智能變電站繼電保護及自動化探究

黃紹鮮

摘 要：改革開放以來，我國經濟飛速發展，與此同時我國電力方面得到了飛速的進步，電力系統中已經逐漸實現了自動化管理，智能變電站的繼電保護工作能夠保障電路中用電設備的安全穩定運行，繼電保護以及自動化研究在智能變電站中至關重要。本文從智能變電站展開分析，研究了繼電保護自動化的特點，最后探究了智能變電站繼電保護及自動化。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護；自動化

隨著我國社會經濟的不斷發展，人們的生活水平也不斷提高，我國社會已經成為了現代化社會、智能化社會，在這樣的社會背景下，我國的電力線路架設范圍越來越廣，用電用戶的覆蓋范圍也越來越廣，繼電保護是保障電網穩定運行的基礎，在繼電保護以及自動化研究的過程中，我們需要不斷完善管理方式，才能促進繼電保護水平的提高。當今社會中電力項目越來越多，智能變電站的建設以及繼電保護自動化都是電力市場發展的需求。

一、智能變電站概述

智能化變電站能夠符合我國可持續發展的發展方針，也能夠與社會的發展與時俱進。在智能化變電站中，變電站屬于數字化、信息化、網絡化的變電站。智能化變電站能夠針對電力相關的信息自動進行采集、測量以及控制與保護，在變電站中能夠進行自動調節與控制，使電力系統的工作效率與管理水平都得到了有效的提高[1]。

智能電網的建設也屬于智能化的建設，我國的不同能源分布的地區也不同，因此智能變電站的建設是根據我國能源分布與負荷消費地域分布特點，適應我國當前和未來社會發展所采取的電網發展方式，對各類能源，尤其是大規模風電和太陽能發電的計入和送出適應性強，能夠實現能源資源的大范圍、高效率配置。我國智能電網的建設已經上升至國家戰略層面的高度[2]。智能變電站是堅強智能電網建設中實現能源轉化和控制的核心平臺之一，前景依然廣闊。智能變電站的“智能”主要表現在以下三個方面：第一、服務于電網發展，滿足電網智能化的需求。第二、面向變電站運維實現自我監視、自我診斷、自動調控，減輕運維工作壓力；第三、簡化變電站二次系統接線，提高系統可靠性，降低維護難度。

與原數字化變電站相比具有以下三個特點：第一是數據交換標準化。信息交換采用IEC61850規約，智能變電站中不需要網關和保護管理機。第二是二次設備網絡化。用光纖取代了控制電纜，新增合并單元、IED、過程層交換機等設備。第三是一次設備初步化。采用電子式互感器、新增合并單元、智能終端、過程層交換機等過程層設備。智能變電站具有三個技術優點：第一，低碳環保。智能變電站主要是采用風能、水能、太陽能等可再生資源進行發電，這些可再生能源具有低碳環保的特點，符合我國可持續發展的方針。第二，智能變電站具有良好的交互性。智能變電站能夠針對電力系統中的數據進行統計，能夠記錄繼電保護等相關數據，與此同時，也能夠保障電力系統的安全性，實現信息自動化的傳遞與采集。第三，智能變電站可靠性特點。智能變電站能夠滿足不同用電客戶的需求，也能夠確保電力企業的供電質量。不僅如此，在電力設備和線路的故障管理中，智能變電站也能夠做好相應的檢測工作，使電力設備和線路始終能夠處于良好的運行狀態中[3]。

二、繼電保護研究

近幾年，我國電力經濟逐漸成為了我國社會經濟的重要組成部分，為了提高對電力企業的管理，電網開始實行三集五大管理，就對內部的管理提出了更高的要求，這是國家電力企業的考驗、挑戰，與此同時也是發展的新契機。

智能變電站繼電保護配置遵循安全、可靠原則，因為智能變電站繼電保護 配置中涉及多項（如：SV、GOOSE等）網絡，增加了繼電保護配置的負擔，為防止不同網絡之間出現配置干預，加強繼電保護配置在網絡中的穩定性控制，應嚴格按照獨立性原則優化保護配置；智能變電站本身具有信息化特點，則要求繼電保護配置按照信息化原則進行設計，重點在配置方案中落實信息技術，引入電子設備，完善保護配置。

