智能变电站继电保护优化研究

智能变电站继电保护优化研究

刘薇

国网冀北电力有限公司承德供电公司，河北省 承德市 067000

摘要:在国内现代化建设步伐不断加快的时代背景之下，智能电网建设已经成为了我国电力事业的重要发展方向，且智能变电站的建设与改造都已经在国内部分区域实现了大范围普及。本文从智能变电站的继电保护入手，在结合笔者实际工作经验的基础之上，通过对其配置原理等的分析，从过程层以及变电站层保护配置两方面对智能变电站继电保护的优化配置进行了简要阐述，以期能够为业界同仁继电保护配置优化工作的开展给以一定的理论参考。

关键词:智能变电站:继电保护:优化配置

近期以来，伴随着我国经济实力与科学技术水平的大幅度提升，电子信息技术在国内各行各业中已经得到了普及应用，有效推动了生产力与社会经济的发展。而就信息技术在电网中的应用来看，有效提高了电网的智能化水平，为其供电环节的安全性与稳定性提供了充分的技术保障。而依托于信息技术在电网中的应用，智能变电站建设步伐不断加快，为进一步提高其供电系统的安全性指标，必须对智能变电站的继电保护装置进行优化，以此从根本上保障继电保护装置的工作性能。

1变电站继电保护装置概述

就以往变电站所广泛使用的继电保护装置来看，其与测控装置等各类电气元件多以二次电缆进行连接，主要可将其分为间隔层与站控层，自动控制系统的结构相对较为繁复，且难以实现对故障点的自动监控，稳定性较低。另外其继电保护配置大多较为固定，难以实现对各类电路问题的灵活处理。而由于其配置结构较为固定，所以在电缆接线模式往往难以进行灵活连接，且一旦出现部分结构的重新设计安装，就需要对整个变电站系统进行大范围优化，工作量极大。 而就智能变电站来看，由于其主要由智能化一次设备与网络化二次设备共同组建，以1EC61850通信规范为依托，可以有效提高各电气设备之间的交互性。另外智能变电站能够以电子互感的方式实现对变电站中设备运行资料的监控，可以以数字化的方式实现信号传送，不需要以二次电缆进行连接，所以信息传递的稳定性与安全性相对应传统变电站都极为优越，所以与其相关的继电保护性能也将得以大幅度提升。

1.1电子式互感器

电子式互感器是一种将正比于被测量的电压、电流等传输给测量仪器的装置。与传统互感器相比，它的绝缘结构更为简单，且没有采用油这类易燃液体进行绝缘，因此能够从根本上避免火灾、爆炸等危险，提高整个继电保护系统的安全性。另外，电子式互感器所采用的连接线缆为光缆，而非传统的电缆，这种改变也直接避免了互感器在运行过程中出现电磁饱和现象，有利于提高测量的准确性。

1.2合并单元

合并单元是一种随着电子式互感器出现而出现的元件，它的主要功能是将电子式互感器所收集的信息进行采集和合并，并通过格式化处理，将所采集的数据以特定的格式传递至保护装置。合并单元直接替代了保护装置与互感器之间复杂的连接工作，能够最大限度地实现二次设备之间的数据传输，同时还能够在很大程度上减少系统的运行成本。

1. 3智能终端

智能终端的功能是接收保护装置所发来的命令，并通过对命令的分析和对数据的处理，实现对断路器的开关控制。另外，它还能通过光缆的传输，将断路器中的信息上传到测控装置中，从而实现对断路器的远程监测。

1.4交换机

交换机的主要功能是通过建立信息通道和控制网络流量来实现对数据的有效交换。在智能变电站继电保护系统中，该元件的基本功能主要是通过以太网络实现的。该元件也在很大程度上提高了电网系统的稳定性。

1. 5同步时钟

不同于其他类型的变电站系统，智能变电站的信息和数据基本上是以网络通信的方式传输的，这种传输方式不仅加快了传输的速度，还能够在很大程度上提高信息传输的准确性和可靠性，设备与设备之间必须按照统一的时钟基准进行工作，因此设备中必须配备与之对应的同步时钟。

2智能变电站继电保护配置优化

为进一步提升变电站继电保护配置的自动控制能力，保障继电保护元件工作的稳定性，应当对其继电保护模式进行优化配置。而依托于当下的智能电网主要构架，可以将智能变电站分为过程层以及变电站层，其中前者主要是为了实现对一次电气设备的独立保护，应该根据就近原则将其安装在相关硬件设施的周围。而后者可借助集中式后备保护的方式，实现对广域电路运行稳定性的保障。

