Ｖｏ１．３５ ＮＯ．ＳＯ Ａｐｒ．２０１６ 河北电力技术 ＨＥＢＥＩ ＥＩ ＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 第３５卷增刊 ２０１６年４月 电力系统继电保护配置方案及其可靠性分析 魏 坤，安 宁，杨 博，张 硕，李童飞 （国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄０５００５１） 摘要：介绍电力系统继电保护的配置原则和配置方案，分析影响继电保护可靠性的因素，以及不同配置方案下可靠性指标，提 出加强继电保护的具体措施，为电力系统安全稳定运行提供技术参考。 关键词：电力系统；继电保护；配置方案；可靠性 中图分类号：ＴＭ７７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—９８９８（２０１６）ｓｏ一００６０—０３ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｌａｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｗｅｉ Ｋｕｎ，Ａｎ Ｎｉｎｇ，Ｙａｎｇ Ｂｏ，Ｚｈａｎｇ Ｓｈｕｏ，Ｌｉ Ｔｏｎｇｆｅｉ （Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｈｅｂｅｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｒａｎｃｈ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｌａｃｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌ ｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｈｅｎ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｕｌｌｙ，ｐｕｔｓ ｆｏｒ ｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌａｙｉｎｇ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ａ ｄｅｅｐ ｄｉｓｃｕｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｍｏｄｅ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ；ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ 在电力系统运行中，针对导致故障产生的各 则可以采用远后备方式，在故障设备本身的保护装 种因素做好积极的应对预防措施，做到有效快速 的切除故障元件，防止故障扩大，需要对电力系统 继电保护进行合理配置，并科学研究其可靠性指标。 置无法正确动作时相邻设备的保护装置延时跳闸。 Ｃ．在满足安全可靠性的前提下要尽量简化二 次回路。复杂的二次回路可能导致保护装置不能 １ 继电保护的配置原则和配置方案 １．１ 配置原则 继电保护配置方式要满足电力网结构和厂站 主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的 灵活性。所配置的继电保护应满足可靠性、选择 性、灵敏性、速动性的要求。 ａ．要根据保护对象的故障特征来配置。用于继 正确感受系统的实际工作状态而不正确动作。因 此在选择保护装置时，尽量简化接线。 ｄ．要注意相邻设备保护装置的死区问题。在 设计时要合理分配的电流互感器绕组，２个设备的 保护范围要有交叉。同时对断路器和电流互感器 之间的发生的故障要考虑死区保护。 １．２ 配置方案 电力系统继电保护是保障电网安全及稳定可 电保护状态判别的故障量，通常取自电力元件的电流 和所在母线的电压以及由这些量演绎ｍ来的其他量， 靠的关键措施，也是降低电力系统发生故障概率 的重要方法。