遠(yuǎn)后備保護(hù)

系統(tǒng)的被保護(hù)設(shè)備只有主保護(hù)和近后備保護(hù)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)下一級(jí)變電站的后備保護(hù)功能的。當(dāng)下一級(jí)變電站的被保護(hù)元件，如變壓器低壓側(cè)故障，若由于某種特殊的原因（象變電站火災(zāi)等重大事故引起的全站直流消失）不能及時(shí)切除故障時(shí)，上一級(jí)變電站的線(xiàn)路保護(hù)若不具備遠(yuǎn)后備功能，那么該變壓器只能眼看著被燒毀，引發(fā)重大事故。這樣的事故雖然為數(shù)不多，但在全國(guó)已發(fā)生數(shù)起，如山西新店變電站1998年發(fā)生的7. 20事故就是最典型的一次。當(dāng)時(shí)，由于220/110/10 kV變壓器10 kV側(cè)短路，故障不能及時(shí)切除引發(fā)全站直流消失，致使該站失去切除故障的能力。上一級(jí)變電站因不具備遠(yuǎn)后備功能而無(wú)法切除故障，故障一直持續(xù)到手動(dòng)切除，歷時(shí)約4min。變壓器因著火而嚴(yán)重?fù)p壞，同時(shí)還燒毀了控制室及控制室的全部二次設(shè)備，系統(tǒng)由于電壓低而切掉多臺(tái)機(jī)組及負(fù)荷，對(duì)山西電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成惡劣影響。

對(duì)于上述這一情況，繼電保護(hù)同行當(dāng)然是很清楚的，配備遠(yuǎn)后備保護(hù)的必要性也是不言而喻的，只是苦于當(dāng)時(shí)的繼電保護(hù)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一功能，再加上整定配合時(shí)間計(jì)算的繁瑣，所以截止到國(guó)內(nèi)大部分的網(wǎng)絡(luò)均以近后備原則配置。

運(yùn)行整定規(guī)程也是這樣講的“對(duì)于220 kV及以上電力系統(tǒng)的線(xiàn)路保護(hù)，一般采用近后備保護(hù)方式，……。有條件時(shí)可采用遠(yuǎn)后備保護(hù)方式，……?！蔽蚁脒@樣做并不是說(shuō)我們的系統(tǒng)不需要遠(yuǎn)后備保護(hù)，或者說(shuō)是無(wú)關(guān)緊要，而是在技術(shù)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)，原因是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)后選擇性則無(wú)法保證。隨著微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，探討實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)主設(shè)備的遠(yuǎn)后備保護(hù)功能，減少惡性事故的發(fā)生幾率，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，是繼電保護(hù)研究的當(dāng)務(wù)之急。從另一個(gè)角度講，我們的220 kV及以上系統(tǒng)已配備非常完備雙套主保護(hù)及雙套阻抗或電流二段等近后備保護(hù)，那末我們的阻抗三段、四段的保護(hù)重點(diǎn)為何不放在遠(yuǎn)后備功能上呢，我想只要技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，應(yīng)該是大力提倡或要求的。

220 kV及以上主系統(tǒng)的主設(shè)備及線(xiàn)路保護(hù)已全部配備了雙套主保護(hù)和后保護(hù)，且配備雙直流電源和開(kāi)關(guān)雙跳閘線(xiàn)圈，已非常可靠，沒(méi)有必要再配置遠(yuǎn)后備保護(hù)。我個(gè)人認(rèn)為，在我們還沒(méi)有能力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備功能的情況下應(yīng)是可行的，因總不能一味追求遠(yuǎn)后備功能而喪失繼電保護(hù)的選擇性和安全性，我們過(guò)去也一直是這樣做的。但隨著微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，若能在保證保護(hù)的選擇性和安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)下一級(jí)變電站變壓器的遠(yuǎn)后備功能，為什么不應(yīng)該提倡呢"sup--normal" data-sup="2" data-ctrmap=":2,"> [2] 。

