220kV智能變電站繼電保護配置方案研究

張凱 邱曉輝

[摘要]目前在信息技術的推動下，變電站的運行以及維護工作迎來了重大改革，即變電站智能化，由此這也成為了我們國家電網最重要的一部分工作內容。對于變電站的運行來說，繼電保護技術是最關鍵的一項技術，現在該技術的發展給變電站的改革和進步提供了相應的保障。對于電力系統的進一步發展來說，使用先進的技術手段對保護裝置進行研究是十分必要的，尤其是對于220kV的智能變電站中的繼電保護裝置而言。基于此，本文對220kV智能變電站繼電保護配置方案進行研究，以供參考。

[關鍵詞]220kV;智能變電站;繼電保護;方案

引言

智能電網發展的產物是智能變電站。為有效提升智能變電站的建設效益，國家電網應規范智能變電站繼電保護技術規范。針對智能變電站繼電保護特征，著重分析繼電保護體系的技術要求、配置原則和合并單元等。基于此，簡述了220kV智能變電站繼電保護體系的方案和發展趨勢。

1智能變電站繼電保護配置的構成

1.1數字核心部件

數字核心部件是智能變電站繼電保護裝置的關鍵部件。數字核心部件其實是一個微型的設計系統，和計算機結構設計系統差不多。該設計系統主要由中央處理器、存儲器和控制電路等組成。數字核心部件系統與計算機系統相比，繼電保護裝置通過數據處理、信息追蹤等方式，形成一個比較完善的保護系統。

1.2模擬量輸入接口系統

電力系統運行過程中，如果出現電力故障，繼電保護裝置會自動開啟，對故障線路進行隔離，以免電力故障范圍進一步擴大。由于不同時段，電力用戶的用電量不同，所以繼電保護裝置能夠及時了解用戶的實際用電需求，而繼電保護裝置沒有一個固定值作為保護根據。所以，繼電保護裝置需要根據用戶的實際用電需求，將電網輸入接口的電能最大化，以滿足居民用電變化需求。將電路傳感器的模擬信號轉化為數字信號以后，系統將這些數據信息傳輸到數字核心部件進行處理和分析

1.3人機對話接口系統

人機對話接口連接繼電保護裝置和使用者，包括鍵盤、顯示器以及指示燈，將這些電子設備連接起來，建立智能變電站繼電保護裝置的信息系統，通過信息系統對繼電保護裝置進行監督和管理。繼電保護裝置信息系統調試起來比較復雜，涉及到電力系統的額定值、控制指令的發布等等。所以在調試的時候，要根據繼電保護裝置信息系統相關參數和故障類型，然后做出合理的調試指令。

1.4通信系統

通信系統能夠對繼電保護裝置進行保護，在繼電保護系統中設置專用的通信接口，該通信接口為計算機網絡接口，從而可以將繼電保護裝置局域網和廣域網有效地連接起來，實現對智能變電站繼電保護裝置的網絡信息化。通信系統的接口具有一定的特殊性，在應用過程中，應該以電力系統計算機形式為主，實現對智能變電站繼電保護裝置系統的數據共享、遠程操作、遠程維護和管理。

2220kV智能變電站繼電保護方法

2.1變壓器配置設施

保護電壓器是集通信、監視和保護為一體的電器設施，也是構成智能化開關的電器單元。變壓器保護殼包含了20多項標準化保護流程，不但可以模擬一次設施電流電壓，也能實現支持開關量的作用。在保護變壓器時，保護層配置為分布式模式。此種配置模式能夠實現差動保護，也能應用于集中安裝和后備保護。

2.2過流電限制設施

致使外部短路和電流出現超負荷的原因是，智能變電站在運行時通常遭到電流過載等。外部出現故障致使跳閘是由于超負荷電流和其他電流值大小存在差距，需要在配置中使用過流電限制方法，準確測量變流電產生的電流值。若是有超負荷電流情況發生，則要向智能終端及時發出警報，同時實施對智能保護系統的保護，從而提高繼電保護體系的有效性[3]。

