智能變電站的繼電保護配置研究

摘 要：隨著電力技術的發展，智能電網技術以及智能電器設備進一步發展和運用，數字化智能變電站已經逐漸成為變電站發展的趨勢。繼電保護設備是智能變電站的重要組成部分，對智能變電站的繼電保護配置研究，具有非常重大的意義。

關鍵詞：智能變電站 繼電 保護配置

中圖分類號：TM774；TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0102-02

為了增強只能變電站的可靠性和速動性，需要對變電站內部智能電子設備，尤其是繼保系統的信息描述方法、訪問方法、通信網絡等進行統一規范。隨著IEC61850系列標準的頒布，使不同廠家的智能電子設備具有互操作性。以下將聯系IEC61850對智能變電站的繼電保護配置以及原則進行一些探討。

1 智能變電站的繼電保護配置機構

數字化變電站的是在自動化一次設備基礎上加上網絡化二次設備，以IEC61850通信規范為前提，實現信息的共享和交互性，并具有繼電保護和數據管理等功能的現代化變電站。智能變電站可以分為三個層次，即現場間斷層裝置、中間網絡通信層、后臺的操作層。

過程層包括合并單元、智能終端和接口設備，其核心設備是交換機。過程層對繼電的保護主要通過快速跳閘裝置[1]。首先，對電力運行的電氣量進行實時監控，比如電流、電壓幅值、相位、諧波分量等，并通過交換機以網絡交互式傳遞信息。其次，檢測運行設備的狀態參數，檢測變壓器、隔離開關、斷路器等設備的工作狀態等。最后，執行和驅動操作控制，比如直流電源充放電的控制。

間隔層承擔著對設備進行保護和控制的作用，對間隔層數據的實時采集以及控制命令發出的優先級別等，開展操作同期以及其他控制功能，承擔承上啟下的通信功能。

控制層的主要設備是主機、運動裝置、規約轉換器等。主要功能是，對全站數據信息的實時匯總，對數據庫的刷新，并把收集到的信息傳送到監控中心接受指令，向間隔層和過程層傳遞指令[2]。另外，可以根據不同運行方式，預先結合離線定制整定算法，確定幾套定值整定方案，確定系統運行中發生狀況時，保護相應切換到預先設定好的一套定值區。

智能變電站按照對象進行保護裝置的配置，如主變保護、線路保護、母線保護等，和采用常規互感器時一樣，只不過將原來保護裝置的交流量輸入插件更換為數據采集光纖接口，用以太網統一傳輸GOOSE以及采樣值。

2 繼電保護的常見問題分析

繼電保護裝置對于設備運行中出現的故障，都要堅持不誤動的原則處理，盡量不失去保護、不破壞系統去對事故裝置進行處理，來保證電網運行的安全。

隨著電網的覆蓋范圍越來越大，短路電流故障的發生也隨之增大，TA伏安特不能滿足電網要求，引起故障延遲切除和區外故障誤動等。

變電站直流系統接地引發繼電保護錯誤跳閘。由于繼電保護保護定值設置項多，控制字和跳閘矩陣設置出現問題。

在用電季節性高峰期，容易發生超負荷，智能變電站檢查、切換的工作量大，容易出現錯誤。110 kV及以下系統采用遠后備，無母差保護，備自投等，上一級保護難起后背作用，進一步擴大事故，造成供電中斷等。

二次回路問題，繼電保護涉及到的二次回路數量較多、接線復雜，常常是故障頻發環節。設備檢驗時，通常會注重檢查設備本體，忽視對二次回路接線檢查，所以運行中會出現二次回路接線故障[3]。比如開口三角N與L、PT切換時失去了零序電壓，造成回路不暢通等。

3 智能變電站的繼電保護配置

在智能變電站的發展進化中，繼電保護經歷了由模擬式到數字式保護的過程。智能變電站中的智能化一次設備和網絡化二次設備，使各個電氣設備能夠達到信息共享和交互性操作[4]。在分層配置的繼電保護方案中，線路保護、變壓器保護等安排在過程層，直接可以取得MU智能操作的數據信息和采樣，不必經過過程層的交換機。多間隔的母線保護配置在間隔層，獲得數據信息需要經過過程層的交換機。智能變電站的站域保護管理單元，在后臺控制層。如圖1所示。

在分層配置方案里，主設備的保護，例如線路保護、變壓器保護等，不需要一覽間隔信息，直接和MU智能操作箱進行信息交流，并且不受網絡信息癱瘓的影響，進行脫機交換[5]。在智能變電站完全實現了保護性能，消除了傳統中繼電保護人員對網絡安全的擔心。

在該方案中，對后臺控制進行了集中控制和決策，只要是對變電站的所有設備進行統一的監控和保護。這些設備包括，線路負荷保護，線路重合閘，電源備自投等。這些沒款可以通過后備保護進行整體的配合，使原來分散到變壓器、母線、線路等得保護的重復裝置進行整合得以簡化，提高了變電站運行的效率。很好解決傳統中對設備保護動作時間過長、故障切除范圍較大的問題。

自適應去調整保護定值和保護范圍，避免變電站直流系統接地引發繼電保護錯誤跳閘。傳統中保護定值由運行人員切換定區域，智能邊站可以根據實際運行情況調整保護定值，也可以由人工來進行定值調整，實際運行情況的考慮涉及到線路保護，旁路運行方式等。

站內繼電保護的測試涉及到光纖以太網性能測試，跨間隔數據同步測試等。由于繼電保護裝置的介質是光纖，采用的是光數字電壓和電流信號的輸入方式，所以跨間隔數據同步性測試十分必要。

4 結語

智能變電站以數字化繼電保護方式為輔助，與傳統變電站相比有著可靠性和速動性的優勢，順應了電力系統自動化技術發展的趨勢，但是繼電保護技術仍需要不斷總結和分析，進一步發展到綜合自動化水平。

參考文獻

[1]謝明宏.大型發電機變壓器繼電保護研究[J].魅力中國，2009（7）.

[2]張毅凱.談繼電保護與一次設備的配合[J].企業家天地，2010（10）.

[3]馮少輝.淺析電力系統繼電保護的應用[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010（7）.

[4]龐燚.淺談變壓器運行安全與繼電保護[J].科技促進發展：應用版，2010（2）.

[5]天津首座智能化變電站今年底竣工[J].四川水力發電，2010（5）.