智能變電站繼電保護配置的研究

國網南京市溧水區分供電公司 葛 昊

隨著科學技術不斷發展，智能電網是未來的主要發展方向。在智能變電站當中應用繼電保護，能夠起到保護的作用，而且還可以進行有效控制，這也在一定程度上出促進了繼電保護的發展。智能化保護系統是基于通信規范，通過程層、間隔層、站控層來完成具體保護的，不僅提升了運行效率，也實現了自動化保護，能夠實現對變電站的全天控制，并根據情況進行相應調節[1]。在智能變電站中，加強繼電保護配置，對確保變電站穩定運行有著積極的影響，同時也提升了變電站整體安全性。

1 智能變電站的基本情況分析

1.1 智能變電站是未來發展的必然

隨著智能技術的發展，智能變電站在我國得到了迅猛發展，各地都紛紛地建立了智能變電站，不僅滿足了實際需求，也解決了用電機緊張的問題。智能化是未來的發展趨勢，主要體現在以下幾個方面[2]。

一是信息化、自動化未來發展趨勢。隨著科技的發展促進了信息技術的快速發展，因此如何促使配電保護逐步向智能化方向發展受到了業界的廣泛關注，所以推動了配電保護技術的發展。當前對于電力的需求很大，為了提高電力系統效能，應對實際用電需求，應當提升繼電保護水平。

二是確保供電穩定。為了全面地提升變電站的實際運行效率，充分地滿足用電需求，為居民提供良好的電力服務，應當積極提高電網供電能力，不僅有效地保障了人們生活，也是變電站的基本任務[3]。

三是降低大氣污染。當前，環境污染問題越來越嚴重，受到了人們的廣泛關注，而環境惡化帶來的苦果，使人們不得不加強對環境的保護，在這樣的形勢下，發展循環經濟已經成為必然，提升變電站效率，可以減少熱力損耗，降低大氣污染。

1.2 繼保技術發揮著關鍵性作用

智能變電站能夠通過網絡，傳輸信息和數據，并且能夠實現共享，這對智能化發展起到了積極的作用，極大地提高了變電站實際運行效率，這也是繼電保護的重點，在智能變站當中的繼電保護，可以起到非常重要的作用。因為在傳統變電站當中，線路如果發生改變，工作人員就要運用手工方式進行調節，并且定期進行測試。在常規的測中一旦發現不合格，就要立刻停用，再經過了相應調試以后，確定測試合格的情況下，才可以繼續使用。這種方式和繼電保護相比，在工作方法上有很大不同，運用的是全方位測控技術，不僅提高了繼電保護效率，也很大程度地降低了成本。繼電保護的作用，主要體現在以下三個方面。

一是調試方式先進。在智能變電站繼電保護中，使用了多條線路，這樣的方式可以促使相關設備能夠更好地配合，從而有效地確保了設備的穩定[4]。

二是運行方式比較合理。當智能變電站中出現了異常情況，繼電保護能夠自動調節，如果無法進行自動調節時，也可以運用人工方式調節。

三是實現了高效巡檢。系統具有二次診斷功能，能夠實現微小異常的快速修正，并準確地找到故障原因，有利于故障的快速解決。而且該系統能夠降低巡檢次數，所優于其他的方式，具有較好的實用價值，同時可以有效地促進相關技術發展。

2 智能變電站技術概述和優勢

2.1 概述

智能電網雖然發展時間較短，但是在我國的發展和應用比較迅速，隨著智能變電站的廣泛應用，提高了供電質量和效率。當前的智能變電站技術，可以確保供電穩定、安全、可靠，同時也提高了供電效率，對電力發展具有積極的促進作用。首先，智能變電站的概念。智能變電站就是將變電站內的所有設備、通信、操作方式，轉變成為智能化設備，這樣可以方便工作人員操作。這種變電站和普通變電站有很大區別，能夠建立統一數據模型，還以信息的交流平臺，進而全面地實現相關工作和完成。在對相關信息處理的過程中，均使用人工智能的方式完成，這與普通變電站的處理方式有所不同。當然，這些實際使用功能是信息技術和網絡通信技術基礎上才可以實現的[5]。