綜合上述分析，并結(jié)合國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)技術(shù)水平，提倡或要求220 kV及以上主網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的電力設(shè)備及線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，應(yīng)盡早制定相關(guān)技術(shù)反措或開(kāi)展試點(diǎn)工作，以進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高預(yù)防大面積停機(jī)、停電事故發(fā)生的防范能力 。2100433B

電力系統(tǒng)保護(hù)分為主保護(hù)和后備保護(hù)。主保護(hù)是指能在全線(xiàn)范圍速動(dòng)的保護(hù)。后備保護(hù)是指作為主保護(hù)的后備，不能在全線(xiàn)范圍速動(dòng)，要帶一定的延時(shí)，當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)就是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰的電力設(shè)備或線(xiàn)路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)，如變壓器的后備保護(hù)就是線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備。近后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線(xiàn)路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)，如線(xiàn)路的零序保護(hù)和距離保護(hù)就是相互后備的。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程及整定規(guī)程要求電力系統(tǒng)的電力設(shè)備及線(xiàn)路都必須裝設(shè)完備的主保護(hù)。在220 kV及以上電力主網(wǎng)系統(tǒng)中，主保護(hù)及近后備保護(hù)已經(jīng)配備的非常完善，在絕大部分故障情況下均可以滿(mǎn)足快速切除故障的要求。但在某些特殊的工況下，如某變電站在直流電源故障、開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)缺陷等情況下變壓器低壓或中壓側(cè)故障，有可能造成該變電站無(wú)法切除故障的情況。1998年7月20日山西新店變電站發(fā)生的7. 20事故就是這樣一次慘痛例證。類(lèi)似的事故全國(guó)還發(fā)生過(guò)多起。

這些事故的發(fā)生均屬于系統(tǒng)遠(yuǎn)后備保護(hù)功能不完善所致。由于早期繼電保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)手段的限制，遠(yuǎn)后備保護(hù)在我們多數(shù)的系統(tǒng)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，隨著微機(jī)技術(shù)及繼電保護(hù)原理和實(shí)現(xiàn)手段的飛速發(fā)展，我們是否也應(yīng)該發(fā)揚(yáng)與時(shí)俱進(jìn)的精神，提倡或要求實(shí)現(xiàn)對(duì)下一級(jí)變電站被保護(hù)設(shè)備特別是變壓器設(shè)備的遠(yuǎn)后備保護(hù)功能，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性 。

實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備或線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備保護(hù)的主要技術(shù)難題，就是如何既能檢測(cè)到下一變電站變壓器低壓側(cè)故障，又不使保護(hù)在重負(fù)荷情況下誤動(dòng)，系統(tǒng)故障時(shí)有選擇性切除，不能越級(jí)跳閘。實(shí)質(zhì)上也就是遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度和選擇性問(wèn)題。

遠(yuǎn)后備保護(hù)關(guān)于遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度

我們首先討論靈敏度問(wèn)題，過(guò)去的線(xiàn)路保護(hù)原理及動(dòng)作特性一般多為圓特性，變壓器低壓或中壓側(cè)故障時(shí)，由于變壓器阻抗較大，裝在上一級(jí)的阻抗保護(hù)較難區(qū)分是故障阻抗還是負(fù)荷阻抗，電流保護(hù)就更難區(qū)分是故障電流還是負(fù)荷電流了。微機(jī)保護(hù)不同，可以用微機(jī)實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)特性，包括四邊形特性，圓加四邊形特性，負(fù)荷限制特性等，必要時(shí)是否還可以采用拋圓、拋四邊形特性、負(fù)序阻抗等特性，總之，應(yīng)可以利用改變繼電器特性來(lái)區(qū)分是負(fù)荷還是故障。我想只要我們提出要求，各繼電器生產(chǎn)廠家很快就能推出滿(mǎn)足要求的產(chǎn)品。

