论文部分内容阅读
【摘 要】 由于我国输电系统复杂，220kV电网跨越区域广大，覆盖范围广阔，因此220kV电网容易受外部自然环境及人为因素的影响而发生故障，文章重点介绍220kV电网系统继电保护的工作原理，并详细分析导致继电保护事故的原因，最后提出相应的事故预防和处理措施，对220kV电网管理与维护具有一定的指导意义。
【关键词】 继电保护；220kV；事故；处理措施
近年来，随着我国电网规模不断扩大、电压等级不断提高，对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。220kV电网作为我国重要的电力运输网络，在电力输送方面起着重要的作用，220kV电网的运行好坏将会影响电力系统的稳定性。本文在220kV电网进行监视各设备工作原理的基础上，对220kV电网继电保护事故进行了分析的同时，找出继电保护可能的事故原因，并提出了相应的处理措施，为系统检修维护提供重要帮助。
1 继电保护工作原理
当电力系统发生故障时，总会伴随着电流增大、电压降低以及电流和电压之间的相位角等发生变化的现象，利用这些变化量来识别系统处于正常、故障等工作状态，从而实现相应的保护措施。继电保护装置是实现系统保护的硬件设施，也是保证供电系统安全可靠供电的基础，在电力系统安全运行中担当着重要角色，它能监控系统的各种运行状态，并在故障发生后能及时地有选择性地切除故障。继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分等组成，如图1所示，各部分功能如下：
图1：继电保护装置原理框图
1）测量部分
测量电路完成电气量对象的被保护的输入，并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果，判断保护是否应该启动元件。
2）逻辑部分
逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分的部件。
3）执行部分
执行部分是根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的对外操作任务。如检测到故障时，发出动作信号驱动断路器跳闸；在不正常运行时发出警告信号；在正常运行时，不产生动作信号。继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性三个基本要求：
1）选择性。当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护装置将故障切除。
2）速动性。继电保护装置应能尽快地切除故障，对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义
3）灵敏性。电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反映能力。
4）可靠性。在保护范围内发生的故障该保护应该动作时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应该可靠不动作。
2 变电站220kV继电保护常见事故的分析
220kV继电保护的主要任务是：监测220kV电网各设备的实际运行情况，能准确的为工作人员提供可靠的数据；当220kV电网系统出现故障后，继电保护装置能迅速隔离故障部分，防止事故扩大；当220kV电网系统工作异常时，继电保护装置能及时向值班人员发出报警信息，保证能快速处理异常问题。
2.1继电保护装置配置不合理导致的事故
元器件损坏在继电保护事故中占的比例较大，可能是与器件本身质量差或老化有关，也可能是在维修过程中由于操作不当造成器件损坏，导致器件无法正常工作，发出错误的控制信号或监控信息，从而导致继电保护装置误动或拒动。如220kV主变重瓦斯保护继电器密封胶圈破损，瓦斯继电器受潮，重瓦斯保护误动。很多继电保护设备不齐全，以及设计不合理，如动作逻辑问题考虑不全面，导致在保护运行中存在一定的缺陷或安全隐患。如电厂母线保护CT绕组配置不合理，存在死区，故障时母线保护拒动。
2.2电流互感器饱和所导致的事故
电流互感器应用于变电站电力系统时，主要是供其继电保护系统测量及采样所用，通过继电保护系统的测量将电流互感器中二次值换算成一次侧电流值，当电流互感器在非饱和区工作时，其比值误差小于10%。但当电流互感器一次电流大于额定值的十多倍或是几十倍时，由于铁芯的饱和，输出波畸变，从而使有效值减小，使比值误差增大。当电流互感器深度饱和时无输出，将会使电流继电器不动作，从而造成拒动或越级跳闸事故。
变电站220kV继电保护在运行中因电流互感器的饱和会受到很大程度的不良影响，如发生短路现象时，因电流互感器的电流出现饱和，感应到的二次电流较小，将会导致定时限过流保护装置无法及时展开动作。而当因短路引发的故障无法及时得到解决时，将会因大幅的电流值通过电气设备，使设备的温度急速上升从而造成绝缘的老化或损坏。同时继电保护装置在发生短路故障时会产生大量的电动力，从而使设备的载流部分严重变形或损坏。
2.3人为操作失误导致的事故
