智能變電站繼電保護研究

陳永剛

(天津泰達電力有限公司 天津300457)

0 引 言

隨著我國社會經濟水平的提高以及電力系統(tǒng)及其自動化的發(fā)展，人們對于電力需求逐漸增加，傳統(tǒng)變電站由于其設計初期存在的缺陷及落后性已經難以滿足現(xiàn)代化電網的要求。此時，智能變電站逐步進入人們的視線，變電站的智能化也成為發(fā)展趨勢，繼電保護將在智能電站的運維及建設中發(fā)揮越來越重要的作用。在智能化發(fā)展中，將在傳統(tǒng)繼電器式繼電保護裝置的基礎上建立變電站數字系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站的智能化。在智能電站中，繼電保護利用智能電子設備實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護，將使繼電保護功能更加完善可靠。

1 智能變電站特點

智能變電站可以及時對設備故障情況進行跟蹤，隨著智能化設備的大規(guī)模使用，站內基本實現(xiàn)數字化、網絡化及規(guī)范化建設。智能變電站還能夠通過在線監(jiān)測的功能，及時對出現(xiàn)的狀況進行處理，以避免因事故造成更大損失，利用該功能保證運行的可靠性。

隨著電力設備和技術的發(fā)展，要求變電站具備信息及時傳遞、故障自動檢測等新功能，智能電站需要采用人工智能技術、計算機技術、網絡技術、傳感器技術、通信等高新技術完成變電站內數據的采集、傳輸、存儲、分析，進而在監(jiān)控中心建立監(jiān)控管理平臺，以此實時監(jiān)控站內設備運行狀況。智能電站的存在，實現(xiàn)了變電站內單元信息的相互交流，提升信息共享的能力，相比老式變電站有了質的飛躍。

2 智能變電站繼電保護

2.1 繼電保護發(fā)展歷程

關于繼電保護的研究，主要是通過其內部結構功能及時判斷電網運行中的不正?；蛘吖收蠣顟B(tài)，并及時控制切除故障設備與非故障設備之間的聯(lián)系，使故障的影響最小化。隨著科技的進步與發(fā)展，繼電保護經歷了 5個主要發(fā)展階段，依次為機電型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機型。在國內，微機型繼電保護是應用范圍最廣的類型，最早產生于20世紀60年代，到了 90年代逐漸走向成熟并廣泛應用達到批量生產狀態(tài)。隨著信息技術的不斷發(fā)展，數字處理器的應用逐步廣泛，DSP以其先進的芯片內部結構、快速的運算速度、數據處理能量強等優(yōu)勢，應用于繼電保護算法中要比 CPU效果更好，所以當今主流是以DSP技術為核心。隨著智能電站的發(fā)展，關于繼電保護裝置在智能變電站中的應用研究逐漸增多，如根據變電站電壓類型的不同來研究繼電保護，對智能變電站繼電保護裝置的可靠性研究，對智能變電站在線監(jiān)測的研究等。

2.2 智能電站繼電保護技術

2.2.1 智能傳感技術

在智能電網發(fā)展趨勢下，智能傳感器的出現(xiàn)為解決繼電保護中存在的問題提供了便利。將智能傳感技術應用在繼電保護功能中，使其采集信息能力有了很大提升，通過該技術的應用，對信息數據采集有很大幫助，從而提高了智能電站設備運行的安全可靠性。

2.2.2 廣域保護技術

廣域保護技術是基于域實現(xiàn)對域內繼電保護信息進行收集并進行域內外的綜合評判。通過廣域保護技術能夠完成對該范圍內的自動化控制，以此來保證智能電網運行的穩(wěn)定性。廣域保護技術在保護動作實施上優(yōu)勢明顯，具有快速性、敏捷性，能夠提高繼電保護裝置工作響應的速動性。通過利用廣域保護技術，可以大幅提升電網運行中發(fā)現(xiàn)解決問題的能力。

2.2.3 保護系統(tǒng)重構技術

保護系統(tǒng)重構技術通過其重構功能，實現(xiàn)在線及時將繼電保護裝置系統(tǒng)進行完善和配置。保護重構技術的應用，保證了繼電保護技術能夠同相應電網結構契合，使繼電保護裝置能夠穩(wěn)定可靠運行。隨著用電量、電能質量的提升，對于繼電保護功能上也增加了越來越多的要求和制約。除了要求其具備傳統(tǒng)功能，還需要能夠完成系統(tǒng)重構，在發(fā)生繼電保護原件由于故障或是其他原因無法正確動作的情況下，能夠完成自動化查找替代部件，實現(xiàn)繼電保護裝置功能的正常運行，完成其本職工作，避免事故產生。應用保護系統(tǒng)重構技術，為電網及智能電站的安全穩(wěn)定運行提供了保障。

2.3 智能電站繼電保護的優(yōu)劣

智能變電站繼電保護功能的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)變電站孤立存在、單一化的結構特點，解決了設備重復配置產生的資源浪費問題。相比于傳統(tǒng)變電站中的繼電保護，智能電站中繼電保護對站內信息實現(xiàn)了共享，能夠降低成本。此外，智能電站內整個監(jiān)測系統(tǒng)重量、體積及結構上都有改進，系統(tǒng)的維護、配置以及工程的實施也更加便捷，實現(xiàn)了對變電站內設備的優(yōu)化配置。相關設備的檢修更具科學性和可行性，智能變電站可以及時、有效地獲取電網運行狀態(tài)的相關數據、動作信息、智能電子裝置的故障以及信號回路的狀態(tài)等。通過運用智能化設備裝置，實現(xiàn)對所有功能單元實時狀況的監(jiān)控，有效實現(xiàn)信息盲區(qū)的采集。由于智能變電站建設處于起步階段，新技術、新設備制造仍不成熟，設計理念上存在欠缺，智能電站繼電保護的應用需要進一步研發(fā)。