三、繼電保護在智能化變電站中的配置和性能特點研究

（一）變壓器保護

變壓器的電氣量保護功能可由保護裝置的軟件實現，包括多種原理的差動保護和全套后備保護功能，并根據需要靈活配置，進行功能調整等。變壓器電氣量保護一般包含以下保護功能的配置：（1） 縱聯差動保護：差動速斷保護；穩態比率差動保護；故障量差動保護。（2） 后備保護：復壓（方向）過流保護；零序（方向）過流保護；間隙過流保護；零序過壓保護；斷路器失靈保護；差流越限告警；過負荷告警；零序過壓告警；CT 斷線告警；PT 斷線告警；過載啟動風冷；過載閉鎖調壓等，由主變主保護和后備保護兩套保護裝置實現對變壓器的電氣量保護，而非電氣量保護包括瓦斯保護和溫度保護則通過瓦斯繼電器和溫度保護裝置實現。適用于智能變電站的保護裝置一般具有以下性能特點：具有高性能硬件、高可靠性、強電磁兼容性、邏輯圖編程、采用多種差動原理判別變壓器是否發生區內故障、豐富實用的界面、完善的事件記錄和故障錄波功能、強大的通信功能、支持多種 GPS 對時等功能。

（二）線路保護

智能變電站的線路保護裝置一般為保護測控功能合為一體，稱為保護測控裝置，其保護功能以電流電壓保護為基本配置。其保護功能配置為：a） 三段式可經低電壓閉鎖和方向閉鎖的過流保護；b） 三段式可經方向閉鎖的零序保護；c） 過流加速保護和零序加速保護；d） 過負荷保護（告警或跳閘可選）；e） 低周減載功能；f） 三相重合閘功能；g） TV 斷線判別。測控功能配置為：a） 測量量；b） 20 路外部開關量輸入遙信采集；c） 斷路器位置、手動分閘及事故遙信；d） 正常斷路器遙控分合；e） GPS 對時輸入等。

（三）母聯保護

智能變電站的母聯保護由母聯保護裝置實現，為母聯充電過流保護，由兩段相過流保護和一段零序過流保護構成。測控計量功能由一個單獨 CPU 完成，具有交流采集、開入采集、開出控制、同期檢測、間隔聯閉鎖、諧波監視、計量需量等功能。

（四）電容器保護

電容器保護由電容器保護測控裝置實現，以電流電壓保護和不平衡量保護為基本配置。其保護配置功能為：a） 二段式相間電流保護；b） 二段式零序電流保護；c） 過流反時限保護；d） 零序反時限保護；e） 欠壓保護；f） 過壓保護；g） 三個獨立的不平衡保護；h） 自動投切功能；i） 非電量保護；j） TV 斷線判別。 測控功能配置為：a） 電流、電壓、功率、功率因素等測量量；b） 20 路外部開關量輸入遙信采集；c） 斷路器位置、手動分閘及事故遙信；d） 正常斷路器遙控分合；e） 電度量累計；f） GPS 對時輸入等

（五）備用電源自動投入

智能變電站的備用電源自動投入功能由備用電源自投裝置實現，采用電子式互感器接入方式和GOOSE 跳閘方式；一般情況下備投及保護功能配置為：b） 過負荷聯切；c） 二段式復壓閉鎖母聯過流保護；d） 一段式零序過流保護；e） 充電保護；f） TV 斷線判別等。 測控功能配置為：a） 外部開關量輸入遙信采集；b） 斷路器位置、手動分閘及事故遙信；c） 正常斷路器遙控分合；d） 電度量累計；e） GPS 對時輸入等。

總結：總而言之，我國電力水平發展越來越高，電力系統也越來越完善，繼電保護工作也在社會背景與發展的驅使下，智能變電站逐漸在市場中普及，繼電保護以及自動化能夠有效的使繼電保護工作更加完善、簡單，使我國的電力水平不斷提高。電力企業是我國企業的主體力量，目前風力發電、太陽能發電等多種多樣的發電方式，也讓我國的發電總量逐年穩步增長，智能變電站繼電保護及自動化能夠使電力水平不斷提高，但是在電力系統運行的過程中還是有諸多問題，只有在未來的發展中不斷改善，才能給人們帶來更多的利益。

參考文獻：

[1]羅勁松.分析智能變電站繼電保護調試方法及其應用[J].信息通信，2017（7）：281-282.

[2]周健，高曉軍，劉大偉.智能變電站繼電保護調試方法及其應用探析[J].中國電業（技術版），2013（4）：91-91.

[3]李淵.淺談智能變電站繼電保護調試方法及應用[J].科技創新與應用，2014（34）：194-194.

[4]鄭劍毅.分析智能變電站繼電保護調試方法及具體運用[J].華東科技：學術版，2017（1）：233-233.