变电站继电保护抗干扰措施探讨.pdf

照明电器 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明146变电站继电保护抗干扰措施探讨董 睿国网江苏省电力有限公司泗洪县供电分公司，江苏 宿迁 223900摘要：变电站是有高强度磁场环境的特殊区域，很容易对继电保护设备造成干扰，从而出现保护误动或拒动现象，因此需要采取必要的抗干扰措施，进而取得理想的继电保护效果。新时期变电站功能越发强大，各种设备的功能不断完善，继电保护设备的抗干扰性能也不断增强。继电保护对变电站稳定供电有十分重要的意义，如果继电保护遇到干扰会造成很大影响，威胁到变电站的运行。文章围绕变电站继电保护的抗干扰措施展开分析，在掌握继电保护影响因素的基础上，总结了保证变电站稳定可靠运行的措施。关键词：变电站；电力系统；继电保护；抗干扰分类号：TM7740 引言继电保护能够维持变电站的可靠性和稳定性，当前，变电站不断发展，干扰因素增多，需要充分借助现代技术更新继电保护设备，提高设备的抗干扰性能。为了维持变电站的稳定性，需要采取科学合理的抗干扰产生，保证继电保护的安全与稳定。1 常见的变电站继电保护故障变电站继电保护设备受到电磁干扰后会出现异常，导致电力系统异常，如果不能第一时间处理，停电范围将会扩大，对居民的正常生活产生影响。如今，变电站中大型设备的结构越发复杂，小型设备数量不断增加，需要使用继电保护设备（见图 1），满足大部分设备的维护需求，如记录故障点、快速保护设备等，继电保护设备在变电站中的使用中受到人们的关注1。在具体运用过程中，继电保护设备所处的环境比较差，加上设备本身的抗干扰性能不佳，导致继电保护存在诸多问题。继电保护设备被电磁干扰后，内部的电路和数字部件会发生混乱、反转，甚至出现误差、误操作，导致设备故障，不能为变电站提供保护。继电保护设备的运行问题会导致变电站故障，不同的场所的故障形式有所差别。常见的继电保护故障如下。1.1 变电站接地故障这一故障比较常见，包括多相接地和单相接地故障，故障电流会通过变压器中性点进入地网，或者进入架空线路，扩大故障范围。故障电流进入地网后，会在局部会产生较高的地电位差，从而导致电力系统故障。1.2 电磁干扰故障在变电站运行过程中，如果电感线圈被切断，会导致变电站的直流控制回路受到线圈的干扰而出现故障，这种故障也比较常见。此外，现代电子设备，如计算机和对讲机等设备在使用时会产生电磁干扰，影响到继电保护设备的工作质量。1.3 电感耦合故障电感耦合故障会导致高压母线四周产生很强大的电磁场。因为二次电缆的屏蔽层无法屏蔽高频电流，所以电感耦合故障会对二次回路产生干扰，磁场会包围部分电缆并干扰二次回路电压，这种干扰会通过接作者简介：董睿，男，本科，研究方向为继电保护。文章编号：2096-9317（2023）03-0146-03图 1 继电保护设备（继电器）光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 照明电器147地线路的接地电容传到地网，然后引起故障2。1.4 雷击故障雷击也会对继电保护设备产生较大影响，尤其是在雷电高发季节，雷电很有可能威胁户外变电站，需要采取有效的措施抗击雷电。电气设备很容易因为雷击产生故障，如户外架空电缆和杆塔等都会受到雷击影响，雷击导致的超大电流会涌入地网，并因为电阻的存在而产生暂态电流，这部分电流会绕过屏蔽层并产生干扰电流，进入二次回路3。2 继电保护故障案例分析2.1 案例一：二次回路干扰故障某变电站 1 侧 L1 线路出口 A 相避雷器爆炸，导致 A 相永久故障，主保护设备启动，故障录波器显示设备跳闸 70 ms，经过 45 ms，B、C 二相断路，无重合，微机继电保护设备发出三相跳闸信号。