运行值班人员误操作，如误将保护重合闸把手置于“停用”位置，导致线路单相瞬时性故障时不能重合闸。另外运行人员专业知识欠缺造成问题分析与处理不当，以及管理混乱等问题也可能会造成继电保护事故。
3 变电站220kV继电保护事故的解决对策
3.1在继电保护运行前的规范检查
变电站220kV继电保护装置在运行前应对其进行规范的仔细检查，检查的主要对象包括器件质量和设备质量，特别是提高操作箱、收发讯机等外围器件和设备的质量，以防错线、元器件损坏造成的误动和拒动。加强对设备的检验和检修，及时更换老化器件，发现问题及时解决，可有效预防事故的发生。
3.2抗电流互感器饱和的方法 在变电站继电保护装置工作中有效地进行抗电流互感器饱和，可有效降低继电保护事故的发生。其抗电流互感器饱和的主要方法有：①采用中阻抗原理或使用饱和发生器来抗电流互感器饱和，避免继电保护装置在电流互感器饱和时误动；②基于采样值的电流饱和同步识别法与电流比相法，在电流互感器饱和时闭锁差动保护出口，以此来躲过故障非周期分量，从而避免母差保护误动；③利用饱和时有较大的谐波量作为电流互感器饱和检测的判别，或是利用速饱和变换器延时将电流送入差动回路，以此躲开故障电流的暂态过程来实现抗电流互感器的饱和。
3.3保证继电保护装置配置的合理性
为了避免220kV变电站继电保护故障问题，应首先确保继电保护设备配置的合理性。例如，提高收发器，操作箱和其他外围设备的质量，从而有效地防止该元件的误动作和损坏或断裂。继电保护员工在进行设备调试时，要有严格、细致的工作态度，最大程度的保证继电保护设备配置的合理安全性，杜绝因员工的操作、配置失误而引起的事故。
3.4加强电力工作人员的操作技能
提高工作人员知识和技术能力，增强员工的安全意识，尽量降低由于人为因素引发的工作风险。创造多的培训和学习机会，提高工作人员的业务水平。制定合理有效的规章制度，完善电网安全运行管理体制，明确技术分工，完善继电保护小组考核机制。着力抓好基础管理，继电保护各部门需要及时协调，落实安全责任及相关的管理制度和措施，提高继电保护工作现场的安全管理水平以及对本单位以及外单位的设备的监督力度，制定安全可行的检修方案，做到检查到位，检修及时，发现问题随时解决。
4 结束语
本文详细讲述了继电保护的工作原理，重点分析了事故原因，最后提出了一些改进措施和对策，为220kV电网继电保护安全可靠的运行提供一些必要的帮助，最大程度的提高继电保护正确动作率。
参考文献：
[1]杨文英，盖志强，张华峰，张丽.电力系统继电保护可靠性问题研究[J].中国电力教育.2013（27）
[2]陈凌.福州EMS一体化继电保护整定计算系统功能设计新探[J].中国电力教育.2013（27）
[3]杨文英，盖志强，张华峰，张丽.电力系统继电保护可靠性问题研究[J].中国电力教育.2013（27）
[4]张涛.基于220kV继电保护的事故分析与对策研究[J].低碳世界，2013
【关键词】 继电保护；220kV；事故；处理措施
近年来，随着我国电网规模不断扩大、电压等级不断提高，对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。220kV电网作为我国重要的电力运输网络，在电力输送方面起着重要的作用，220kV电网的运行好坏将会影响电力系统的稳定性。本文在220kV电网进行监视各设备工作原理的基础上，对220kV电网继电保护事故进行了分析的同时，找出继电保护可能的事故原因，并提出了相应的处理措施，为系统检修维护提供重要帮助。
1 继电保护工作原理
当电力系统发生故障时，总会伴随着电流增大、电压降低以及电流和电压之间的相位角等发生变化的现象，利用这些变化量来识别系统处于正常、故障等工作状态，从而实现相应的保护措施。继电保护装置是实现系统保护的硬件设施，也是保证供电系统安全可靠供电的基础，在电力系统安全运行中担当着重要角色，它能监控系统的各种运行状态，并在故障发生后能及时地有选择性地切除故障。继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分等组成，如图1所示，各部分功能如下：
图1：继电保护装置原理框图
1）测量部分
测量电路完成电气量对象的被保护的输入，并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果，判断保护是否应该启动元件。
2）逻辑部分
逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分的部件。
3）执行部分
执行部分是根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的对外操作任务。如检测到故障时，发出动作信号驱动断路器跳闸；在不正常运行时发出警告信号；在正常运行时，不产生动作信号。继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性三个基本要求：
1）选择性。当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护装置将故障切除。
2）速动性。继电保护装置应能尽快地切除故障，对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义