一般按照电网的重要程度进行划 如功率、序相量、阻抗、频率等，从而构成电流保护、电 压保护、方向保护、阻抗保护、差动保护等。 ｂ．根据保护对象的电压等级和重要性。不同 电压等级电网的保护配置要求不同。在高压电网 中由于系统稳定对故障切除时间要求比较高，往往 分，在保护配置方案上也有所区别，包括主保护、 后备保护、多套保护相结合的方式。 １．２．１母线继电保护配置方案 对于双母线、双母线分段以及双母线带旁路 母线等接线情况，电力设备自身的保护不能选择 性地切除母线故障，所以必须安装专门的母线保 强调主保护，淡化后备保护。对电压等级低的系统 收稿日期：２０１６—０２—２９ 作者简介：魏· 坤（１９８８一），男，助理工程师，主要从事变电站运维检修工作。 ６０ · Ｖｏ１．３５ ＮＯ．Ｓ０ Ａｐｒ．２０１６ 河北电力技术 ＨＥＢＥ１ ＥＩ ＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 第３５卷增刊 ２０１６年４月 护，包括母线差动保护、母联充电保护、母联过流 保护、母联失灵与母联死区保护、断路器失灵保护。 １．２．２ 电力线路继电保护配置方案 ａ．２２０ ｋＶ及以上电压等级的线路应尽量选 择强化主保护整定配置的方案，同时对后备保护 的整定配置进行简化，以此完成双重化特征的主 保护原则，一般是利用纵联保护的方式作为主保 护，结合后备保护形成双重化配置的方案。 ｂ．在电压等级为１ｌ０ ｋＶ的输电、配电线路 中，要求配置阶段式相过流保护和零序保护或阶 段式相间和接地距离保护辅以一段反映电阻接地 的零序保护。 Ｃ．１１０ ｋＶ及以下电压等级的线路保护采用 远后备的方式，当线路发生故障时，若本线路的瞬 时段保护不能动作则由相邻线路的延时段来切 除。根据系统稳定要求，有些１１０ ｋＶ双侧电源线 路也配置一套纵联保护（全线速动保护），若是单 电源情况，常规配置阶段式零序电流保护与相电 流保护，从而对接地故障与相间故障进行检测。 ｄ．３５ ｋＶ及以下电压等级系统往往是不接地 系统，线路保护要求配置阶段式过流保护。由于 过流保护受系统运行方式比较大，为了保证保护 的选择性，对一些短线路的保护也需要配置阶段 式距离保护。 １．２．３ 电力变压器继电保护配置方案 差动保护、瓦斯保护是电力变压器故障最常 见的保护方式，前者是针对不同相匝间短路、相问 短路故障进行检测；后者是针对变压器油箱内油 量变化、短路故障进行检测。不同电压等级和容 量的变压器配置有所区别，电压等级越高，变电容 量越大的变压器配置越复杂。对电压为２２０ ｋＶ 及以上大型变压器除非电量保护外，要求配置２ 套完全的差动保护和后备保护。 ２继电保护的可靠性分析 ２．１ 影响继电保护可靠性的因素 电力系统继电保护不可避免受到一些因素的 影响，有可能是系统自身硬件设备、系统软件的问 题，也有可能是环境、技术以及人为因素。具体而 言，影响继电保护可靠性的因素包括以下几个 方面。 ａ．硬件设备，具体包括硬件设备本身存在质 量问题，如产品元件不合格，从而导致继电保护设 备可靠性下降。 ｂ．系统软件，具体指计算机继电保护中系统软 件中算法错误而导致故障问题，比如说定义错误、 文档错误、设计错误等，导致保护装置拒动、误动。 Ｃ．制造厂家，产品在生产过程中就存在质量问 题，应用到继电装置中对整个电力系统的正常运行 产生一定影响，后续的检测工作也无法正常开展。 ｄ．附近环境，由于继电保护设备的精密度非常 高，在其运行时比较容易被影响，比如说附近环境 温度、粉尘、振动、电磁干扰等。 ｅ．人为因素，继电保护设备安装时存在人为 因素的影响，包括工作人员的安装技能、安全意 识、责任心等。举例来说，安装人员在接线过程中 未按照具体要求进行。从而造成接线错误，或接线 时极性接反等。 ｆ．技术干扰，具体指的是线路短路、闪电电路、 电弧等因素，从而导致设备运行时出现故障问题。 ２．２ 可靠性基本指标分析 保护系统的各项可靠性指标不仅与保护装置 本身有关，还与保护功能实现的其他相关设备有 关，比如断路器、二次回路、电压电流互感器、通信 装置等，这些装置的可靠性数据需要参考统计结 果。