2.1过程层继电保护配置优化

数字化站过程层继电保护能够有效避免快速跳闸的问题，可实现对电路、变压工具等的差动保护。而在过程层继电保护配置优化的过程中，必须分清主次关系，简化对后备电气硬件设施的保护，尽可能对变电站的硬件结构构架进行优化。但是受到过程层保护独立性的制约，通常来说在设备集成之后，对每-一个开关元件，都需要以独立保护的方式进行分隔，以保证其相互之间不受干扰。

在线路继电保护配置优化时，过程层纵差、纵向距离应该为主保护。单向断路工具主要电路的继电保护应该以光纤通信与交流线路相结合的方式实现信号的传递，以此为主保护功能的实现打下基础。而在变压工具继电保护装置的优化配置时，应当选择分布式的方式进行构架，而其后备保护应该选择集中式的构架方式。另外非电量保护设备应该独立工作，以电缆接入的方式将其与断路电器元件进行连接，并且将其共同接入电网系统之中，以实现对跳闸指令的高效传输。而就分布式母差的继电保护来看，根据其结构的差异可将其分为有主站与无主站两大类，而该两者在保护装置配置的过程中都需要在每个电气元件电路的母线上配置电气保护装置。有主站的分布式母差继电保护应该与后台主机进行连接，进而通过电网系统的控制实现对各个电气元件运行参数的采集，继而根据其运作状态与功能运算下达相应的跳闸指令。

2.2变电站层继电保护配置优化

变电站层继电保护主要包括对站域以及广域网络等的后备保护，可以有效实现对近后备与远后备的保护。其中近后备的继电保护主要涵盖了对变电站中母线与直接出线的保护，而远后备继电保护则是对出线端母线及其对应线路的 保护。但就站域保护来看，数字化变电站选用1EC61850 规约进行信息传递，所以可以高效实现变电站中各类参数信息的快速交互，故在实现对近后备的继电保护中效率极高。而近后备的继电保护配置结构大多相互独立，依靠其间的逻辑性关系进行连接。可以将变电站中既有低频装置等的功能进行集成，以此在实现后备继电保护的同时，减少投入资本。而就广域网的继电保护来看，可以依托于区域内变电站间的信息，为其提供远距离的后备保护，进而在提高继电保护效果的同时，尽可能的对电路运作过程中的故障点范围进行缩减，并有效实现对故障线路的替换。同时还能够以离线定值整定计算方法为基础，结合变电站的运行模式对定值整定的具体手段进行设计，并将其继电保护切换到预定限制范围内，以此进一步提高保护效果。

2.3强化线路保护配置

对智能变电站的电力系统而言，线路保护配置发挥着至关重要的作用，一方面其能够对电力系统中的各级电压之间 的间隔单元实施有效的控制与保护，另- -方面还具备这通信监视、测量、保护以及控制等功能。在智能变电站的电力系统中，一般都是通过纵联差动的方式对大多数线路保护装置 实施有效保护，这种方式通常包括两种主要方式: (1) 后备 式: (2) 集中式。结合实际状况，合理使用这两种方法能够对智能变电站电力系统线路保护配置中的各种问题实施有效解决，确保各设备仪器能够正常运行，从而显著提高智能变电站供电的稳定性与安全性。

2.4增加继电保护硬件设施质量，减少端口

继电保护装置一般由多个模块共同组成，每一个模块都能对整个继电保护装置功能的正常发挥产生直接影响。基于此，增加继电保护硬件设施质量至关重要。通常可以从中央处理模块、模拟量输入模块、数字量输入输出模块以及电源供应模块入手，采取有效措施来提高这些基础模块的质量。不仅如此，尽可能简化设备结构，较少不必要的端口，这样就能够间接提高设备的可操作性，而且这也是智能变电站继电保护装置发展的必然趋势。

3结语

总而言之，在国内民生、商业及工业用电规模不断增加的市场环境之下，为保障智能电网的稳定运转，必须加强对智能变电站继电保护配置的优化工作，并结合当下电子信息技术与变电站实际运作方式制定合理的配置优化措施，以此全面提高继电保护的实际成效。

参考文献：

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[2]严支斌，智能变电站继电保护配置优化分析[J].通讯世界，2014(22):136-137.

[3]赵飞，论述智能变电站继电保护配置[J].黑龙江科技信息，2014(24):63.