冶金行业微机继电保护经验介绍
讲座：胡大良，上海申瑞电力科技股份有限公司
整理：王　曼，上海申瑞电力科技股份有限公司

1 冶金行业供电系统与电力系统的不同点

　　冶金行业中的供电系统，有其自身的特殊性，与普通电力供电系统相差很大。根据对冶金行业供电系统的分析，我们总结出来了“六多一特殊”的系统特性。

• 馈出线多。电力系统中一般情况下一条母线只挂近十条馈线，而冶金行业供电系统中则可能挂的馈线多得多，因此，母线管理相对复杂。
• 开闭所多。同一电压等级下挂开闭所多，各开闭所规模也较电力系统大；
• 谐波多。冶金行业存在很多整流设备，这些设备在运行时，都会造成丰富的谐波。
• 智能设备多。存在微机保护、整流设备、PLC设备等，这些设备之间有接口问题。
• 电动机多，并有部分同步电机。电动机冲击电流大且频繁，起动电流大，负荷波动大。
• 母线分段多。在同一电压等级中，电力系统一般是两到三段母线，而冶金行业中四段、五段、六段都会出现；
• 备自投要求特殊。在冶金行业中带有很多电动机，对可靠性要求很高。再加上冶金行业供电系统结构复杂，对备自投要求很特殊；

　　我们公司在历年与冶金系统的接触下，在继电保护方面有一些自己的心得和经验。本文总结了一些遇到的问题，并介绍了所用的解决方法。

2 近几年遇到和解决的问题

2.1 中低压超短线路的快速保护
　　在冶金系统中，经常可以碰到低电压等级的短线路，这种线路长度为500m-2km不等，各线路往往带一个开闭所，从变电站低压侧受总到最终负荷点需要安装3-4级保护（一般设终端、开闭所、变电站出线、主变后备四级），。见图2.1系统图所示。由于线路太短，首、末端短路时故障电流无明显变化，一般只能靠时间上来满足保护的选择性。由此带来严重故障无法快速切除，易引发开关爆炸、母线扭曲，变电站停电、起火等等（即所谓的“火烧连营”），造成事故扩。

　　对于重要短线路保护，在高压电力系统中，往往配有高频闭锁方向保护、高频距离保护或光缆构成的分相差动保护。高频闭锁方向保护是由收发信机和高频方向保护构成的；高频距离保护是由收发信机与距离保护共同构成的；分相差动是由光端机、光缆、和分相差动保护构成的。这些保护设备的原理是通过对两端电量进行交换、比较、逻辑计算后，最终决定是否动作。这些保护一般作为高压短线路的主保护，动作选择性和灵敏度都很高，一般无需与其它级保护配合，但造价也很高。

图2.1 系统接线图

　　对于冶金供电系统的低压短线路中，我们认为，对时限的要求可以适当放宽，但造价应该低廉。鉴此，我们借鉴了高频闭锁方向保护思路，研发出一种导引线方向纵联保护装置。参见图2.2的示意图。

图2.2 导引线方向纵联保护示意图

　　线路两端各装设短线路方向纵联保护J1、J2，主保护为各侧的方向保护。当方向保护起动后检到本侧的反向故障时，就向本侧发闭锁信号，并通过继电器重动后，经导引线同时传送到对侧，两侧收到保护闭锁信号后，立即闭锁保护出口逻辑；当两侧保护均未收到闭锁信号时，经短延时后确认为区内故障，保护动作切除本线路。这种保护配置方式，完全不同于传统需传输综合电流量的导引线纵差保护，传统导引线纵差保护由于需向对侧传输模拟量，而模拟量的传输涉及到阻抗匹配、衰减系数和抗干扰等要求，对导引线电缆规格和施工要求均很高。而我们采用的新型导引线方向纵联保护，由于仅向对侧传输高压（AC220V或DC220V）数字闭锁信号，因而对导引线选择和施工无特殊要求，只需在两侧间铺设一条普通的四芯屏蔽电缆，并保证接触良好即可。该系统在单电源或双电源下区内故障时，可保证0.1－0.15秒内切除故障。而区外故障时，由于反方向元件能及时闭锁两侧保护，使保护不会无选择性动作。因这种保护配置方式能及时切除短线路故障，在时间上减少一级保护的配合，使母线故障快速切除成为可能。

　　此外，该保护装置除了带有作为主保护的方向纵联保护外，还自带了可作为后备保护的复压闭锁过流元件。在运行中，也可以有选择地投入过流元件。也就是说，安装了这种保护方式的线路，除了传统的多时限多阶梯配合方式外，增加了快速纵联保护作为线路的主保护。

下一页