對智能變電站繼電保護配置的分析

孫仝

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局

摘要：隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的智能電網(wǎng)技術(shù)以及智能電氣設(shè)備都取得了較大的發(fā)展，在技術(shù)上取得了突破新的進步。就目前我國的電力發(fā)展形勢而言，智能變電站已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的變電站，成為變電站發(fā)展和改革的一種趨勢。由于繼電保護裝置是智能變電站中一個非常重要的組成部分，因此對繼電保護配置的研究也成為了人們關(guān)注的一個焦點，本文筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，對智能變電站的繼電保護配置的相關(guān)問題進行探討和研究，希望能對相關(guān)方面的研究和發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護配置；整定計算；最小靈敏度系數(shù)

1.前言

電力行業(yè)與人們的日常生活以及社會的經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān)，因此是國民經(jīng)濟中支柱產(chǎn)業(yè)之一。所以，通過采取一定的措施和手段，保證輸變電系統(tǒng)保持一種穩(wěn)定、安全的運行狀態(tài)至關(guān)重要。現(xiàn)代社會，人們對電力的需求不斷加大，同時經(jīng)濟發(fā)展的需求也對電力行業(yè)提出了更高的要求，所以智能變電站的提出了發(fā)展可以說是一種良好的趨勢，因為這是我國電力行業(yè)走向智能化、信息化和數(shù)字化的一個重要標志。但是智能變電站在運行的過程中很大程度上都依賴于其內(nèi)部的繼電保護配置，可以說沒有繼電保護配置，就沒有智能變電站，因此，只有做好智能變電站的繼電保護配置的維護工作，不斷的加強繼電保護配置工作的水平，這樣才能保證整個智能變電站的安全穩(wěn)定的運行。

2.智能變電站的繼電保護配置概述

繼電保護配置，是智能變電站中一個非常重要的組成部分，這一配置在保證智能變電站的正常運行以及提高整個智能變電站的整體運行效率上起著無可替代的作用。正是因為繼電保護配置獨一無二的作用，所以我們才在繼電保護配置實際運行的過程中不斷的引入智能化的理念，從而使得智能變電站中的繼電保護配置不斷發(fā)展為智能化配置。

智能變電站，顧名思義，就是采取先進的、具備可靠性和集成環(huán)保性的智能化設(shè)備，并且結(jié)合數(shù)字化系統(tǒng)，為變電站注入新型的信息化思想，然后對整個變電站的數(shù)據(jù)進行及時、有效的采集、儲存、測量、分類以及控制等，最終實現(xiàn)整個電力網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化，實現(xiàn)信息共享。智能變電站在我國的提出和發(fā)展，注定為我國的電力企業(yè)的進步注入了一股新鮮的動力，但是由于我國的智能變電站的起步較晚，因此，我國智能變電站的建設(shè)還處于一個研究和發(fā)展階段，但是目前，智能變電站在運行過程中的層級性已經(jīng)清晰的呈現(xiàn)出來了。

通常而言，智能變電站包括三層，分為過程層、間隔層以及變電站控制層。其中，一次設(shè)備以及各種智能化的組件構(gòu)成了過程層，過程層主要擔(dān)任整個變電站的電能分配以及電力的變換傳輸工作；間隔層主要負責(zé)變電站數(shù)據(jù)的傳輸；控制層主要負責(zé)對整個自動化系統(tǒng)以及其它幾個系統(tǒng)的控制，通過對電力系統(tǒng)的控制實現(xiàn)整個變電站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控等工作。而繼電保護配置存在于這三個層之間的任一層，是對這幾個層進行配置，進而保證這些層都可以運行在一種高效而穩(wěn)定的狀態(tài)之中，下面，筆者對繼電保護配置進行詳細的介紹。

3.智能變電站繼電保護的主要任務(wù)

智能變電站的繼電保護配置的任務(wù)會根據(jù)變電站的運行情況有不同的分類。（1）按照保護對象分類，則繼電保護的主要任務(wù)主要由以下兩個部分組成：輸電線路和主設(shè)備保護。在這兩個任務(wù)中，主設(shè)備主要包括發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器以及電容器；（2）按保護功能分類，導(dǎo)致智能變電站出現(xiàn)故障的原因是多方面的，包括內(nèi)部原因和外部原因等，因此，根據(jù)保護功能的不同，繼電保護可以分為短路故障保護和異常運行保護。其中，在繼電保護中其主導(dǎo)作用的是短路故障保護，又被稱之為主保護、設(shè)備保護；異常運行保護根據(jù)異常情況的不同被分為電流保護、過負荷保護、失磁保護等[1]；（3）按裝置結(jié)構(gòu)分類，主要分為數(shù)字保護、信號保護、計算保護等，總體而言，可以分為模擬式保護和數(shù)字式保護兩個類別。其中，機電型保護裝置、晶體型保護裝置以及集成電路型保護裝置等都屬于模擬式保護；而微型計算機保護裝置、微處理保護裝置等都屬于數(shù)字式保護；（4）按動作原理分類，按照動作原理進行分類是從專業(yè)電力理論原理的角度出發(fā)的，主要分為過電流保護、過電壓保護、功率方向保護、距離保護、差動保護、載波保護等。

