智能變電站繼電保護(hù)及其配置管窺

王運(yùn)劭 許凱 王之猛

摘要：近些年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和人們生活水平的提升，人們在日常生產(chǎn)和生活中對于電力資源的應(yīng)用越來越廣，這就需要國家電力部門不斷加強(qiáng)對電力供應(yīng)以及傳輸系統(tǒng)的建造與維護(hù)，逐步將傳統(tǒng)變電站建設(shè)成為智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的新型變電站供應(yīng)體系，全面提升我國電力供應(yīng)實(shí)力。本文就目前我國智能變電站的發(fā)展現(xiàn)狀，簡要分析我國智能變電站與傳統(tǒng)變電站之間的差異，簡述智能變電站的繼電保護(hù)功能及其具體配置。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；配置；發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國智能化設(shè)備建設(shè)起步較晚，以變電站為例，我國傳統(tǒng)變電站在供電過程中需要用到大量的供電電纜，建設(shè)成本較高，而且在進(jìn)行線路維護(hù)以及線路維修時 較為復(fù)雜，影響著現(xiàn)代化變電站的工作效率。然而，近些年來隨著智能變電站的不斷發(fā)展，使得我國變電站擺脫了傳統(tǒng)變電站的弊端，而且對繼電保護(hù)的發(fā)展也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。下面就簡要介紹我國智能變電站的主要特征，并簡要介紹其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置。

1 智能變電站系統(tǒng)配置及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

1.1 智能變電站的基本定義

智能變電站是以現(xiàn)代社會的高新技術(shù)、設(shè)備為依托，將一些具有先進(jìn)、智能、環(huán)保、廉價的設(shè)備引入到現(xiàn)代化變電站的開發(fā)與應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)全站信息的數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化，使得智能變電站能夠自動實(shí)現(xiàn)對用戶用電信息的采集、處理以及對用戶用電線路的保護(hù)、維修，不僅能夠省去大量的人力物力，而且能夠便于相關(guān)電力部門對分布在城市各地的變電站進(jìn)行統(tǒng)一的管理和實(shí)時的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對整個電力資源的信息化管理。

1.2 智能變電站的主要特征

變電站是國家電網(wǎng)工程中的重要組成部分，而智能變電站的發(fā)展是伴隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷提升的，其是國家建設(shè)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和前提，不僅體現(xiàn)了時代發(fā)展的需求，同時也展現(xiàn)了變電站信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展步伐。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具有信息數(shù)字化、管理智能化、設(shè)備先進(jìn)化的特點(diǎn)，其主要體現(xiàn)在以下三個方面。其一，各地建立起來的智能變電站將實(shí)現(xiàn)實(shí)時聯(lián)網(wǎng)，而且在信息、通信的過程中采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息的傳遞和交互，這是傳統(tǒng)變電站所不能實(shí)現(xiàn)的；其二，智能變電站將在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上配置更多、更先進(jìn)的設(shè)備，并且努力實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，并用光纖取代了傳統(tǒng)的通信電纜，大大提升了工作效率；其三，智能變電站的建成要求許多設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)絕對的智能化，如電子傳感器、全智能處理終端等設(shè)備的引進(jìn)，大大加速了智能變電站的發(fā)展進(jìn)步。

1.3 智能變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)信息的實(shí)時收集與處理，隨著其智能化程度的不斷加強(qiáng)，各變電站已經(jīng)逐步建成了一體化管理的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，各級電力系統(tǒng)工作者能夠通過此系統(tǒng)對電網(wǎng)信息進(jìn)行統(tǒng)一的收集、處理與儲存，能夠?qū)崟r監(jiān)控各地電網(wǎng)系統(tǒng)具體運(yùn)行工作情況，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警，對電力供應(yīng)過程中的問題能夠及時的發(fā)現(xiàn)并解決。

