淺談35kV變電站的自動化繼電保護

楊寶華

摘 要：在電力系統中，變電站是十分重要的環節。將變電站與自動化技術相結合，可以實現變電站自動化運行。這對變電站中的繼電保護提出更高的要求。隨著繼電保護技術的不斷發展，繼電保護自動化勢在必行，為了提升其可靠性，就需要對繼電保護裝置進行改進。本文主要對35kV變電站的自動化繼電保護的應用與改造進行了探討。

關鍵詞：35kV變電站；自動化；繼電保護

自動化技術已經在多個行業中嶄露頭角，發揮著重要的作用。目前，自動化技術在電力行業中的應用亦不容忽視。以變電站為例，自動化系統在應用變電站的過程中，自動化繼電保護成為人們關注的重點。繼電保護的好壞將直接關系到變電站能否正常、安全運行。由于繼電保護是基于自動化技術基礎之上，這就需要探討對自動化系統下繼電保護裝置的改進，從而真正提高變電站的安全系數。

一、繼電保護的概述

（1）繼電保護內涵。

在變電站運行的過程中，需要相應的保護裝置，從而保障變電站可以安全運行，即使發生事故也可以通過有效的裝置確保變電站與電氣設備安全運行，而這就是繼電保護的主要任務。作為一種自動裝置，繼電保護不僅可以有效保護供電系統和電氣設備的安全性與穩定性，還可以對電力系統進行監測，以信號報警的方式提醒故障，并通過自動化的方式排除故障。與此同時，繼電保護還可以對電力系統的運行狀況進行監測，找到其存在的問題，一旦發生事故，就可以自動斷開電氣設備元件，實現對設備和電路的保護。繼電保護的特點就是自動、智能，對故障反應和處理十分迅速，一旦發現有異常的現象，就可以在實時監測的過程中斷開斷路器，排查故障。繼電保護的基礎構造是電氣設備物理量的變化，基本要求為可靠性、靈敏性、選擇性以及速動性。

（2）繼電保護的發展。

隨著電力系統的發展，繼電保護隨機逐漸發展起來。20世紀初，繼電器開始廣泛應用于電力系統的保護，開創了繼電保護的歷史。自20世紀50年代以后的四十年里，繼電保護實現了從電磁式保護裝置到晶體管式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置的改變。進入21世紀，繼電保護則隨著各種技術的發展而得到了進一步完善，與計算機、網絡技術的融合，使得繼電保護更加網絡化、一體化、智能化。

二、繼電保護的配置方案

繼電保護的配置通常有兩種方案，一是常規保護配置，二是集中式保護配置。

（1）常規保護配置。

常規保護配置方案主要是針對不同其保護對象進行配置，主要包括變壓器保護、饋線保護、母線保護、電容器保護等等。在原有的保護配置中，部分插件會通過更換，從而改進成以數據采集為主要方式的光纖通信接口和其他通信、光纖接口，原有裝置的交流量輸入插件、CPU插件的模擬量處理以及I/O接口都會進行相應的更換，充分實現繼電保護數字化。這就是常規保護配置方案。

（2）集中式保護配置。

集中式保護裝置主要是以光纖為基礎，基于IEC61850規約等一系列現代數字通信研發。該裝置是將保護和控制統籌整理，實現一體化管理，這樣就可以將變電站的所有信息進行整合，通過同一個計算機系統實現該配置的保護。集中式保護裝置方案具有較強的靈活性，一方面可以保護變電站及其許多設備，另一方面還可以實現良好的控制。

三、35kV變電站自動化繼電保護配置分析

35 kV變電站自動化繼電保護配置若要實現進一步改進，需要考慮設備選型，因為設備質量的好壞將直接關系到自動化繼電保護裝置是否可靠。對于35 kV變電站自動化繼電保護配置而言，其設備選型要考慮到保護、監控與測控，實現對系統所有設備的控制，從而確保其功能的順利實現。

（1）采用先進主變壓器保護裝置。

為了實現繼電保護的配置選型合理，要采用先進的主變壓器保護裝置，尤其要對主保護與后保護被控裝置合理考慮，使其能夠實現遙控、遙信和遙測等功能。繼電保護裝置會對變電站進行有效保護，確保變電站可以安全運行。

（2）選用保護進線開關與聯絡開關的線路保護裝置 。

在繼電保護裝置的改進中，還要選擇保護進線開關與聯絡開關的線路保護裝置，這是因為繼電保護裝置不僅要實現一般的自動、智能化功能，還要實現接地保護、限過流保護以及過負載功能。

（3）采用保護電容器的保護裝置 。

要對電容器開展保護，一般會采取集中補償的方式，從過電壓保護以及饋線保護著手，實現電容器的正常、安全運行。

四、35 kV變電站的自動化繼電保護策略

（1）對設備質量進行嚴格控制。

設計裝置的時候，需要考慮到裝置的外部環境是否有所變化，環境條件是否可以滿足裝置的運行需求。不管是高溫還是低溫，干燥還是潮濕，這些類型的環境都需要確保裝置可正常工作。確定裝置的安全系數，考慮到不同環境下的運行結果都可以符合要求，因此安全系數一定要準確。為了實現自動化繼電保護，要對裝置進行標準化設計，不斷減少零部件，實現簡單的構造和結構，這樣就可以減少系統故障的概率。