另一侧（2 侧）L1 线路保护和重合闸设备动作准确，显示器显示故障后 70 ms，A 相断路器跳闸，为顺序重合闸。变电站 1 侧重合成功后，变电站 2 侧重合，可以减少机组故障所产生的冲击。在 1 侧三相跳闸时，2 侧线路故障，无电压，线路中没有电流，会立即发生三相跳闸。故障为永久性故障，2 侧发生保护三相跳闸后，没有造成严重的后果，但是 1 侧保护在单相故障下未重合而是发生三相跳闸是不合理的。事故发生后做静态模拟，三相跳闸概率较高，使用故障录波器在微机继电保护设备安装接口测试电压。为解决事故，尽快让 L1 恢复用电，并联使用备用光耦以降低阻抗、降低耦合干扰、加大光耦的动作能量，录波证明干扰电压的幅值和波宽减少，多次模拟故障实验正常，不会发生误跳情况。2.2 案例二：继电保护误整定故障某 220 kV 回线发生 B 相接地故障，该变电站侧零序电流灵敏度不一致，经过检修，跳开 B 相断路器，未重合，发生三相跳闸。根据分析，负荷电流比较大，B 相跳闸后非全相零序电流存在三段定值，故障前因为通道问题，唯一高频保护退出，重合闸时间为 2.0 s，零序电流二段重合闸时间为 1.5 s，三段重合闸时间为3.5 s，当二段动作后，经过 2.0 s，发出 B 相合闸信号，零序电流三段保护动作启动，跳开断路器。定值整定人员在修改定值时，没有充分考虑线路非全相零序电流之间的配合问题。为解决这一问题，在单套高频保护停用的情况下，将重合闸的时间更改为 1.8 s，或者将零序电流的三段时间定值延长到 3.8 s。在现场仔细检查返现单，根据 XX31 开关与 XX32开关之间的短引线继电保护设备菜单栏中 RXHL 菜单的输入设置，在 BinInp（开关量输入）逻辑中无闭锁相过流保护，短路保护一直处于投入状态，当电流大于动作值时，断线保护动作启动。分析事故发生原因，变电站内的 XX31 开关与 XX32 开关经过站内启动之后能够正常启动，因为另外的线路还在修建，需要将XX31 开关与 XX32 开关的短引线保护投入，作为线路的主保护。在执行时由于出线闸刀处于非正常的运行模式，为让短线保护能够尽可能投入并执行保护，需要在逻辑配置上设置不闭锁过流保护，导致短引线保护在线路正式投运之前一直处于投入状态，不受闸刀辅助接点的影响。根据以上分析，认为对于长期处于临时状态的投运设备应该做好与投运单位相同的详细备忘记录，并在后续的调试中体现出来。调试单位对生产单位的管理流程有很强的依赖性，应该加强对危险点的分析，在技术流程中做好对关键点的细化控制。各个参建单位应该加强与管理单位的沟通，及时发现问题并向主管部门报告，如果发现无法整定，应该及时与调度部门联系和处理。为让各单位更清楚调度部门的意图，应该尽量细化定值整定，对内部保护功能尽可能定值4。3 继电保护抗干扰措施3.1 使用人工智能算法随着现代科技的发展，人工智能算法逐渐成熟，将其运用在电力系统中，可以取得理想的成效。目前，相对成熟的人工智能算法有模糊逻辑、遗传算法等，这些算法被运用在继电保护中，大大提升了继电保护成效，实现了对安全隐患的控制5。人工智能算法的应用优势是能够及时发现变电运行中的故障，并对故障原因进行快速分析和处理。例如，可以使用基于人工智能算法的数字化继电保护设备，其使用光纤接口进行插件作业，通过利用 GOOSE 光纤通信接口替代 I/O 接口，或者将 CPU 插件的模拟接口统一为通信接口，与传统的继电保护设备相比，人工智能算法的应用显著提高了整体工作效率。此外，变压器配置也实现了突破，变压器可以使用 MU 合并单元来采集母线电压和变压器侧电流。智能变电站的建设成为趋势，智能变电站具备一 照明电器 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明148定特征，要从自动化、数字化、信息化的角度出发，加强智能变电站的建设6。