變電站配變電智能保護創新分析

摘要：電業企業的生產經營活動不僅直接關乎本行業職工的工作和生活，而且與全社會的發展和穩定息息相關。對電力行業廣大職工來說，不僅肩負創造經濟效益、促進國民經濟快速發展的任務，而且還承擔著艱巨的社會責任，是重要的社會效益的創造者。基于此重點對配變智能保護進行探討。

關鍵詞：配變智能；保護；措施

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0111-02

隨著我國農村配電網的建設和發展，尤其是農村電網的改造使得配電網結構進一步優化，極大促進了經濟社會的發展。但是農村配電網運行中仍存在諸多問題，其中重要的一項就是配變保護設備匱乏、功能單一。目前，配變一般配備了剩余電流保護、短路保護，主要有熔斷器和刀熔開關組成，不能為配電變壓器提供全面有效的保護。為了保證電網的正常運行，對配變智能保護進行探討具有非常重要的意義。

一、電網運行的現狀

首先，目前配電變壓器保護設備普遍缺乏過熱保護。據統計2003～2004年湖北某縣供電系統內，因變壓器油層溫度過熱導致燒毀68臺配電變壓器，不僅造成設備損壞，同時極大地影響了工農業生產的正常進行；其次，配電網普片沒有按照最大負荷配置配電變壓器容量，普遍很小。據統計，2005年我國配電變壓器高峰時期過載率達44%，但是由于各方面的原因，這一矛盾還將持續下去；再次，剩余電流保護裝置動作頻繁，嚴重影響了供電連續性的可靠性。最后，目前配電網配電變壓器保護裝置存在功能單一、集成程度低、自動化程度低等特點，導致設備不易安裝，成本高昂。[1]現階段，配電網運行管理處于相對比較粗放的階段，配電站數量多，地理分散性大。一般一個電工管理5～10個臺區，而目前配電變壓器保護設備絕大多數不具備遠程通訊能力，所以電工只有經常到各個臺區查詢才能了解到配變和低壓線路的運行狀況，導致設備管理工作難度大，工作效率低下。同時，現有的保護裝置存在功能單一的情況，不僅增加了成本，而且增加了接線復雜程度的安裝空間，影響設備的可靠性與美觀。

以上諸多因素影響了配變的安全可靠性運行，進而影響到當地工農業生產的正常進行，迫切需要對配變進行功能整合和技術創新，滿足電網安全可靠運行的需要。而且目前國內有些公司研究“智能臺區”的研究，智能臺區具備配變監測、電能質量監測、負荷管理、電能計量、集中抄表、無功補償、電能調節和諧波治理等功能于一體，但是這種模式下投資相當大，并不適合當前貴州地區的配電網情況。

因此要從本地的需求出發，研究適合于本地的裝置。首先要解決配變的保護問題。將有限的資金投入到產生價值最高的方向。作為用戶供電的電源點，配電變壓器的保護有著非常關鍵的作用，因此需要對配變臺區的保護助手構建一套完整的保護系統，包括熔斷器、配變低壓側的出線保護，實現各級保護的時差配合。[2]本研究將從都勻本地配變保護和配變低壓側保護的實際情況與需求出發，研究適合于本地的裝置。首先要解決配變的保護問題。

二、技術路線與創新點

1.技術路線

本項目采取理論研究與工程實踐相結合的方式完成配變保護研究工作。在物理結構上可以劃分為：智能配變保護箱和監控軟件。理論研究工作可分為兩部分：一是深入研究當前集中典型配變保護的配變存在的問題（包括各種配變保護的成本問題），結合都勻地區配變保護狀況，經濟發展狀況確立適合于都勻地區的配變保護方案。本研究計劃采用以智能配變終端、剩余電流重合閘斷路器保護組合的方式實現配變臺區的保護功能。智能配變保護箱完成量測信息采集功能、配變保護功能、斷路器控制以及遠程整定功能和通訊功能。二是完成監控軟件的設計及開發工作。本軟件擬采取IEC101規約或IEC104規約作為系統的通訊標準規約；本系統將將開發具備遙信、遙測監控界面，同時提供遙控功能，實現遠程控制智能配變保護終端。[3]項目工程實踐主要為：設計配變智能保護箱，并對箱體內部的配變終端，剩余電流重合閘斷路器等進行電氣設計，形成滿足一套完整的配變保護成套裝置，方便施工。裝設配變保護成套裝置，部署監控軟件并進行聯調，實現遠程監控的目的。

2.技術創新點

本項目實現了一種適合于都勻地區的配變保護系統，且成本較低。該系統避免了熔斷器方式下難以進行重合閘的問題。

本項目區別于配變高壓側斷路器保護中一條低壓出線短路，整個臺區停電的風險，通過在“智能配變保護箱”內安裝剩余電流重合閘斷路器，可實現各回低壓出線分別實施保護的目的，有效提高了供電可靠性。此外，剩余電流重合閘斷路器具有遠程整定的功能，可根據實際的運行情況進行合理的遠程操作，具有很高的靈活性。裝設配變保護成套裝置，部署監控軟件并進行聯調，實現遠程監控的目的。