（2）科學運用冗余技術。

作為一種針對系統的可靠性提升的專用技術，冗余技術的優勢在于利用系統的并聯模型，繼而發揮出其效果。在繼電保護裝置中，要充分應用冗余資源，除了軟硬件之外，還有信息與時間的資源，這樣可以保證雙系統保障技術的實現。采用合理的冗余技術可以對電力系統的關鍵部分采取有效保護，對于其薄弱環節可以采取更加針對性的保護。

運用冗余技術，針對軟件系統好硬件系統可以采取有針對性的保護。從軟件系統角度來看，采用的冗余技術主要有信息保護技術、系統容錯技術以及防火墻技術，從而有效保護設備裝置。從硬件角度來看，建立冗余結構后，還要正確應用，利用復雜的編碼檢錯與增加信息位數進行信息冗余，對錯誤實現自動糾正。時間冗余是利用裝置的可預測特點，從而預測、檢測故障，并及時進行處理。科學運用冗余技術，實現軟件、硬件、信息、時間四者冗余的充分協調，就可以實現繼電保護裝置的安全運行。

（3）不斷提升軟件設計水平。

提升軟件設計的水平，可以提升軟件的可靠性。每一個軟件產品都應該具備在特定時間和條件下的功能，實現這種功能則需要在設計時充分考慮到用戶的需求，做到以人為本，實現簡單、方便的操作。為了提高運行效率，還要在設計時融入正確的算法與處理結構。編寫代碼時更要確保其合理，科學，一旦發現問題，要及時糾正，從而避免發生不必要的問題。此外，還要不斷完善軟件系統的自我查詢和修復功能，提高軟件系統的可靠性，實現軟件的正常運行。

（4）提高技術人員的綜合素質。

隨著繼電保護裝置的不斷發展，其技術也在與時俱進，對技術人員的素質提出了更高的要求。一方面要加大技術人員的培訓力度，提升其專業知識和專業技能，使其具備更高的綜合素質；另一方面要培養技術人員具備良好的職業道德和工作熱情，對工作認真負責，具有強烈的使命感，善于發現問題和解決問題。

（5）定期做好檢查。

對繼電保護裝置開展定期檢查，一方面是找到存在的安全隱患，將問題扼殺在搖籃里；另一方面是減少臨時停電引起的保護裝置無法正常運行的狀況。要根據裝置的具體情況，對整個系統開展定期檢查，減少問題的發生。此外，在一到兩年之內，需要開展一次整組性試驗，方便繼電保護運行性能的穩定發揮。在三到四年之內，則需要對關鍵部分的運行情況進行檢查，及時找到問題所在。

五、繼電保護的發展趨勢

隨著電力系統規模日益擴大，繼電保護裝置也需要做到與時俱進。傳統的繼電保護裝置對于大面積停電事故無能為力，這就需要考慮到故障元件被繼電保護裝置排除后，系統所呈現的狀況和特征，從而在最短時間內恢復繼電保護的正常運行。繼電保護裝置的配置方案要考慮到相關設備的承變能力。

（1）計算機化。

隨著計算機硬件的不斷發展，電力系統則需要借助其強大的功能提高自身的功能。繼電保護裝置要具備強大的數據處理能力和通信能力，實現有效的數據共享，這就相當于一臺計算機所具備的功能。由此可見，繼電保護裝置正在邁向計算機化。

（2）網絡化。

在數據通信和計算機網絡如此發達的今天，信息傳播速度越來越快，也因此影響到繼電保護裝置。目前，除了差動保護和縱聯保護外，繼電保護裝置基本可以反應保護安裝處的電氣量。由于繼電保護的目的是找到故障元件，進行有效排查，因此，其作用不能僅限于切除故障和減小事故范圍，還要保證電力系統可以正常運行，不會出現大面積的停電事故。為了實現上述目的，就要實現每個保護單元可以共享整個系統的信息數據，包括故障數據，這樣才能實現裝置的協調動作，齊力確保電力系統的安全性和穩定性。而這離不開計算機網絡，從而實現保護裝置網絡化。

（3）智能化。

目前，電網已經走進智能化時代，相應的，就會對繼電保護提出更高的要求。在智能電網中，包含著通信技術、信息技術和數字化技術，從而實現對關鍵設備的實施監控，然后將獲得的數據進行收集和整理，這樣就可以對數據進行有效分析。對于繼電保護裝置而言，一方面要保護相應的運行信息，還要與其他設備的運行信息相關聯，實現對故障的準確識別和對故障的迅速隔離，避免更加嚴重的故障發生。

依托計算機技術、網絡技術、數字技術和通信技術，繼電保護裝置可以發揮著如同計算機一樣的作用，不僅可以實現保護與控制，還能夠實現法測量和數據通信，可作為電力系統中的計算機網絡智能終端，并將其所獲得的任何信息數據加以智能分析和迅速判斷，還能夠將其保護的元件信息數據傳送給網絡控制中心和某一終端。

六、結語

綜上所述，本文主要探討了繼電保護裝置在35 kV變電站的應用和改進策略，旨在說明提高自動化繼電保護裝置的可靠性對于電力系統的正常運行具有很重要的作用。隨著電力系統的不斷發展和科學技術的不斷提高，繼電保護裝置將會越發先進，可靠，可以迅速排查故障，實現電力系統高效運行。

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