智能變電站技術及其對繼電保護的影響芻議

鐘小和

國網四川明珠集團有限責任公司

隨著經濟的不斷發展，作為智能電網的重要組成組分，智能變電站技術得到了快速發展，獲得了廣闊的發展空間。智能變電站作為智能電網發展的重點，對于電網繼電保護的發展產生了重要影響。

一、智能變電站概念內涵

智能變電站由智能電網派生而來，是智能電網建設的核心環節。根據智能變電站建設的綱領性技術指導文件《智能變電站技術導則》的定義，可以了解智能變電站是一種多功能的變電站，可以實現信息的自動化采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能和電網的自動化控制、在線分析決策、協同互動和智能調節等高級功能，在運行過程中需要采用先進、低碳環保、可靠、集成的智能設備，要求變電站實現信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化等特征。智能變電站相對于傳統變電站，具有低碳環保、可靠性高和交互性好的優點。

圖1 智能變電站系統結構示意圖

二、智能變電站技術特點

1、智能變電站體系結構

智能變電站系統主要分為3層：站控層、間隔層和過程層。

站控層主要以工作站的形式實現設備功能的檢測或監控，功能比較集中，可以通過嵌入式裝置實現，也可以通過一臺或多臺計算機實現。

間隔層。間隔層設備多是由各個裝置組成，主要有測控裝置、繼電保護裝置等，實現與各個地方的輸入及輸出、智能傳感和通信控制。

過程層。過程層主要由電子互感設備和智能一次設備構成，通過在線監測，完成變電站的電能分配、測量、控制等功能。

智能變電站中站控層、間隔層、過程層與兩兩層之間的站控層網絡、過程層網絡共同實現了“三層兩網”的架構。對于繼電保護來說，站控層網絡主要用于傳送修改、錄波文件等，過程層網絡主要用于開關狀態、跳閘等信號的傳輸，考驗著傳輸的可靠性與實時性。

2、智能一次設備

電網的基本單元是高壓設備，高壓設備智能化是區別傳統電網的標志，成為智能電網的主要組成部分。智能設備的核心任務是，通過利用傳感器監控設備的運行狀況，實現電網設備的自動化和可控性。根據相關規定，可以對智能一次設備進行功能一體化設計。

3、智能設備與順序控制

為了實現區域監控中心站管理模式和無人值班的要求，對智能化的高壓設備選用順序控制，安全校核來自當地后臺、調度中心的指令，自動完成設備控制，同時設備控制符合相關運行方式改變的要求。實現設備故障時的急停功能及通過圖像界面進行遠程操作的要求。

4、保護功能組織形態模塊化

傳統變電站的繼電保護組織形態主要以裝置為中心，無法很好的實現跨間隔專業信息的共享，而智能變電站的繼電保護主要采用模塊化的形式，使繼電保護的運行不再依賴于裝置，而是根據保護的需求和網絡性能實現“集中”或“分散”的繼電保護形式。

5、網絡同步對時系統

智能變電站具有高精度全網統一的網絡同步對時系統。在智能變電站網絡化運行的條件下，傳統變電站繼電保護所采用的IRIG—B碼、光纖方式的同步對時因為需要專門的傳輸通道，與智能變電站的信息共享網絡化發展相悖，同時由于IRIG—B碼可靠性不足等原因，已不能滿足繼電保護的需求。

三、智能變電站技術對繼電保護的影響

1、數據信息與保護原理影響

（1）繼電保護元數據變化比較大。傳統變電站主要采用電磁互感器，對繼電保護來說需要評估與優化一些算法與整定原則。而智能變電站選用電子互感器，可以帶來數據的延遲與同步，需要深入評估繼電保護，因而對其產生新算法和新原理。[1]

（2）在ICE61850標準下，使繼電保護在數據處理和利用方法方面發生較大改變，實施二次信息的統一建模。隨著ICE61850的運用，可以實現由存儲大量信息數據，動態遷移組態而產生的新的保護原理和保護組態。

（3）改變繼電保護的數據傳輸方法。由傳統變電站的二次電纜連接，改變為智能變電站的信息網絡傳輸，使得信息傳輸方法發生改變，跨間隔保護更簡便靈活。

2、繼電保護的實現機制、調試及維護方面的積極影響

（1）繼電保護的實現機制方面。智能變電站技術的使用，改變了原有的采樣、計算與出口一體化的方式，不再綁定裝置、數據信息及保護對象，實現數據動態的調用。同時，改善二次回路的測控問題，有效的實現了數據信息的共享。

（2）繼電保護的調試及維護方面。智能變電站技術的運用，改變了繼電保護的保護形態與運行模式，繼電保護中二次回路檢測問題的實現，使繼電保護設備的狀態也可以實現檢修與維護。同時，智能變電站需要業主、設計院、設備供應商和調試單位共同進行智能變電站的設計、維護及調試工作，在電網運行中容易對設備供應商和調試單位產生依賴，限制了智能變電站的發展。[2]

3、智能變電站技術對繼電保護架構體系的影響

智能變電站技術架構體系中，過程層網絡是結合ICE61850標準設計的新的網絡，改變了傳統變電站二次回路不可測控的瓶頸，使繼電保護的可靠性大大增強。同時，智能變電站改變了傳統變電站各二級系統間數據采集環節冗余的缺陷，采用統一數據的采集方法，即保證了數據元的統一，也將二次專業壁壘打破，實現了以繼電保護為核心的二次專業結構體系與新機制。

智能變電站是智能電網的主要組成部分、核心環節，因此，需要對智能變電站技術條件下的繼電保護進行新組織模式和架構體系的探索與研究，促進繼電保護的穩定性發展，確保繼電保護技術朝著科學性、正確性方向發展。

[1]國家電網公司.智能變電站技術導則[M].中國標準出版社，2014.

[2]張小俊.陳艷.淺談智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].通訊世界，2013(11)：187-188.