2.3 繼電保護體系的設施

智能化變電站體系與繼電保護系統保護作用相結合，應使用縱聯差動的模式保護線路，保護和控制電壓間的間隔單元。集中式和后背式作為裝置模式，能夠隨時監測電力系統的運行情況，從而保護繼電系統。這不僅是繼電保護系統的主要流程，也是提升繼電保護系統安全性的有效方式[4]。

3220kV智能變電站繼電保護配置方案

為了體現220kV智能變電站的優勢，還可以將操作單元移植終端操作元件上，這樣一來，不僅可以對單個的對象進行保護，還能保留原有的模式，只需要取代傳統保護裝置的交流輸入插件即可，然而這種方案具有一定的局限性，首先是設備數量過多，會在一定程度上提高220kV智能變電站的工作量，并且網絡結構復雜，不方便維護工作的開展，因此相關工作人員在研究220kV智能變電站繼電保護配置方案時，需要考慮到這一點。常規保護配置方案通常是指基于間隔單元進行配置的一種方案，保留變壓器保護、線路保護，并使用常規互感器。常規保護配置方案具有較高的適用性，具有較高的線路保護、母線保護以及斷路器保護能力，相關工作人員還可以通過CPU插件來取代模擬量處理，數字接口實現了全自動數據采集，并且使得電容器間隔互相獨立，這樣不僅為各測的測控裝置、計量儀器提供保護，還能保證數據的正常傳輸，在使用時，只要接入網絡，就能將所有的單元合并在一起，使相關工作人員對220kV智能變電站的所有元件有一個直觀的認識，因此需要在切換元件時，了解入站控層網絡，將220kV智能變電站的間隔配置轉向正常接收，相對系統保護配置方案，常規保護配置方案更容易實現，也更為成熟，因此大多數220kV智能變電站都選擇這種機電保護配置方案。

4智能變電站繼電保護制度

4.1獨立保護裝置應及時處理可能出現的故障

同時兩套保護氣體間不存在任何電氣聯系，若是其中一套出現故障，另一套仍可繼續處理。兩套保護的采樣值來自于獨立合并單元，電子型互感器使用的采樣系統要和雙重化合并單元相互對應。采樣系統應使用A/D體系，各合并單元所輸入數字采樣值應選擇同一通道進到相同保護裝置。保護采用點使用對點直接采樣法，可以不依賴外部。此間隔的斷路器使用位置，選擇點對點模式。智能變電站可選擇使用電子式互感器，繼電保護可以使用就地安裝法，采用常規互感器，使用電纜跳閘。

4.2雙重化配置使用的網絡也應獨立

當一個網絡出現癱瘓時，不影響其他網絡的運行。當SV網絡通過傳輸方式選擇采樣種類時，繼電保護間的失靈、閉鎖等信息可通過GDOSN網絡傳輸。同時，一些保護使用網絡模式跳閘，而間隔斷路器使用的也是網絡模式。同裝置接不同網絡時會產生干擾，因此裝置網絡數據接口的控制器應處于獨立狀態。

結束語

近年來，國家大力發展智能電網，智能電網的發展取得了一定的成績，我國智能變電站的數量超過了5000座以上。然而在實際運行過程中，還存在不少問題，例如智能變電站的繼電保護系統。由于傳統的繼電保護裝置和智能變電站的繼電保護裝置系統存在一定的差異，因此要做好繼電保護裝置設計方案。通過對線路保護、母線保護和變壓器保護方案的設置，實現變電站繼電保護裝置的有效運行，從而促進我國電網的可持續發展。

參考文獻

[1]王雪亮，魏建峰.220kV智能變電站繼電保護的運行維護研究[J].科技風，2019（08）：207.

[2]蘭玲輝.220kV智能變電站的繼電保護運行與維護分析[J].山東工業技術，2017（12）：160+194.

[3]郭勇.220kV智能變電站繼電保護配置分析與研究[D].華北電力大學（北京），2016.

[4]馬濤，武萬才，馮毅.智能變電站繼電保護設備的運行和維護[J].電氣技術，2015（06）：130-131+134.

[5]藍海濤.智能變電站繼電保護二次安全措施規范化的建議[J].智能電網，2014，2（01）：62-66.