智能变电站二次继电保护装置的应用设计

智能变电站二次继电保护装置的应用设计

范家振

江苏海宏电力设计工程顾问股份有限公司， 江苏省南京市 211100

【摘要】：近年来我国社会发展水平不断提高，人们对电力的需求逐渐增大，在此背景下我国智能电网发展迅速并且已经取得了一定成就。在智能变电站中，二次继电保护装置是最为重要的组成部分，为智能变电站稳定供电且兼容其他设备提供有效帮助。基于此，本文对智能变电站二次继电保护装置的构成与应用进行分析，并提出二次继电保护装置的设计要点内容，以期为电力行业相关工作者提供参考。

【关键词】：智能变电站；二次继电保护措施；应用设计

引言

随着人们对电力质量和效率需求的不断提高，有关人员着力对变电站的优化进行研究，智能变电站应运而生。智能变电站相对于传统变电站而言，在智能化、自动化方面有显著提高，有效减少变电站日常工作所需的人力资源，同时降低变电站工作的难度，并且在工作效率上远超传统变电站。智能变电站在应用范围上有明显增加，为智能电网的建设打下了坚实的基础，工作人员能第一时间发现智能变电站运行过程中所出现的故障信息，并及时进行解决预处理，二次继电保护作为智能变电站中最重要的组成部分，对其应用设计进行分析有助于促进智能变电站稳定运行。

一、智能变电站二次继电保护装置构成分析

智能变电站是一种相较于传统变电站而言更加可靠、智能、环保的设备，可以自动实现电力信息采集、测量、控制、监测等功能，并且根据使用者需要对电网实现自动控制、智能调节、分析决策等高级功能。与传统变电站系统结构相比，智能变电站的整体性与工作效率更高，并且在系统参数和基本元件方面更加标准化，在满足电力系统相关规范的同时，可以为使用者提供更加高效的智能服务。智能变电站中的继电保护装置具有突出优势，可以有效管理变电站的电能，提高信息数据传输效率，实时监控并分析电网系统的实际运行情况，对电网建设起着关键性作用。

二、 智能变电站中二次继电保护装置的应用

现阶段，我国电力设备和电力市场整体均朝向智能化方向发展，智能电力逐渐普及，变电站由传统连接方式转变为光纤电缆连接，这种连接方式可以提供模拟形式传输信号，同时对二次继电保护回路造成一定影响。

（一）非断电设备

非断电设备所指的是在智能变电站的二次继电保护中，基于不断电状态对单线间隔进行保护的设备类型。在对智能变电站二次继电保护装置线路进行安全设计的过程中，需要充分考量断电情况，在开展设备试验后再实施线路保护操作。首先取下线路光纤口，然后利用相应的数字化设备，直接从中收集信号数据，对于通用对象的试点信号应直接从变电站测试接口收集信号数据。这些智能变电站的设计都会在二次继电保护过程中影响非断电设备的运行^[1]。

（二）单间隔设备

在工作人员定期检修线路的过程中，需要停止部分设备的运行，即称为单间隔设备断电情况。在间隔线路中，工作人员为检查设备维修状态，应投入智能变电站检修状态压板，并且采用母线保护装置，在合并单元中收集相应信号数据。在利用智能变电站系统设计操作压板，对母线形成有效保护。加强变电站智能设计可以有效提高设备检修质量，对二次继电保护装置形成有效维护。

三、智能变电站二次继电保护装置设计要点

在传统变电站工作过程中，二次继电监控装置与二次继电保护装置通常独立存在并分开运行，但在变电站逐渐趋于智能化发展的过程中，二次继电保护策略也在不断发生变化，将互联网技术、信息技术以及计算机技术融入其中，形成以继电器保护体系为主的新体系，将监控与保护相结合，形成保护测控装置并投入实际应用，目前智能变电站中二次继电保护装置的设计要点如下：

