，然而随着信息的发展，越来越多的恶意代码不断影响着Windows系统的正常运行，相比而言，Linux系统恶意代码比较少，安全性较高，因此选择Linux系统作为系统的核心能够提高系统的安全性。此外，嵌入式的设备系统不仅装配简单，而且稳定性好，能够有效地避免存储设备震动引起的系统的故障，所以在二次回路设计时应该选择嵌入式的装置产品作为子站系统的首选，核心系统最好采用Linux操作系统。
4 二次继电保护设计应注意问题
在进行二次回路设计时，应该注意已经下几个问题：（1）变压器保护设置问题。二次继电保护的变压器通常选择的是三项式三卷的110kV的变压器，在选择变压器时应该注意：①必须装备差动保护和瓦斯保护；②对中压、高压端的装置采取一定的防护措施，比如间隙保护、复合电压闭锁过流保护等；③对低压端只需要采取电压闭锁过流保护。采用综合保护措施，能够将变压器内部的各种故障问题及时的反应出来，对变压器以及其他电器设备起到很好的保护作用。
（2）协调通信专业问题。对二次继电保护的系统通信之间的相关规定必须进行一定调整，调整的内容如下：首先是在没有迂回光缆线路时，对于长度低于50km的短线路应该在同塔双回路上设置双光缆；其次是当通信专业光端机同时使用在一次回路和二次回路中时，必须分别建立独立的通信传输通道，最后当使用专用的保护光纤保护线路通道时，保护光纤应该直接通过通信光配线架进行直接接引。
（3）对一次设备的要求。在二次继电保护时为了简化电路，防止因为电缆开入而发生保护误动现象，对二次回路中的断路器不采用三相一致保护，由断路器的本体结构负责断路器的防跳功能。而且对于双母线接入的电压互感器，必须在双母线之间使用三相线路电压互感器，保证设备的安全可靠运行。
结束语
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）.
[2]杨力强. 浅析变电站继电保护设备选型[J]. 科技创业家，2012（12）.
作者简介：
侯鹏（1983-），男，汉族，研究生，内蒙古呼和浩特市人，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，主要从事发输变电的电气设计工作。