智能變電站中繼電保護配置現狀及研究

胡 波

（江蘇海能電力設計咨詢有限責任公司，江蘇南京210000）

智能變電站建設中繼電保護配置是其關鍵所在，發揮著不可替代的作用。繼電保護配置的應用已成為我國電力行業發展的重要助推器，是智能變電站電力系統得以安全運行的有利保障。進行智能變電站中繼電保護配置現狀分析與研究是非常必要的。

1 智能變電站繼電保護配置現狀

1.1 智能的概念

簡單來說，智能就是人性化。在實際工作中，變電站能夠自動進行調節。如果負荷量增加，變電站送出的電量會自動增加，保證電力系統的正常運行。一旦其中的負荷量不斷減少，變電站會自動減少輸出的電量，使能源得到優化利用。

1.2 智能變電站的基本特征與功能

在智能變電站，“先進、可靠、環保、集成”是其智能設備的主要特征。而它的基本要求主要表現在以下方面。（1）實現整個智能變電站信息數字化。（2）智能變電站通信平臺的網絡化。（3）智能變電站各方面信息能夠共享，具有標準化特性。

此外，智能變電站在具有基本功能的同時，還展現出一定的高級功能。（1）基本功能。在實際運行中，智能變電站具有多樣化的基本功能，比如，能夠自行對電力系統中的各種信息進行采集、測量、控制等操作。（2）高級功能。智能變電站能夠對電網進行實時自動控制，進行智能化調節、智能化報警和阻斷。

1.3 智能變電站的構成

智能變電站由設備層、間隔層、站控層這三部分構成。（1）設備層。它又被叫做過程層。它主要由智能化組件和一次設備構成的智能設備、智能終端、合并單元等部分組成。設備層具有多樣化的功能，比如，能夠自動完成變電站電能的分配、變換、控制等一系列操作。（2）間隔層。間隔層所包含的都是二次設備，如繼電保護裝置。間隔層可以采用一個間隔的數據和對應的智能傳感器、控制器等進行通信。（3）站控層。它是由很多子系統所構成的，如自動化系統。站控層能夠對整個變電站以及多個一次設備進行測量和控制。

智能變電站發展的現狀來看，其數量并不多，很多還處于推廣階段。但和常規變電站相比，智能變電站高級功能的實現在很大程度上縮短了因檢修或者故障所引起的停電時間，延長了變電站重要設備的使用時間。在新時代下，隨著智能化技術不斷發展，實現了智能設備的大規模生產應用，實現其規模效應。這樣，降低了智能變電站各方面的運營成本，和常規變電站的成本投入處于同一水平線。從長遠的角度來說，智能變電站不僅具有很好的經濟效益，還具有一定的市場推廣前景。但在不斷推廣智能變電站時，需要不斷尋找最優的策略，不斷完善智能變電站繼電保護配置方案，推動智能變電站的健康持續發展。

2 智能變電站繼電保護總體配置分析

針對總體配置方案，需要以智能變電站中的站控層和過程層為核心，對其主體設備進行構建。在智能變電站中，一次設備和過程層的配置需要實現獨立于主保護。比如，對于電力系統中非智能設備，可以遵循就近原則布置在匯控柜中。這樣能夠減少設備在運行和維護方面的工作量，延長設備的使用壽命。對于智能化的設備，需要布置在內部適當位置處，可以有效地避免相關設備的保護功能失效，減少運行中網絡數據份額的耗損。