其次，結構分析。智能變電站與普通變電站有較大區別，其中最大的區別就是人工智能技術的應用。智能變電站可以使用人工智能對變電站實施有效控制，為了實現交互操作，要建立規范的體系，并且要有較好的網絡。有了技術和先進設備的支持，才能更好地實現智能化發展。在智能變電站實際工作過程中，使用了電子互感器，而且這種設備可以和其他設備一起使用。由于互感器的應用較多，在使用的過程中，具有非常明顯的優勢，由于互感器的體積較小，所以質量也非常地輕，但是動態范圍卻比較大，可以有效地抵抗電磁干擾，具有優良的特性，因此目前被廣泛應用。

2.2 優勢分析

一是能直接對進行信息交流和共享。智能變電站的實際使用，是基于網絡層次化和智能化設備的，這些設備要能夠合理地配合，才能夠實現信息的共享。運用分層繼電保護方式，可以通過變壓器，還要一些其他的附屬線路，直接進行智能化操作，在這個過程中可以獲得相關信息。

二是能夠更好地進行保護。由于主設備的實際功能，能夠在脫機的狀態下運行，所以進行核心供電線路的管理，使用變壓器就可以直接地讀取信息，并直接地交換信息。但是這種情況有一個前提，就是不能遇到網絡故障，因為一旦遇到這種情況，脫機運行功能就不能充分地發揮作用，但是不會影響信息正常交流。

三是科學地進行定值調節。使用繼電保護裝置時，要根據具體來進行定值調節，因為這樣的方式會更加地靈活，還能防止直流接地情況，有效地避免了保護裝置的失誤情況。但是在常規的變電站當中，繼電保護的定值，需要使用人工的方式調整，這種方式會存在一定誤差，但在智能變電站當中，不僅能夠進行人為調整，也可以自行調整。通過對圖1和圖2的對比，可以發現智能變電站的優勢。

3 繼電保護配置的原則和要求

3.1 繼電保護的配置原則

繼電保護在電力系統當中具有重要的作用，而且這種作用是不能替代的，不僅能夠確保電力系統穩定運行，還能提高電力系統安全。目前這種技術得到了快速發展，但是實際使用過程中，需要建立在大規模集成電路，在電子技術的基礎上，而新的智能變電站，又有了一些新特性，主要體現在以下幾個方面。一是在全站都是以IEC61850 作為基礎通信協議。二是實現了設備之間的信息共享。三是實現了程序化操作，可以進行智能化控制。

3.2 新的要求

由于繼電保護的新特點，對保護配置原則，也提出了新的要求，主要體現在以下幾個方面。

一是在過程層中，可以進行快速地傳輸，將采樣值和開關量等數據信息，還有原來的相關信號，運用電纜進行傳輸，隨著相關技術的發展，目前已經由電纜轉變成為光纖方式進行傳輸了。二是進行繼電保護，也要加強設備的保護，但是實際操作中應當遵循繼電保護的原則和標準，應當使用IEC61850標準。三是保護裝置還有智能終端能夠實現數據傳遞，也可以進行相互閉鎖，這些主要是使用GOOSE網絡來實現，在實際應用工程中也可以使用雙重化配置方法，可以讓設備之間不可以交換信息。四是運用電子式互感器，要優化算法才能提高繼電保護的性能。

4 繼電保護配置研究

電力系統實際運行是不能繼電保護的，而繼電保護是變電站穩定運行的重要基礎。智能變電站當中有的設備較多，這些設備都要進行繼電保護，這是整個系統穩定運行基礎，所以應當給予高度重視。

