分析数字化变电站继电保护优化配置

分析数字化变电站继电保护优化配置

杨寅

（江苏省金智科技股份有限公司211100）

摘要：我国数字化变电站的应用范围越来越广，在方便人们生活的同时，也使变电站的工作效率以及工作质量得到了显著提升。为使国家电网的正常运行得到保障，就需要做好继电保护工作，改良原有落后的工作方式，对变电站进行革新，优化配置数字化变电站继电保护。

关键词：数字化变电站；继电保护；优化配置

在数字化变电站迅猛大发展背景下，对其进行优化配置显得尤为重要。在供电系统中应该采取积极有效的保护措施，以避免故障产生的可能性，同时为故障产生时的及时救援打下坚实的基础，保证电力系统的安全可靠性。为了能够维持国家的可持续发展，对变电站数字继电保护进行优化配置，是现阶段社会发展的要求，也是变电站发展的必然趋势。

一、数字化变电站的概述

数字化变电站和传统变电站信息的应用模式是完全不同的，而这个也是两者之间最大的区别所在。数字化变电站在各项电子信息技术的高速发展的前提之下，在进行信息的采集、传输、处理等方面皆是运用了数字化技术。有效的将传统模式的消极影响降低到最低，从客观上减少了工作人员的劳动量，加大了保护力度和有效性，同时也提高了效率。为了实现变电站信息共享和互操作化的目的，数字化变电站在IEC61850的基础上，由电子互相感应器、智能开光等组成的智能化一次设备以及网络化二次设备分层构成。它的作用主要包含四个方面：第一，反应电气量信息；第二，规整统一信息；第三，达到信息共享；第四，实现网络通信的操控。

二、数字化继电保护系统的特点

2.1元件众多

在传统变电站中不存在的例如合并单元、交换机以及智能终端等元件，数字化变电站继电保护系统中都有，这些元件虽然给系统保护作用的充分发挥提供了一些帮助，但是也在一定程度上影响着保护系统的可靠性。例如电子式互感器，其运行的原理以及结构都与常规的互感器不同，此种互感器的种类较多，原理也大不相同，通常无法有效的控制其运营情况，这些现象的存在大大增加了可靠性研究的难度。

2.2结构复杂

近年来，随着科学技术的快速发展，以太网传输方式已经完全取代了之前采用的点对点的传输方法，同时，之前单一的拓扑结构也已经被由交换机构成的网络取代，使得变电站继电保护系统的复杂程度越来越高。由此可以看出，交换机接线方法通常是决定整体变电站继电保护系统信息通路可靠性的关键。

2.3信息的网络化传输

一般情况下，报文式的网路通信形式都会存在一些可靠性较低的或者是可靠性为零的因素，进而引发网络风暴、丢包等现象。此情况使得一些新型技术在数字化变电站运行中得到了较好的运用，例如优先级队列技术等，可保证变电站网络的可靠传输。

三、数字化变电站继电保护的装置分析

3.1继电保护

我国的现有的电力系统的继电保护主要有4个基本的要求，即：选择性、灵敏性、速动性以及电力的可靠性。其中，与继电保护系统有关的就是选择性以及灵敏性，而速动性以及电力的可靠性就与GOOSE有关。在条件相同的一次以及二次的设备之下，数字化变电站的机电保护和传统的保护接点采用直接跳闸的方式相比较而言，其主要采用的GOOSE报文需要经过网络经信息发送给智能的操作箱，这样的方式无疑会增加了中间的环节，使得保护的总动作时间延长，但是，其保护的关键在于，这段延长的时间是够可以稳定地控制在相关的时间范围之内。数字化变电站的继电保护采用了GOOSE之后，继电保护系统可以通过网络来进行跳闸以及相互的启动和闭锁信号的传输。这样，和传统的回路方式相比的话，其可靠性就主要体现在网络是否可靠以及运行和检修以及扩建是否安全之上了。

3.2分布式的保护

继电保护的主保护主要由保护装置来提供，这一保护装置是多功能的，保护装置的功能以及用户选择的保护逻辑会确定保护元件以及保护的逻辑。后备保护的选用主要是取决于系统的元件或者是一些设备的重要性，可以选用近后备或者是远后备的原则，在高压输电的网络系统中，一般是采用两套主保护的方案。在变电站内，其中唯一要集中来进行保护的设备主是母差的保护，由于局域网都采用的是分布式的保护应用，所以，我们可以利用保护装置中IED方向的检测功能来构成对于新型的母线保护的方案。

分布式的保护母差的方案主要依靠于GOOSE信息传输的中机制对等的通信方式，检测的过程是要沿着小于1周波的快速方向来进行检测。如果，信息表示为反向故障或者是没有故障，而且也没有任何的判别正方向的故障，那么母线的保护元件就可以判断为母线产生了故障，就要向所有的这一母线上的元件发送跳闸的命令信号。我们为了保护所有IED有充足的时间去判断故障点和故障的原因，就需要一定的时延。在这样的应用模式下，所有连接在母线上的IED都可以作为信息的发送一端，间隔层中的计算机或者是可以进行编程逻辑的控制器PLC都可以作为信息的接收一端。

四、继电保护优化装置分析

4.1数字化集成的保护优化分析

系统性的保护优化配置主要是在IE、数字化的一次设备和上文中提到的网络的二次设备应用的基础上所形成的一种保护的优化配置方案。这一方案通常采用的方法是双重化的优化配置方法，两个系统可以单独进行工作，也可以一起工作运转，达到相辅相成的效果。其实，这两种配置并没有什么区别，而且两者的工作原理也几乎是一样的，两种的配置操作比较简单、分析也比较全面，同时还是全面保护方案的最基本的依据。虽然，数字化的保护优化装置有较多的优点，分析问题以及信息的共享也能够较为准确和迅速，但是，其中还存在着缺点。经过技术的改进，系统性的保护优化装置已经达到了多个方案一起使用的目的。这样的优化装置与一般的保护优化的配置方案相比较，其网络的结构比较简单。而且也非常容易操作，装置的设备也很简单，但即使是这样的情况，对操作的技能有着更高的要求。因此，在进行实际的操作中，我们还是要选取那些拥有高技能以及高水平的专业的操作人员来进行操作。

4.2110kV电压保护的优化装置

110kV电压是我国目前大部分的变电站额定的工作电压，所以，在进行保护方案的确定时，在每个工作环节中，都要重视额定的电压的配置。在进行配置时，要根据确定的目标来进行优化，对于额定的电压进行保护的时候，应该根据实际的情况来进行操作。在不同的地区，也要根据当地的配电设备、配电技术和经济的发展等情况来进行绝体的操作，根据这些因素来确定适当的保护优化的配置方案。

结语

随着人们生活水平的不断提升，对于电力资源的需求量也在逐渐提升，这样就需要将可靠的电力资源为人们的用电需求提供出来。尽管数字化变电站的出现，大大地弥补了传统变电站中的不足支撑处，但是，一些新的设备和技术的出现，也为当前的继电保护工作带来了新的挑战，因此，在这样的背景之下，提升智能电网继电保护的可靠性，是当前一项非常重要的工作。

参考文献：

[1]杨艳，常笑，朱德军.数字化变电站的应用研究[J].中国科技博览，2015

[2]马同新.电子式互感器在数字化变电站中的应用及前景研究[J].无线互联科技，2015.

[3]熊楠.探讨数字化变电站继电保护的关键技术[J].电工技术：理论与实践，2015.

作者简介：

杨寅1986.10.30，男，江苏省南京市鼓楼区，汉，硕士，工程师，控制理论与控制工程，江苏省金智科技股份有限公司。