3 智能變電站繼電保護具體配置

在智能變電站繼電保護具體配置方案中，變電站設備被簡化為兩個部分，站控層、過程層。其中的過程層主要是以一次設備為中心，實行對應的配置方案。

3.1 過程層繼電保護配置

（1）線路保護。在線路保護配置方面，需要根據不同電壓有區別地進行設置。如果線路電壓在110 k V及以下，要采用保護和測控一體化的配置方案。系統中所配置的線路保護裝置要具有完善的主、后備保護功能。如果電壓是220 k V，需要采用一對一啟動方式。（2）母線保護配置。在母線保護方面，可以使用直接跳閘、直接采樣兩種形式。一旦母線區域發生故障，母線保護便自動發出跳閘警報，其中的職能單元在收到指令之后，會把相關信息反饋給母線保護裝置中，對所做出的反應進行確認，便可以避免故障對母線區域的破壞。（3）備用電源自投裝置配置。如果電壓在35 k V或者以下，其母線配置要使用單獨分段的方法。在系統運行中，即使出現線路一側沒有通電，對側的母線同樣可以處于正常運作中。如果電壓是220 k V，需要采用雙母線配置辦法。在此基礎上，網采網跳是備用電源自投裝置配置采用的主要方法，可以使該裝置處于安全的運行環境中，自行投入到工作中。當然，智能變電站中過程層繼電保護還有一些其它方面的配置。比如，變壓器保護配置。在配置過程中，主要采用的是分布式的配置方案，實現對應的保護功能。

3.2 站控層繼電保護配置

從某種角度來說，變電站層繼電保護配置是以集中式后備保護為主。簡單來說，就是對智能變電站所有電壓等級進行集中配置。該配置屬于雙重化配置，可以實現廣域保護功能。在配置方案下，智能變電站的保護范圍已有了新的變化。它主要包含了這兩個方面。（1）近后備保護范圍。它主要作用于智能變電站內部的所有出線、母線。（2）遠后備保護范圍。它主要是對智能變電站中對端母線所連接的線路、直接出線的對端母線。在遠后備保護系統運行中，那些處于獨立狀態的系統將會收集所有變電站的相關信息。比如，線路斷路器狀態信息、相關元件電流信息。比如，相鄰智能變電站中元件發生故障的方向。而那些處于獨立狀態的后備保護系統以實時信息為基礎，對后備范圍中元件故障進行準確地判別，及時采取適宜的跳閘策略。這樣可以避免元件故障的發生，也可以防止所發生故障對元件的損害，延長元件的使用壽命。

4 智能變電站繼電保護的展望

從智能變電站繼電保護的現狀來看，智能電網的發展已逐步實現“自動化、信息化、互動化”。在這個過程中，智能變電站中的繼電保護系統也會迎來全新的面貌，走上以“自動化、數字化、標準化”為中心的發展道路。

（1）在智能變電站中，繼電保護裝置將會實現數據信息采集的自動化。主要是因為新時代下各方面先進技術的發展，出現了一系列的高技術設備，如光電感應互感器。這些設備的應用將會使智能變電站中繼電保護裝置具有更高的集成化程度，而系統結構也會得到優化。在信息數據采集方面，對電磁干擾有一定的抵抗能力，為保證采集數據的準確性埋下了伏筆。

（2）數字化方面的發展。對于智能變電站來說，這是它的最終目標。很多新型設備被應用到其中，如智能化的開關設備。而這正是智能變電站走上數字化發展道路的最好證明。比如，在數字化發展道路上，繼電保護裝置中的一次性回路將會被數字化的回路取代。

（3）在智能變電站中，標準化是網絡通信的主要標志。在知識經濟時代中，通信標準體系逐漸應用到智能變電站建設中。在應用的過程中，其相關電力系統已發生了一系列的變化，統一的標準、模型，實行互聯開放成了主要的前進方向。通信網絡標準化的實現可以避免網絡相互之間的影響，為數據信息的真實可靠提供有力的支撐。

5 結 語

總而言之，加強智能變電站的推廣與建設有著非常深遠的意義，而在智能變電站建設中，需要對繼電保護技術這一核心技術引起重視。智能變電站繼電保護配置的完善能夠避免各類故障的發生，使整個電網處于安全運行之中。從長遠來說，智能變電站的發展在給繼電保護裝置帶來機遇的同時，也迎來了挑戰。但隨著科技日益更新，智能變電站繼電保護裝置必將會不斷推動我國電力系統的穩定發展，擁有更好的發展前景。

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