4.1 在電站層進行繼電保護

為了全面地提升變電站惡臭運行效率，也可以使用后備保護方式。主要是通過系統，可以實時進行在線監測，可以全天候地控制變電站的運行狀態，這樣的方式也實現了對元件的保護，這種保護是全方位的防護。在智能電站當中使用繼電保護，具有一定的選擇性。可以先對全部母線，以及直接出線進行全面防護，然后以直接出線方式進行后備保護，這樣可以更好地支撐電力系統穩定運行。

4.2 對過程層進行繼電保護

在過程層繼電保護當中，主要保護的就是快速跳閘情況，因為這種情況是重點保護內容。在智能電站中，變壓器母線也需要進行繼電保護，這樣能夠及時地對繼電器進行修調。當變前壓器的母線差動和縱聯保護都是常見的方式。在繼電保護中前端的重點保護內容，并且要以后備保護作為輔助，在實際使用過程中要將兩者結合，才能發揮出應有作用。在進行主保護時，也可以起到繼電保護的作用，而且在這個基礎上可以將后備保護作為儲備保護。運用這樣的保護方式可以簡化相關設置，同時也簡化了設計，使硬件設備更加地簡便了，降低了變電站的負荷。過程層保護能夠實現防護穩定，這樣可以將整體的保護值固定，所以繼電保護不會再受到電網模式影響了。線路和變壓器具有重要作用，也是繼電保護的關鍵，能夠起到關鍵性作用，所以應加強這方面研究，才能更好地促進相關技術發展。

一是應當加強對線路的保護。在智能變電站中的線路保護，主要應用的是直接采樣方法，這種方法和傳統方式有較大區別，能夠運用一體化方式進行繼電保護，但是進行失靈保護時，需要啟動GOOSE和斷路器才可以實現保護功能。要想更好地保護線路，就要加強中間隔層作用，通過點對點方式的傳輸方式，可以快速地傳輸信息。在智能終端的基礎上，還可以進行合并單元，并且對相關的保護情況進行監測，從而實現了協同效應。

二是加強變壓器保護。變壓器是重要的裝置，無論在傳統變電站中，還是智能變電站中，變壓器都是非常關鍵的設備，使用雙套保護具有很好的效果，對于測控裝置和后備防護，也要實行一體化配置，并分析變壓器情況，有效提高了變電站穩定性。在實際工作中，由于失靈保護，還有跳閘命令的作用，可以運用GOOSE進行數據接收，并且以斷路器的智能終端作為基礎，有效地連接保護裝置，從而達到失靈防護的作用。

4.3 加強GOOSE組網

在智能變電系統當中，運用GOOSE組網可以起到重要的作用，能夠有效地防止繼電保護失靈，也可以防止出現跳閘情況，目前的情況是組網是變電站當中關鍵部分，在實際使用中應當建立科學的組網，同時也要充分地考慮安全性、經濟性，才能更好地確保變電站能夠穩定高效運行。在目前的智能變電站系統當中，大多都使用母線接入方式，因此這種方式已經被廣泛地推廣使用了，已經成為最常見最有效的方式了，但是要注意對主保護層的保護，尤其是安裝雙套線路的情況下，也要同時安裝交換機，并且要考慮交換機和母線間的間隔，運用適合的技術標準進行實際配置，才能更好地實現信號聯系。在母線保護時使用的是兩級交換機，在實際工作中運用母線交換機，可以通過VLAN來間隔，這樣的方式能夠有效地隔離GOOSE報文，有效地縮短了報文的排隊時間，極大地提升了實際運行效率。在實際運用過程中一旦出現故障，只要將母線交換機斷開就進行檢修了。

隨著智能變電站的應用，促進了相關技術改進和優化，通過智能技術的應用，提高了變電站的穩定性，也促進了相關技術發展，這對于變電站發展具有重要影響。要想確保變電站的運行安全，就要依賴高效的繼電保護，這也是未來的發展方向。