3.2 使用数字控制器件在目前的电力系统中，为满足性能需要，需要引入性能优良的数字控制器件，以提高设备使用性能。应尽量选择技术含量高的数字控制器件，如可编程逻辑控制器件，这一器件本身结构复杂，属于大规模集成电路。将各种性质不同的数字控制器件应用在继电保护过程中，能够获得理想的保护成效。数字控制器件在电力系统中呈现高度集中的特征，能够将多个微机系统功能集中在一个芯片内。3.3 加强电力设备自身的抗干扰能力为了提高电力设备自身的抗干扰能力，排除干扰，要及时用具备抗干扰能力的设备更换功能不完善、抗干扰能力不达标的设备，让设备可以适应环境，确保继电保护的可靠稳定，为系统的安全运行提供保障7。在变电站建设中，隔离变压器的一次、二次线圈屏蔽层的功能会影响变电站的建设质量，在使用之前要仔细检查，设置先进的数据采集系统和模拟系统，加强细节处理，减少干扰因素，从而提高继电保护的抗干扰能力8。在变电站运行时，可以根据实际工作情况适当降低一次设备的接地电阻，如电压互感器、电流互感器的接地电阻。考虑到强大电流突然接入变电站时会产生电位差，降低一次设备接地电阻之后，能够减少电位差，从而减少干扰。此外，需要对继电保护设备的生产厂家提出要求，要求厂家在原本的设计基础上进行更改，增强继电保护设备的抗干扰性能。3.4 减少雷击干扰传播在影响继电保护设备运行的因素中，雷击的危害性较大，但是在变电站运行中雷击对一次回路的干扰无法避免，为将雷击风险降到最低，需要采取针对性措施隔断干扰传播途径，为继电保护设备营造安全的运行环境。一般情况下，干扰信号会通过电容耦合、电感耦合辐射，为了阻止干扰信号的传播，可采取合理布置二次回路、科学设置二次电流与电压接地等措施，以优化抗干扰效果。3.5 排除一次设备干扰排除一次设备干扰也是提高继电保护设备性能的重要内容，应该采取设置密集网络、改善地网结构、增强设备接地等措施降低一次设备对变电站的干扰，确保继电保护设备性能可靠，避免发生电位升高和地网不同点存在电位差所导致的干扰。在变电站运行中还要改善直流控制回路，一般可以加装续流回路，让电感线圈在增流时改善磁场环境，让电磁场能够得到快速释放和消减，消除变电站运行时电感线圈突然断开对变电站造成的干扰。需要选择合适的串联电阻电容回路与电感线圈并联，或者直接并联电阻串的二极管，确保在正常运行时，续流回路正常运行，不会有电流通过。也可以在电感线圈储能断开时快速释放电流，从而消除谐振干扰。4 结束语综上所述，为保证继电保护设备的功能，尽可能消除各种干扰，需要结合实际情况采取排除干扰的措施，力求从根源上消除干扰。在变电站运行时，相关人员要及时更新继电保护设备，提高设备的抗干扰性能，为电力系统的稳定可靠运行提供保障。参考文献1 张超,吴书亚.继电保护状态检修技术及应用J.光源与照明,2022(10):243-245.2 许尧,马欢,许旵鹏,等.智能变电站继电保护智能运维系统自动配置技术研究J.电力系统保护与控制,2022,50(11):160-168.3 郦阳,王宝华.继电保护系统故障的智能定位方法研究J.电力系统保护与控制,2022,50(2):69-76.4 李林,于颖.智能继电保护回路故障监测全数字仿真研究J.计算机仿真,2021,38(12):460-464.5 常俊晓,应宇鹏,廖小兵,等.基于图像处理的继电保护装置定值自动核对方法J.电测与仪表,2021,58(11):67-73.6 叶远波,黄太贵,谢民,等.小电阻接地系统高阻和间歇性弧光接地故障继电保护研究J.电网与清洁能源,2021,37(9):9-17,26.7 唐晓柯,李振国,郭海兵,等.一种用于继电保护的电源钳位静电放电电路J.半导体技术,2021,46(9):675-679,700.8 任康杰,刘阳,李勇,等.一种适用于继电保护在线整定的极小断点集求取算法J.电力系统保护与控制,2022,50(14):43-52.