三、系統結構

1.系統設計

該系統為智能配變保護箱及軟件監控系統，本系統的設計包括智能配變保護控制裝置和智能配變保護箱監控系統軟件。智能配變保護箱通過GPRS方式實現智能配變保護箱與監控主站系統間的通訊，監控系統以遙測的方式獲得配變保護箱監測到的系統所需的數據。對于配變保護出現告警的數據進行分析，并通過遙控的方式對斷路器進行遠程控制，實現遠方跳閘與合閘控制。智能配變保護箱監控軟件系統是在windows系統下運行，數據庫系統采用oracle數據庫。

2.網絡結構

配變智能保護監控系統由數據庫服務器、應用服務器、智能配變保護箱組成。系統網絡拓撲建構如圖1所示。數據庫服務器部署了oracle數據庫，提供數據存儲服務；應用服務器部署了智能配變保護箱的監控系統軟件，實現在線監測數據、配變保護、遠程控制以及遠程整定功能[4]；智能配變保護箱與監控系統的數據交互，進行實時數據的采集，故障記錄查詢，實現跳閘與合閘，起到對剩余電流和變壓器低壓側保護的作用。如圖1所示。

四、系統實現原理

1.配變監測

通過配變終端進行配變及綜合箱運行參數測量、統計，并通過與監控系統的數據交互實現配變在線監測功能，主要包括（根據應用需求配置）如下量測：采集三相電壓、電流，實現電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電量、無功電量的測量；統計電壓合格率、功率因數合格率；統計三相電壓、電流不平衡越限時間；統計電流、視在功率越限時間；能夠顯示剩余電流，斷路器狀態；運行故障記錄與查詢。

2.剩余電流動作保護

具備剩余電流動作保護功能（即漏電保護）功能，并根據采集的剩余電流值控制斷路器，監控系統可以對電流進行遠程整定，可以避免頻繁“誤”跳閘；同時具有剩余電流的重合閘功能。其功能應滿足《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》（GB13955-2005）、《剩余電流動作保護器的一般要求》（GB6829-1995）的要求。

3.變壓器低壓側保護

具備過載或短路保護功能，當過載或短路時，剩余電流重合閘斷路器分斷以達到保護功能，也具有欠壓的保護功能，具備斷相保護功能，如出線斷相、出線開關跳閘，具有保護用戶設備不受缺相危害的功能，同時具備斷零的保護以及斷路器自動重合的功能。

4.遠方控制

根據應用的需求智能配變保護箱配置遠方控制功能，根據監控系統的命令對剩余電流重合閘斷路器（開關裝有電動操作機構）實施遠方跳閘與合閘控制。

5.主站監控

用于監控實時運行數據及管理和分析功能，實現智能配變保護系統的遙信、遙測、遙調、遙控的四遙功能。具體表現為：采集低壓側運行的實時數據；同時能監測開關的狀態、電壓保護和電流保護的投入狀態與動作狀態、剩余電流保護的動作狀態；可以以遙調的方式對電流和電壓的保護值進行整定以及重合閘定值的整定；通過遠程遙控對開關進行開、合的控制。

五、技術經濟指標

通過本項目的研究設計并實現一種適合都勻地區的配變保護系統，且成本較低。該系統避免了配變的熔斷器保護方式下難以進行重合閘的問題。本設計可有效避免配變高壓側斷路器保護中一條（或一相）低壓出線故障時影響整個臺區停電的風險，通過在“智能配變保護箱”內安裝剩余電流電流重合閘斷路器可實現各回低壓出線分別實施保護的目的，有效提高了供電可靠性。通過重合閘有效縮短了停電時間；通過低壓出線保護（以每回出線為單位），有效減小了故障影響范圍；通過遠程遙控節省了較多的人力投入和時間投入；通過遠程整定可根據實際的運行情況進行合理的遠程操作，具有很高的靈活性，避免了開關動作次數頻繁。

六、結語

電力企業是為社會提供服務的，其經營活動對居民的生活和工作有直接的影響，關系到社會的發展。通過進行配變智能保護，有效降低了電力故障的發生率，保證了電網的穩定運行，提高了電力企業的經濟效益。

參考文獻：

[1]王曉寧，張擁剛，秦琦，等.變電站繼電保護綜合自動化系統[J].微計算機信息，2009，（15）：179-180.

[2]麻洪儒，盧莉.配電變壓器過流保護的優化配置分析[J].陜西電力，2008，（5）：78-79.

[3]樊曉芹.淺析電力變壓器高壓試驗技術[J].中國電力教育，2013，

（29）：275-276.

[4]周海驕，俞鍵，何貝，等.智能變壓器在農村電網中的應用[J].電源技術應用，2013，（10）：132-133.

（責任編輯：王祝萍）