正在運(yùn)行的繼電保護(hù)產(chǎn)品在某些方面已經(jīng)能滿(mǎn)足我們的要求，如南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-901, 902系列超高壓線(xiàn)路成套保護(hù)裝置設(shè)有負(fù)荷限制特性。國(guó)電南自生產(chǎn)的PSL-600系列數(shù)字線(xiàn)路保護(hù)裝置的阻抗繼電器為四邊形特性，電阻分量可獨(dú)立整定，等等，還有很多廠家及型號(hào)的繼電器是可以區(qū)分故障和負(fù)荷的，那么只要繼電器能區(qū)分出是故障還是負(fù)荷，整定計(jì)算時(shí)阻抗繼電器就不用躲負(fù)荷阻抗了，靈敏度將會(huì)大幅度提高。這樣，靈敏度問(wèn)題是否在大部分的系統(tǒng)就可以解決了。

對(duì)于繼電器如何區(qū)分是故障還是負(fù)荷，除了上述通過(guò)繼電器的阻抗特性來(lái)區(qū)分外，我想是否還可以利用繼電器檢測(cè)到的阻抗角的不同來(lái)區(qū)分。因據(jù)中華人民共和國(guó)能源部《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定：220 kV及以上系統(tǒng)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)在0. 95-1之間，35-110 kV應(yīng)在0. 9-1之間。對(duì)于我們討論220 kV及發(fā)上系統(tǒng)，最小功率因數(shù)下負(fù)荷阻抗角僅有±18. 2°，而故障時(shí)阻抗角應(yīng)在70-85°之間，考慮一定故障電阻，一般也在500以上。應(yīng)用這一原則，在微機(jī)保護(hù)加以區(qū)分應(yīng)是很容易的事情。對(duì)于重負(fù)荷線(xiàn)路，由于負(fù)荷電流的影響，可能使短路阻抗角減小，但也不會(huì)小于18. 2°，可以設(shè)置一個(gè)合理的動(dòng)作邊界加以區(qū)分，另外，再配合合理的繼電器特性。經(jīng)過(guò)合理的整定，在大部分主網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)該也是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)的，起碼實(shí)現(xiàn)中壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)應(yīng)沒(méi)有問(wèn)題。如繼電器能區(qū)分短路阻抗和負(fù)荷阻抗，檢測(cè)到變壓器低壓側(cè)故障應(yīng)是可能的。對(duì)于低壓側(cè)故障確實(shí)沒(méi)有靈敏度的特殊系統(tǒng)，遠(yuǎn)后備保護(hù)范圍可以考慮只伸到中壓側(cè)?？傊?，目的是盡可能地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備，后備的范圍大一點(diǎn)，我們的系統(tǒng)就多一分安全，而不是有條件時(shí)才采用遠(yuǎn)后備。

遠(yuǎn)后備保護(hù)關(guān)于遠(yuǎn)后備保護(hù)的選擇性

關(guān)于遠(yuǎn)后備保護(hù)選擇性問(wèn)題，由于我們過(guò)去的計(jì)算手段較落后，分析確定一個(gè)較復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間配合關(guān)系較困難，特別是阻抗三段（四段）伸到變壓器低壓側(cè)或中壓側(cè)后，保護(hù)范圍很大，整定起來(lái)則更困難。全是在計(jì)算機(jī)上用軟件計(jì)算，不存在計(jì)算問(wèn)題。另外很多220 kV系統(tǒng)都是開(kāi)環(huán)成區(qū)域網(wǎng)運(yùn)行，需配合的級(jí)數(shù)不會(huì)太多，經(jīng)計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)中其它線(xiàn)路故障時(shí)本端測(cè)量阻抗沒(méi)有靈敏度的阻抗三段（四段），時(shí)間不需要配合。同時(shí)再適當(dāng)縮小時(shí)間級(jí)差，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的電力設(shè)備及線(xiàn)路有選擇性的遠(yuǎn)后備應(yīng)是可行的 。