有关智能变电站中的继电保护配置研究

有关智能变电站中的继电保护配置研究

邓立群

（内江职业技术学院641100）

摘要：智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。在智能变电站的发展进化中，继电保护从之前的模拟式保护发展到了现今的数字式保护模式。智能变电站中智能化一次设备以及网络化二次设备，使各个电气设备能够达到信息共享和交互性操作。

关键词：广域保护；过程层；继电保护；优化配置；智能变电站

摘要：随着电力事业的发展，智能变电站的地位日益凸显。其能有效的提高电力系统运行的安全性和稳定性，而且对提高电力系统供电效率和质量也具有极其重要的意义。与此同时，智能变电站继电保护配置的重要性也越来越体现出来，本文通过对智能变电站继电保护配置的深入分析，旨在有效提高智能变电站运行的安全性和可靠性，为智能电网建设奠定良好的基础。

一、智能继电保护的元件保护和广域保护

智能电网的迅猛发展，给智能变电站继电保护配置带来了挑战和机遇，研究和提升智能继电保护配置主要从硬件和软件两方面入手，硬件是指研究智能继电保护配置的元件保护，软件是指继电保护配置中的广域保护系统。

1）智能继电保护配置的元件保护。①主设备保护。继电保护装备的主设备保护应该注意保护变压器，变压器保护的重点仍然是识别励磁涌流，研究和发现变压器故障计算新原理仍是保护研究的重心。②线路保护。智能继电保护的线路保护分为交流线路保护和直流线路保护两方面：在远距离保护下，交流线路易受到高电阻接地影响，回避负荷能力差，在系统震荡时发生短路，同时在同杆架设双回线中，因为电气量范围限制、零序互感和跨线故障等原因，交流线路故障测距误差大甚至是选相失败；在直流线路中，主保护行波保护仍受行波信号不确定影响线路端口非线性元件的采样率、过度电阻、动态时延的限制。这些问题都需要进一步的研究和改善。

2）智能继电保护配置的广域保护。广域电网保护是指在智能变电站一级配置数字化和二级配置网络化的前提下，把整个电力网络看做一个整体，利用全球定位、网络通信、实施监测、分析判断等技术，选择最适合的方法控制或隔离发生故障的设备。广域保护融汇电力系统多点、多角度信息，运用微型处理器对信息进行精确判断分析，对故障做出快速、可靠和精确的隔离或切除保护。可以在故障出现并隔离后，系统依据现实做出自我调整以期实现电力系统安全稳定运行，防止大范围连锁故障出现。

二、智能变电站的继电保护配置（过程层、间隔层和站控层）

1）过程层。在过程层中以交换机作为核心的设备，通过快速跳闸装置来对继电进行保护。过程层中还包括合并单元、接口设备和智能终端。在具体运行过程中，过程层会对电气量进行监控，利用网络方式来实现信息的传递，而且还能够检测运行状态下的隔离开关、断路器和变压器等设备的参数，对执行和驱动进行有效的损伤控制。比如变压器保护配置由油枕、吸湿装置、变压器安全气道、气体继电器、变压器净油器及温度测量设备构成，具备管控、保护、检测及通信等性能，为组成智能配电拒的最佳单元，其内安装个由许多标准保护系统组成的保护库，能对一次设备电流电压在一定范围内可以取任意值和开关量的完整有较好的采集能力，该过程层应用分布式部署，具备全面的差动保护性能，应用在集中加装与后备保护配置。

2）间隔层。间隔层作为过程层和站控层的过渡层，其有着承上启下的作用，具有对设备进行保护和控制的重要作用，能够控制间隔层数据的采集及命令发生的优先级别，能够对同一期或是其他的控制进行有效的保护，实现了通信功能的承上启下。该层次设备主要表现为以下功能：①开展对一次设备保护控制功能；②采集汇总本间隔过程层实时数据信息；③推进本间隔操作闭锁功能；④对统计运算、数据采集及控制命令的发出具有优先级别的控制；⑤开展操作同期及其他控制功能；⑥实施承上启下的通信功能，也就是说同步骤高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。在此基础上，上下网络接口具备双口全双工方式，从而保证网络通信的可靠性，有效提升信息通道的冗余度。

3）站控层。站控层主要以主机、运动装置及规约转换器等几部分构成，具有非常重要的作用。站控层能够汇总全站的数据信息，而且还能够实现数据库的实时更新，将所收集到的信息向监控中心进行传递，可以将信息向间隔层和过程层进行传递。而且站控层由于运行方式具有多样性，这就需要提前制定好方案，这样一旦系统发生故障，则能够及时对其进行切换，确保其处于整定的方案定值区中。

三、优化配置智能变电站过程层保护的策略

变电站层继电保护配置和过程层继电保护配置是电网系统中智能变电站继电保护主要的两个配置部分。变电站一次设备的实际情况是智能变电站过程层继电保护配置的主要依据。主保护配置过程层的快速跳闸是智能变电站过程层继电保护的主要方式，对过程层进行母线差动保护、变压器差动保护、线路纵联保护等都属于此。为了提高智能变电站继电保护的稳定性，可以简化整个智能变电站的继电保护，把过程层的后备保护功能转变到变电站层集中保护装置的系统之中。

1）变压器差动保护。变压器的差动保护部分使用变压器差动保护，然后在变电站层的集中保护装置中安装其后备保护部分。智能变电站过程层变压器差动保护设置实现差动保护的主要方式为：首先单独安装非电量的保护部分，然后利用电缆线路将其与变电站的断路器连接起来，若电路器跳闸，则光缆线路就会把这个命令传输给全站式网络线路，之后就会对整个变压器实行差动保护。

2）过程层线路纵连保护装置。线路纵连保护系统是智能变电站对其过程层线路实行保护的主要方式。线路纵联距离保护和线路纵联差动保护是两种对智能变电站过程层进行线路纵联保护的方式，变电站过程层线路的主保护部分是线路纵联保护。变电站层的集中式保护装置设置了过程层线路的后备保护部分。过程层线路纵联保护包括三分之二接线和单断路器两种纵联保护方式。

3）其它过程层继电保护部分。智能变电站过程层的继电保护不只有上述两种保护装置，还有分布式通信保护、母线差动保护、同步采样保护、电抗器保护等多种保护装置，这些保护装置共同发挥作用，达到对整个智能变电站过程层进行继电保护配置的目的。

四、小结

综上所述，本文主要对智能继电保护的元件保护和广域保护进行概述，并进一步探讨了智能变电站的继电保护配置和优化分析。总之，随着智能变电站的飞速发展，要求继电保护实现越来越高的信息化和智能化。因此，我们必须在对电网运行的实际需要进行深入分析的同时，尽量采取高信息化、高智能化的继电保护措施。

参考文献：

[1]王小宇.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].科技创新与应用，2014，08.

[2]李锋，谢俊，兰金波，等.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备，2012，32.

作者简介：

邓立群（1969.11-），女，四川内江人，四川理工学院本科，副教授，单位：内江职业技术学院，研究方向：电气工程