（一）继电保护系统编制

近年来我国科学技术不断创新发展，微电子技术得以研发，并在继电保护装置中得到有效应用，促进我国电力系统朝着自动化、智能化方向产生变革。但利用微电子技术所制造的继电保护装置与传统装置仍存在一定差异，电压输入输出等方面的数值无法统一，装置运行不够规范，可能影响继电保护装置日常稳定运行，对继电保护装置的管理工作带来不便。为此，我国有关电力部门和电力企业高度重视这一问题，正确分析并深入理解了继电保护工作的重要性，对此进行深入研究后提出多个应对策略与解决措施，有关设计人员基于我国已经出台的GB/T14285-2006《继电保护及安全自动装置技术规程》，将企业标准整合并进行优化，初步实现科学配置、合理优化的目标，并实现了有效应用，为继电保护技术的研发与系统配置打下坚实的基础。

（二）继电保护配置与组屏方法

继电保护装置在实际应用中，有关于配置、组屏方法和相关技术都可以在有关资料中找到，本文中所指的智能变电站继电保护装置通常与标准装置之间存在一定差异，因此需要制定专门的配置与组屏策略。

1、220kV母线保护和断路器失灵保护

通过对传统的变电器继电保护装置进行分析，可以得知变电站继电保护器在运行过程中直接受到失灵、误动等原因的影响。当电流判别出现误差时，则会导致失灵问题出现，继电保护装置此时无法发挥其作用做出有效操作，不利于电力系统整体稳定运行。此外，继电保护装置在实际应用中常常遇到开关未及时跳闸的问题，导致出现大规模断路。断路器失灵保护容易被误启动并开入回路，从而出现误动作，影响变电站稳定变电工作。因此需要明确失灵最终跳闸应判电流的原则，由失灵保护实现失灵电流的判断，确保失灵保护稳定发挥作用。

1、220kV线路重合闸

母线保护中包含220kV断路器失灵保护以及失灵电流判别功能，因此在二次典型设计中，无需额外配置单独的断路器辅助保护装置，而是为每套220kV线路保护装置配置重合闸功能。另外，为简化回路，确保两套保护系统独立存在，二次典型设计中应让两套重合闸分别保护起动和断路器控制状态，不再采用传统的两套重合闸相互闭锁方式。为此，每套线路保护装置和该线路的重合闸需要同时进入运行状态并同时退出，若仅需要一套重合闸的情况下，另一套重合闸的闸压板应保持断开^[2]。

（三）继电保护装置实施要点

1、220kV及以下变压器保护设置

智能变电站中所采用的220kV变压器通常为三相式三卷变压器，需要有关技术人员按照操作需求与技术要求对其添加瓦斯与差动保护等配件，在高压侧安装复合电压闭锁过流保护；在中压侧安装零序方向过电流保护、间隙保护；低压侧安装复合电压闭锁过流保护。将各侧的过流保护综合起来，能够体现出变压器内部的各类故障情况，形成有效的继电保护系统。

2、与通信专业进行协调

变电站系统保护和通信专业的要求存在一定差异，应结合二者内容进行协调与统一，具体协调内容分别体现在以下两个方面：第一，若线路小于50km的情况下，可以优先选择使用双光缆结构；若同塔双回线路，且不具备迂回光缆路由的情况下，也应当有限架设双光缆结构。第二，若一回线路的纵联保护上选择了两套通信专业光端机，则也应当采用两套分别独立的光通信设备传输信息。

结束语

我国电力系统发展过程中，智能变电站发挥着重要作用，变电站中二次继电保护直接影响着智能变电站是否能稳定、安全地长期运行，为此，在设计二次继电保护装置时，应做好系统编制工作，并严格按照相关的配置与组屏办法进行继电保护装置安装，从而维护智能变电站稳定运行，减少电力事故发生的可能性，为人们生产、生活提供优质、稳定的电力输送，推动智能变电站不断发展，加快我国电力企业的发展步伐。

【参考文献】：

[1] 谢杰.智能变电站中二次继电保护稳定控制系统应用设计[J].通讯世界,2020,27(03):139-140.

[2] 倪伶俐.智能站设计在变电二次继电保护中的作用[J].技术与市场,2021,28(09):104-105.