具体实践中，由于不同厂家的保护原理不同， 造成故障率和修复率等也有所区别，可以参考保 护系统马尔克夫模型，根据平均修复时间来计算 修复率。 如Ａ变电站２２０ ｋＶ变压器配置了２套主保 护，保护类型为差动保护；Ｂ变电站２２０ ｋＶ线路 采用２套主保护加１台近后备保护配置方案，主 保护采用差动保护原理，近后备保护为距离保护 原理；Ｃ变电站５００ ｋＶ线路保护配置方案为２套 主保护ｌ套远后备保护１套近后备保护，主保护 为差动保护，远后备保护近后备保护都为距离保 护。相关的可靠性指标数值可以参考表１。 表１ 不同配置方案下可靠性指标 方案 可用度 不可用度误动概率拒动概率 从以上算例可以得出，随着保护配置的完善， 保护可用度逐渐提升，不可用度逐渐降低，拒动概 · ６１ · Ｖｏ１．３５ ＮＯ．Ｓ０ ＡＤｒ．２０ｌ６ 河北电力技术 ＨＥＢＥＩ ＥＩ ＥＣＴＲＩ（’Ｐ（）ＷＥＲ 第３５卷增刊 ２０１６年４月 率减小，可靠性整体水平得到提高，但是保护冗余 度也随之提高。保护系统的误动概率增大，一定程 度降低了系统的安全性。所以，提高保护系统拒 动和不误动的可靠性总是对立的，电力设备配置 继电保护要根据实际的情况选择合理的保护方案。 计。提升保护装置的管控水平，对目前系统内运 行的各类保护装置常见的故障进行数据统计，并 建立数据库系统，在出现问题时可以快速、正确的 做出处理，同时，系统故障的数据统计结果也可以 为继电保护方案优化和升级提供宝贵的参考资料。 ３加强继电保护的具体措施 为使继电保护正常运行．需对继电保护故障有 ４ 结束语 随着社会经济的快速发展，人们对于电力需 求也在逐渐提升，作为电力系统的重要保护措施， 继电保护的可靠性会对电力系统的稳定将产生重 要影响，合理的继电保护配置方案为电网安全稳 合理的处理策略．以减少故障带来的损害。根据实 际工作经验，提 以下几项强化继电保护的措施。 ａ．持续完善继电保护配置方案。目前保护设 备限于技术和经济上的制约，在双重保护配合和智 能化配置上仍 不足，比如说近年来系统内比较常 见的变压器不同程度损毁，主要原因就是变压器缺 定可靠提供有力保障。通过对电力系统继电保护 可靠性基本指标及改进措施进行研究。以期对于 电力系统的健康发展起到一定的促进作用。 参考文献： ［１］钟清红．县市级配电系统提高呵靠性措施研究［Ｊ］．科技创新 导报．２００９（（）５）：ｌ（）２． 少足够的持续性保护措施。配置上过于简单，此类 短期电路保障方案的实施可能造成日后维护Ｔ作 上困难的加大。变相加大了合理的资金投入。 ｂ．加大对遥信、遥测等装置以及监控机的维 护力度。在实际生产过程中，误发信号、监控机损 坏、通信接口损坏等问题层出不穷，需要引起重 视，又因为涉及不同厂家。存在不同的通信规约。 ［２］ 秦 焰．１０ ｋＶ配网Ｉ．程施Ｉ 技术 ｊ町靠性措施研究［Ｊ］．低 碳世界，２０１ ４（０７）：５２—５３． ［３］李树囝．油ⅡＩ配电网运行ｕｆ靠性措施探讨［Ｊ］．科技与企业 ２０】３（１ ４）：２０． ［１］ 徐 晟．提高继电保护可靠性措施的探讨［－『］．Ｊ一东科技． ２０１ ２（０２）：６｜ｊ＿７０． 所以在故障排查和处理上花费的时间往往较多。 Ｃ．对保护装置按照类型进行检查和统 （上接第５５页） 本文责任编辑：齐胜涛 表２改造后作业用时统计表 绝缘软梯架作业．提高了在垂直排列导线行走时 工作效率 减少了高空作业时问，降低了劳动强 ３改进后的软梯架 度，提高了安全性。消除了传统作业方法对于多回 使用改进后工具，并跟踪调查对作业时问进行了 统计，见表２。对比之前所用时问，可以看出使用 改进后的绝缘软梯架，使带电作业的平均时间缩 短为５４ ｒａｉｎ，比改进前少ｆ｝ｊ时６４ ｒａｉｎ，提高Ｔ作效 率达到ｌ倍以上。 线路、交叉跨越线路带电作业的，使带电作业 得以更广泛的开展。提高了供电的可靠性，具有广 泛的推广价值。 参考文献： ［１］胡 毅．配电线路带电作、ｆ 技术 Ｍ］．一Ｉｔ京：一Ｉｔ网电力ｆ【Ｊ版｝ ， ２００２． ［２］ 陕两省ｆ乜力公司．供电企、 职、【 技能操作导［Ｊ！Ｉｌ［Ｍ］．北京：中 ６ 结束语 通过多次的使用．实践证明．使川改进后双线 · · 围电力 版社，２ＯＯ２． 本文责任编辑：丁 力
