淺談智能變電站技術及其對繼電保護的影響

摘 要：智能變電站作為智能電網重要支撐，對電網的繼電保護具有重要影響，本文在智能變電站概念理解下，介紹了智能變電站技術特征，分析了智能變電站的架構體系，并探討了智能變電站對繼電保護的影響。

關鍵詞：智能變電站 技術 繼電保護 影響

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0113-01

1 智能變電站及其技術特征

通過《智能變電站技術導則》可知，智能變電站涵義為：運用先進、低碳、環保及可靠的智能設備，使變電站符合通信平臺的網絡化、全站信息的數字化與信息共享的標準化等要求，并能自動完成有關信息的測量、采集、計量、控制及監測等功能，還可依據需求對電網的智能調節、實時自動控制與在線分析等高級功能給予支持，有效實現變電站間互動或者電網調度等的變電站。在ICE61850的標準下，智能變電站充分體現了設備智能化、網絡化、交互標準化與應用互動化等技術特征，其中，一次設備智能化作為智能變電站基礎建設，目前較多應用的是常規設備與智能組件所構成智能型的一次設備，像智能變壓器及智能斷路器等，具有真正意義的智能型一次設備并未投入運行，電子互感器與光纖網絡的應用，使得一次與二次設備間的數據交互實現了完全數字化，傳統意義上的二次回路被弱化，二次與一次設備間的通信連接所使用的是高速光纖網絡，有效實現了二次設備資源及數據共享，智能變電站設備間的數據通信執行ICE61850的標準，不同設備生產廠家均執行同一標準，有效簡化了設備安裝與檢修等流程。

2 智能變電站的架構體系

智能變電站結構并不是常規站間隔與主控設備的方式，它的邏輯構架可概括為三層兩網絡，三層為過程層、間隔層與站控層，兩網絡為過程層網絡與站控層網絡，主要在三層中間，如圖1所示。在智能變電站中，對繼電保護來說，過程層包含一次設備與之有關智能組件等，如隔離開關、變壓器、互感器及高壓斷路器等，其作用為采集數據、檢測各種設備的狀態，并控制命令執行等；間隔層主要包含各種監控設備與繼電保護等，其作用為實現各間隔設備監視、控制與保護等；而站控層主要由數據前置機、人機交互設備、工作站及服務器等所構成，其作用為傳輸整定值的召喚與修改，并錄波文件的傳送等，有效實現變電站集中控制。智能變電站中的繼電保護網絡所使用規則亦是ICE61850的標準，從模型上，將原來繼電保護裝置劃分成多個的邏輯設備，還劃分成采樣值處理、保護算法與跳閘回路等邏輯節點；從數據上看，詳細劃分了繼電保護的數據種類，并覆蓋了目前繼電保護的應用數據，擴展了數據種類方法；從通信協議看，其通信服務需要依照性能與類型對通信協議給予映射。與傳統變電站比較，智能變電站并不以裝置作為繼電保護的組織形態，而是以保護功能的模塊化作為組織形式，保護的分散或集中形式不再依賴裝置，主要取決自網絡性能與保護需求，使得繼電保護工作更為靈活，有效滿足了電網保護需求。

3 智能變電站技術下的繼電保護影響

3.1 數據信息與保護原理影響

從繼電保護內的數據信息角度看，智能型的變電站技術所帶來影響為下列方面，其一，電子互感器代替了電磁互感器，使得繼電保護元數據產生了很大變化，傳統電磁互感器中的一些算法與整定原則要重估與優化，電子互感器所帶來的數據延遲與同步等問題，給繼電保護也帶來了影響，要對其進行深入評估，在線性度、響應速度與頻帶寬度等方面優勢，會對繼電保護產生新算法與新源里；其二，在ICE61850的標準下，二次信息實施統一建模，讓繼電保護的數據處理與利用方法產生了很大變化，隨著ICE61850的應用，不同設備間的互通互聯及互換等，給IED設備及二次信息分離奠定了基礎，大量信息數據存儲挖掘，保護配置與雙重化，以及動態遷移組態等均帶來了新的保護組態與保護原理；其三，繼電保護的數據傳輸方法也發生了改變，由二次電纜連接變成了信息網絡傳輸，信息網絡傳輸讓跨間隔保護變得靈活簡便，促使了新實現方法與保護原理的產生，網絡的可靠性與實時性受到關注，處理小概率數據延遲、丟包與誤碼等成為繼電保護原理、算法與機制的新課題。

3.2 對繼電保護的實現機制、調試及維護等方面的影響

從繼電保護的實現機制來看，智能型的變電站技術也帶來了很大影響，打破了原有的采樣、計算與出口的一體化形式，數據信息、保護對象及裝置不再進行綁定，讓數據動態能實時調用及存儲，不同系統數據的統一管理與不同功能應用變成了可能，極大降低了保護設備及過程網絡的交互需要及復雜性，對保護功能組態、遷移與廣域保護提供了數據信息的交換平臺；還改善了二次回路中的不可測控問題，可實時掌握網絡數據的可靠狀態，極大提高了繼電保護中的可靠水平，原有繼電保護很容易形成信息孤島問題，應用智能變電站的對等交互技術模式，不必與保護裝置進行綁定，有效實現了數據信息共享。從調試及維護等角度來看，繼電保護的運行模式與保護形態產生了較大變化，在測試方法及周期等維護標準方面存在滯后性，繼電保護的二次回路監測，讓保護設備的狀態檢修變得可能，標準統一，讓變電站建模出現一體化，一旦變電站實施擴建或者變更時，對配置文件給予動態修改成為智能變電站所遇新問題，并且智能變電站的設計、維護及調試等，需要設計院、業主、設備商及調試單位等，進行反復協調與方案修改，當單位投入運行后，難以擺脫廠家及調試單位等依賴性，為電網運行帶來了安全上的隱患，限制了智能變電站廣泛應用。

參考文獻

[1]吳小云.對智能變電站技術的探討[J].廣東科技，2011（10）.

[2]戎俊康.淺析智能變電站建設對繼電保護工作的新要求[J].中國電力教育，2011（36）.

①作者簡介：周得柱（1976，11，11—），女，漢族，青海樂都人，助理工程師，單位：青海省海南供電公司。