220kV智能變電站繼電保護配置方案研究

王黎陽

儀征市供電公司 江蘇 揚州 211400

1 智能保護裝置的結構特點

1.1 硬件上的差異

傳統微機保護和智能保護存在很大差異，其中最顯著的區別是硬件，一是微處理器一般采用數字電路，人機對話、通信接口由信號處理單元完成，使執行元件的操作變得極其重要。另外，由于微處理器的模擬量大，需要對采樣單元和邏輯處理單元進行處理，大多數運算模擬都要在數字核單元上進行，這就增加了微機處理器的工作量。由于智能保護器利用互感器來采集數據信息，所以智能保護裝置的通信接口、中央處理器、通信接口都是獨立的，所以信息采集工作比較容易。

1.2 智能保護裝置的接口實現方式

電子式互感器是智能保護器最重要的特性，它能通過光棒進行數據采集，所以在壓送過程中不含高次諧波，在一定程度上提高了采集信息的準確性，減少了信息數據的失真。

另外，該智能保護器中的合并單元數量很多，可以起到濾波的作用，因此輸出的數字量就可以得到最大限度的保證。第二，功能型保護器的數據接收方式主要由小型化的光收發模塊所替代，因此不需要配置常規保護裝置，可以直接用于保護邏輯運算，在一定程度上避免了采樣差值的出現，模擬量的輸入變換、濾波單元的工作都是造成采樣誤差的主要原因。通過光纖直接傳送，可以減少這些中間環節所帶來的不利影響。

1.3 智能保護性能的改進

為促進智能變電站在220kV系統中的正常、穩定運行，必須提高智能變電站的智能保護性能，有關人員應在滿足模擬量輸入、模數轉換條件下，根據智能220kV變電站的實際要求，該系統簡化了硬件結構，并提供了實時通信、開關狀態檢測等功能，大大拓展了220kV智能變電站保護裝置的應用范圍。繼電保護裝置中的電子互感器在電力系統運維工作中發揮了重要作用，因此，有關人員應進一步改進其性能。

2 分析220kV智能變電站繼電保護系統構成

2.1 合并單元

在繼電保護系統中，合并單元的作用主要是優化保護裝置和互感器之間的連接，使各單元之間的數據能夠共享，在一定程度上改善繼電保護的效果。目前，合并單元的應用多在兩個過程層之間。采用組合單元在很大程度上降低了繼電保護技術方面的難度，從而保證了系統在工作過程中的工作效率。

2.2 電子式互感器

過去所用的電子互感器多為電磁結構，隨著科技的不斷發展，光電技術和數字信號處理技術發展迅速，應用日益廣泛，電子互感器已逐步取代傳統的電磁互感器。與傳統互感器相比，電子互感器重量輕，占用空間大大減少，而且不用油，避免了爆炸、火災等安全事故。當前電子互感器主要分為無源和有源。雖然互感器各有千秋，但有源電子互感器比較輕便，所以人們對它的重視程度也越來越高。

2.3 交換機

智能型交換機運行過程中需要進行大量的信息傳遞和交換。因此開關的應用也是智能變電站繼電保護系統的重要組成部分。在繼電保護系統中，交換機主要處理設備之間以及各單元之間的數據交換，以確保數據在傳輸過程中的穩定，可靠的傳輸，保證數據的安全。當前，智能變電站繼電保護系統采用交換機，極大地提高了變電站信息傳輸速度，同時也提高了智能變電站的工作效率。

2.4 智能終端

由于科技的不斷發展，出現了非常規互感器，而計算機技術的進步，使監測裝置內部的電、磁和溫度等成為可能。

將檢測到的數據進行收集與分析，能夠分析判斷斷路器設備的運行狀態，并根據運行狀態安排檢修與維修時間；無須采用傳統的方式進行定期檢查與維護，實現設備的實時檢測。因此，智能終端應運而生。智能化終端作為遠程遙控的重要組成部分，能實現實時監控與智能調控，在工作時能保證監控與調控的實時性，使各項功能與系統運行情況相符。