從這些分類方法中我們可以看出繼電保護的多樣性和復(fù)雜性，因此對繼電保護配置的研究仍然需要很長的路要走，還需要我們進行不斷的探索和研究。

4.繼電保護配置的整定計算

繼電保護配置在運行的過程中，適應(yīng)電力系統(tǒng)運行變化的能力是有限的，因此我們需要對各種繼電保護給出一個整定值，編制出一個整定方案，整定方案一般而言都是按照電力系統(tǒng)的電壓等級或是設(shè)備來編制的，同時，還需要按照繼電保護的功能進行方案劃分。由于電力系統(tǒng)的運行不是一成不變的，所以繼電保護方案也要按照電力系統(tǒng)的變化而進行及時的調(diào)整，如果繼電保護配置的運行情況超出了預(yù)訂的適應(yīng)范圍，那么我們就需要對全部或是部分的繼電保護配置進行重新的鎮(zhèn)定計算，編制出一個新的鎮(zhèn)定方案，以滿足電力系統(tǒng)的新的運行需求。

因此我們在這里就提到一個概念：繼電保護靈敏性，繼電保護靈敏性是指繼電保護裝置對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)時的反映能力。我們通常用繼電保護靈敏性來反映繼電保護配置對于電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的適應(yīng)程度，通常用最小靈敏度系數(shù)來表示：

Kr=Ik/KgTKTKiIsb*r≥1.5[2]

其中，Kr代表繼電保護配置的靈敏度；Ik代表智能變電站二次側(cè)出口處最小兩相短路電流，A；KgT代表變壓器的組別系數(shù)，KT代表變壓器的變壓比；Ki代表高壓配電箱電流互感器的變流比；Isb*r代表瞬時過流繼電器工作電流。通過公式，我們可以計算出繼電保護配置的最小靈敏度系數(shù)。

線路繼電保護的配置及整定計算

保護分類 保護類型 組成元件 計算條件 最小靈敏度系數(shù)

帶方向的電流或電壓保護 零序、負序方向元件 按被保護區(qū)末端金屬性短路計算 2

發(fā)電機、變壓器、線路及電動機縱聯(lián)差動保護 差電流元件 按被保護區(qū)末端金屬性短路計算 2

主保護 平行線路橫差方向和電流平衡保護 電壓或電流啟動元件 電路兩側(cè)未斷開前，其中一側(cè)保護按線路中性點金屬性短路計算 2

母線完全差動保護 差電流元件 按金屬性短路計算 2

距離保護 距離啟動元件 按被保護區(qū)末端金屬性短路計算 1.5

距離測量元件 1.3

電流保護和電壓保護 電流和電壓元件 按被保護區(qū)末端金屬性短路計算 1.5

母線不完全差動保護 差電流元件 按金屬性短路計算 1.5

平行線路橫差方向和電流平衡保護 電流元件 線路一側(cè)斷開后，按另一側(cè)對端金屬性短路計算 1.5

主保護的個別元件 中性點非直接接地保護 電流元件 按被保護區(qū)末端金屬性短路計算 1.5

距離保護 負序或零序增量啟動元件 按被保護區(qū)末端金屬性短路計算 4

平行線路橫差方向保護 零序方向元件 線路兩側(cè)均為斷開前，其中一側(cè)按保護線路中間金屬性短路計算 4

線路一側(cè)斷開后，另一側(cè)保護按對側(cè)金屬性短路計算 2.5

后備保護 電流保護和電壓保護 電流、電壓元件 按相鄰電力設(shè)備和線路末端金屬性短路計算 1.2

該表中的靈敏度系數(shù)即為電力系統(tǒng)在不同的運行狀態(tài)和運行條件之下所需的繼電保護設(shè)備的最小靈敏度系數(shù)[3]。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文筆者主要對智能變電站的繼電保護配置進行了分析了研究。在智能變電站運行的過程中，繼電保護配置起到了保駕護航的作用，同時繼電保護配置也對提高變電站的運行效率起到非常重要的影響，目前國內(nèi)對這方面的研究仍不是很成熟，因此還需要我們進行更深入的、進一步的探索和研究。

參考文獻：

[1]李鋒，謝俊，蘭金波，夏玉裕，錢國明.智能變電站繼電保護配置的展望和探討[J].電力自動化設(shè)備，2012，02：122-126.

[2]解曉東.智能變電站繼電保護配置分析[D].山東大學(xué)，2013.

[3]王同文，謝民，孫月琴，沈鵬.智能變電站繼電保護系統(tǒng)可靠性分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015，06：58-66.