3）灵敏性。电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反映能力。
4）可靠性。在保护范围内发生的故障该保护应该动作时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应该可靠不动作。
2 变电站220kV继电保护常见事故的分析
220kV继电保护的主要任务是：监测220kV电网各设备的实际运行情况，能准确的为工作人员提供可靠的数据；当220kV电网系统出现故障后，继电保护装置能迅速隔离故障部分，防止事故扩大；当220kV电网系统工作异常时，继电保护装置能及时向值班人员发出报警信息，保证能快速处理异常问题。
2.1继电保护装置配置不合理导致的事故
元器件损坏在继电保护事故中占的比例较大，可能是与器件本身质量差或老化有关，也可能是在维修过程中由于操作不当造成器件损坏，导致器件无法正常工作，发出错误的控制信号或监控信息，从而导致继电保护装置误动或拒动。如220kV主变重瓦斯保护继电器密封胶圈破损，瓦斯继电器受潮，重瓦斯保护误动。很多继电保护设备不齐全，以及设计不合理，如动作逻辑问题考虑不全面，导致在保护运行中存在一定的缺陷或安全隐患。如电厂母线保护CT绕组配置不合理，存在死区，故障时母线保护拒动。
2.2电流互感器饱和所导致的事故
电流互感器应用于变电站电力系统时，主要是供其继电保护系统测量及采样所用，通过继电保护系统的测量将电流互感器中二次值换算成一次侧电流值，当电流互感器在非饱和区工作时，其比值误差小于10%。但当电流互感器一次电流大于额定值的十多倍或是几十倍时，由于铁芯的饱和，输出波畸变，从而使有效值减小，使比值误差增大。当电流互感器深度饱和时无输出，将会使电流继电器不动作，从而造成拒动或越级跳闸事故。
变电站220kV继电保护在运行中因电流互感器的饱和会受到很大程度的不良影响，如发生短路现象时，因电流互感器的电流出现饱和，感应到的二次电流较小，将会导致定时限过流保护装置无法及时展开动作。而当因短路引发的故障无法及时得到解决时，将会因大幅的电流值通过电气设备，使设备的温度急速上升从而造成绝缘的老化或损坏。同时继电保护装置在发生短路故障时会产生大量的电动力，从而使设备的载流部分严重变形或损坏。
2.3人为操作失误导致的事故
运行值班人员误操作，如误将保护重合闸把手置于“停用”位置，导致线路单相瞬时性故障时不能重合闸。另外运行人员专业知识欠缺造成问题分析与处理不当，以及管理混乱等问题也可能会造成继电保护事故。
3 变电站220kV继电保护事故的解决对策
3.1在继电保护运行前的规范检查
变电站220kV继电保护装置在运行前应对其进行规范的仔细检查，检查的主要对象包括器件质量和设备质量，特别是提高操作箱、收发讯机等外围器件和设备的质量，以防错线、元器件损坏造成的误动和拒动。加强对设备的检验和检修，及时更换老化器件，发现问题及时解决，可有效预防事故的发生。
3.2抗电流互感器饱和的方法 在变电站继电保护装置工作中有效地进行抗电流互感器饱和，可有效降低继电保护事故的发生。其抗电流互感器饱和的主要方法有：①采用中阻抗原理或使用饱和发生器来抗电流互感器饱和，避免继电保护装置在电流互感器饱和时误动；②基于采样值的电流饱和同步识别法与电流比相法，在电流互感器饱和时闭锁差动保护出口，以此来躲过故障非周期分量，从而避免母差保护误动；③利用饱和时有较大的谐波量作为电流互感器饱和检测的判别，或是利用速饱和变换器延时将电流送入差动回路，以此躲开故障电流的暂态过程来实现抗电流互感器的饱和。
3.3保证继电保护装置配置的合理性
为了避免220kV变电站继电保护故障问题，应首先确保继电保护设备配置的合理性。例如，提高收发器，操作箱和其他外围设备的质量，从而有效地防止该元件的误动作和损坏或断裂。继电保护员工在进行设备调试时，要有严格、细致的工作态度，最大程度的保证继电保护设备配置的合理安全性，杜绝因员工的操作、配置失误而引起的事故。
3.4加强电力工作人员的操作技能
提高工作人员知识和技术能力，增强员工的安全意识，尽量降低由于人为因素引发的工作风险。创造多的培训和学习机会，提高工作人员的业务水平。制定合理有效的规章制度，完善电网安全运行管理体制，明确技术分工，完善继电保护小组考核机制。着力抓好基础管理，继电保护各部门需要及时协调，落实安全责任及相关的管理制度和措施，提高继电保护工作现场的安全管理水平以及对本单位以及外单位的设备的监督力度，制定安全可行的检修方案，做到检查到位，检修及时，发现问题随时解决。
4 结束语
本文详细讲述了继电保护的工作原理，重点分析了事故原因，最后提出了一些改进措施和对策，为220kV电网继电保护安全可靠的运行提供一些必要的帮助，最大程度的提高继电保护正确动作率。
参考文献：
[1]杨文英，盖志强，张华峰，张丽.电力系统继电保护可靠性问题研究[J].中国电力教育.2013（27）
[2]陈凌.福州EMS一体化继电保护整定计算系统功能设计新探[J].中国电力教育.2013（27）
[3]杨文英，盖志强，张华峰，张丽.电力系统继电保护可靠性问题研究[J].中国电力教育.2013（27）
[4]张涛.基于220kV继电保护的事故分析与对策研究[J].低碳世界，2013