3 智能變電站220KV繼電保護調試中存在的問題

3.1 智能變電站繼電保護工作原則與前期準備

在進行智能變電站繼電保護工作中要遵循合理安排，對保護工作進行組織，確保調試工作能安全高效的進行下去，為調試工作計劃落實得到保障，取得足夠的支撐力，協調各部門；前期調試工作是保證的基礎，但由于調試范圍廣，內容容易重復，所以時差與調試一定要充分利用，合理安排調試準備工作，確保調試工作能夠保質保量地運行，減少工時，重復性工作發生，縮短工時，做好前期準備工作。

3.2 智能變電站繼電保護調試中的問題

在進行220kV智能變電站繼電保護調試工作中依然會存在諸多問題，下面將對所存在的問題進行具體分析：

3.2.1 繼電保護調試流程存在問題。在220kV智能變電站繼電保護調試流程中聯調試驗與傳統變電所的調試流程不同，聯合測試的意思是，當集成相關設備時，根據現場工程配置；然后對調試流程進行相應的工程應用測試，結合應用設備的相關技術性能和網絡化情況，發現并解決調試過程中存在的基礎問題，為調試過程聯調測試打下堅實的基礎。

聯調測試相對比傳統變電站有相似之處，主要的測量項目包括單體測試、分系統測試及總體測試；其中在進行單體測試中要注意以下幾點：①在進行聯調測試過程中要注意時間，因為聯調測試的時間普遍偏短，無法確保測試項目的完整性，因此要明確關注調試裝置的基礎性功能測試。②在進行聯調測試時，通常所使用的定值由于不是實際運行的，所以容易出現定值使用配合不恰當的問題。③聯調測試中的單體測試是解決問題并精確定位的基礎，在調試分析中要對設備性能進行全面檢查，確保檢查測試的整體效果[1]。

3.2.2 繼電器保護調試管理流中存在的問題。智能型變電所采用的光纜連接代替了傳統變電所采用的回路號，利用纖芯、光口和光纜標識來傳送信息。不過，在傳送時要注意下列問題：①多樣化且不統一的設備接插光口形式，這種形式往往容易出現松動，不宜與調試過程正常運行。②有部分纖芯廠家光口標識不明確，標識位置出現模糊現象。③當光口使用過程中沒有標識的情況下，容易出現備用光口誤插的現象。④盡管智能變電所在纖芯故障時會有監測報警，但收發標識中的纖芯易發生位置接反，使其無法正確恢復。但僅限于變電站技術的限制，給電網帶來巨大的隱患，因此，制定合理的管理措施可以杜絕此類現象的發生。

3.2.3 繼電保護調試壓板使用存在問題。在進行裝置檢修中檢修壓板影響巨大，所謂檢修壓板就是在智能變電站中為減少干擾運行監控人員，對設備檢修測試配置裝置檢修調試壓板，起到保護屏上的作用，對設備影響深遠，由此可知，如果使用智能變電站檢修壓板不恰當，則會影響設備保護的正常運行，出現保護拒動情況，母差保護被誤閉鎖等現象，因此保護裝置檢修壓板顯得尤為重要。

4 220kV智能變電站與常規變電站繼電保護調試的措施

4.1 統一標準

在220kV智能變電站中進行常規變電所的調試，其最終目標是確保電網安全、穩定可靠。但是在實際的日常工作中，很多變電站的調試沒有統一的調試標準，也沒有健全的相關機制。基于這種情況，有必要制定統一的調試標準，然后根據各地區的實際情況完善相關制度，在現有的基礎上進一步努力創新。只有這樣，不同類型的變電站才能根據自身的實際情況提高工作效率和質量。

4.2 提高光纖的接受度

全國電網的主要設施是光纖和二級設備。為完成這些工作，應采用嚴格的施工程序及相應的圖紙作為參考。工作完成后，應歸檔并保存所有相關數據和數據，以優化建設項目的驗收。在具體的實際操作過程中，每一個施工項目都要進行編碼，編寫相應的程序，制定一個全面的施工方案。在此基礎上，優化各項工作，認真分析內容，確保數據分析的全面性和準確性，防止安全事故的發生。在我國電網運行中加入光纖通信確實有很大的優勢，但也給國家電網帶來一定的影響，如運行效率下降等。因此，光纖設施運行完成后，需要進行相關調試，以使其符合國家電網的標準。

4.3 智能變電站和傳統變電站的明顯區別

工作中，應了解智能變電站與常規變電站在保護、調試方面的異同。關于數據采集，智能化變電所是以光纖為基礎，以光纖為基礎，根據連接多個設備后得到的參數，對設備運行情況進行詳細的分析。在分析之前，不同的模塊將使用不同的光纖。同時，企業單位會在原有系統的基礎上增加GOOSE系統，將運行設備劃分為不同的隔間，然后對每個小隔間進行系統檢查，并對生成的數據進行分析，這樣會使繼電保護更加困難，但會將GOOSE系統與機械檢查系統集成，使其能夠適應不同類型的機器，統一管理運行中的機器。一旦發現異常零件，他們會及時跟蹤，做出正確的反應和判斷。

5 智能化技術在變電站器中的配置方案

5.1 變壓器保護配置實施方案

本項目主要建設一臺主變壓器，主要采用主備保護方式實現對變壓器配置的保護。變壓器保護直接采樣，通過GOOSE網絡接收故障保護跳閘命令。該配置采用非電保護與本體智能終端集成設計模式。當所有設備就位后，安裝在變壓器上的智能控制柜將立即在終端通過電纜跳閘進行控制，最終將采集到的信息及時有效地傳輸到計算機系統，以便操作人員進行有效控制。

5.2 線路保護配置方案

5.2.1 220kV母線保護。220kV母線保護的原則是通過遠景規模配置實現雙重化的微機型母線差動保護[2]。要使母線保護的雙重化得以順利實施，施工人員要注意對各條線路以及母聯等部件都應進行雙重化配置合并單元智能終端一體化。失靈啟動以及主變保護裝置等都采用GOOSE進行傳輸，并且在傳輸中各系統互不干涉。

5.2.2 220kV線路保護的配置方法。這一期工程中，線路保護裝置必須配備相應的測控功效裝置，每回線路上要安裝兩套保護和控制裝置[3]。一系列的設備，如安裝在線路和母線上的互感器，最終獲得所需的電流電壓。每條線路的間隔區可以用網跳方式實現智能設備與保護器之間的轉換。主要通過兩組獨立的 GOOSE來實現跨間隔信息的傳輸。

5.2.3 220kV母線分段保護方式。220 kV母線配有一套相互獨立的母線差動保護裝置，可裝在繼電保護室內。最后，所需的電流和電壓是通過一系列設備，如安裝在線路和母線上的互感器來獲得的。將網跳式智能變換器應用于各線路的間隔區域，實現智能變換器與保護裝置的轉換。信息之間的相互傳遞主要通過兩組獨立的GOOSE來實現。

5.2.4 110kV線路保護。本工程110 kV出現8回，每次出線施工人員應對每條線路配有保護測控裝置，并將其安裝在繼電保護室內，以備不時之需。綜合配置的線路合并智能終端則設于GIS線路匯控柜內。八回路中有兩回路較短，因此一方面需要利用光纖縱差對兩回路較短的設備進行實時保護，另一方面需要對其安裝一定的測控裝置，剩下的六回路則需要安裝微型計算機保護。

5.2.5 110kV母線保護。變送器終端采用了一次組裝、分段雙母線連接方式。由于該位置的特殊性，因此在110kV母線區域應單獨配置一微型機母差保護裝置。采用直通網跳方式實現母線保護和各線路等的合并。

6 結束語

作為智能變電站的主要組成部分，繼電器在保證變電站穩定運行方面起著重要作用，利用繼電器可以檢測電力系統中可能發生的異常和故障，發出報警信號，對故障進行排除和隔離。采用上述方案配置繼電保護設備，已基本實現了無人值守的操作目的，大大減少了操作人員的管理工作量，大大提高了管理效率，一旦出現故障，可在短時間內排除，為電站的智能化管理奠定了堅實的技術基礎。