一般來講，現(xiàn)代智能變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般由三部分組成，分別是“站控層”設(shè)備、“間隔層”設(shè)備和“過程層”設(shè)備。所謂“站控層”設(shè)備即變電站可以直接控制的相關(guān)設(shè)備，主要包括控制主機(jī)、相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)器以及站綜合管理服務(wù)器三部分；對于“間隔層”設(shè)備，主要是指電力資源在輸送和應(yīng)用過程中的相關(guān)設(shè)備，主要包括繼電保護(hù)設(shè)備裝置、相關(guān)線路測控設(shè)備以及智能變電站信息記錄設(shè)備等；而“過程層”設(shè)備一般包含的設(shè)備相對較少，主要包括一些簡單的智能服務(wù)器、智能設(shè)備組件等等。整個智能變電站的系統(tǒng)在工作的過程中，需要三部分設(shè)備之間相互聯(lián)系、相互配合，合理整合電網(wǎng)信息，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)信息的綜合分析和管理，并對智能變電站一體化管理綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的各項設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，對存在的問題的地方進(jìn)行及時調(diào)整，確保整個智能變電站管理體系的正常運(yùn)行。

1.4 智能變電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及設(shè)計原則

智能變電站在設(shè)計和運(yùn)行的過程中都需要遵循一定的原則，總體來講，智能變電站需要擺脫傳統(tǒng)變電站的一些缺點(diǎn)，即在使用的過程中能夠有效節(jié)約相關(guān)資源，并遵循環(huán)境保護(hù)的原則，大力推行智能化、節(jié)約化、環(huán)保化的設(shè)計原則。此外，在智能變電站使用的過程中引進(jìn)了大量的智能化小型設(shè)備，不僅能夠節(jié)省智能變電站的占地面積，可以有效節(jié)約土地資源，而且某些先進(jìn)設(shè)備的引入使得電網(wǎng)信息的收集更加及時、準(zhǔn)確，有助于提升我國電網(wǎng)工作的效率。

以太網(wǎng)作為智能變電站運(yùn)行過程中的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)智能變電站之間有效聯(lián)系的主要工具，現(xiàn)代智能變電站一般都配有以太網(wǎng)交換機(jī)，而且一般都配置不同的用網(wǎng)形式。在智能變電站中設(shè)置不同的組網(wǎng)形式的目的主要在于，能夠有效保證系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中的穩(wěn)定性，特別是對于智能變電站的繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定性的提升，此外，對于以太網(wǎng)的多種使用方式能夠給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供更高的靈活性，便于整個系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)工作的開展。

2 智能變電站繼電保護(hù)的優(yōu)化

在高壓電網(wǎng)的供電過程中，做好電路的保護(hù)工作是相當(dāng)重要的，智能變電站的繼電保護(hù)可以分為三個部分，即間隔保護(hù)、站域保護(hù)以及廣域電網(wǎng)保護(hù)三部分，三種保護(hù)相互聯(lián)系、相互配合，實(shí)現(xiàn)對智能變電站的完整繼電保護(hù)。下面就這三部分進(jìn)行簡要分析。

2.1 間隔保護(hù)功能

就地化間隔保護(hù)是智能變電站繼電保護(hù)中的主要間隔保護(hù)形式，其主要采用“電纜采樣”和“電纜跳閘”的形式，這種保護(hù)方式的優(yōu)勢在于不必依靠外界時鐘信號就可以啟動其保護(hù)功能，保證電路運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，這種保護(hù)形式不會受到智能變電站系統(tǒng)故障的影響，穩(wěn)定性較高，可以充分體現(xiàn)“間隔保護(hù)”的理念，保證整個智能變電站繼電保護(hù)工作的順利開展。

2.2 站域保護(hù)功能

站域保護(hù)主要是利用全站收集到的電網(wǎng)信息，解決變電站的后備保護(hù)問題，因此站域保護(hù)一般持續(xù)時間較長，在使用此功能的過程中也存在著靈敏性和選擇性不能同時兼顧的問題，但是此保護(hù)功能也同時存在著低周電壓減載等功能的優(yōu)勢。

2.3 廣域電網(wǎng)保護(hù)功能

廣域電網(wǎng)保護(hù)功能主要用于解決整個電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的主要問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

其一，對于智能變電站的繼電保護(hù)動作主要是依靠全站收集到的電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)，利用區(qū)域電網(wǎng)信息識別電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以根據(jù)檢測到的實(shí)時數(shù)據(jù)對各項設(shè)備進(jìn)行及時的調(diào)整，以做好變電站的后備保護(hù)工作；其二，繼電保護(hù)功能主要是以切斷故障設(shè)備為目的，當(dāng)電路系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)功能可以將發(fā)生故障的設(shè)備或元件進(jìn)行隔離，避免因細(xì)小故障造成整個線路的連環(huán)故障。

3 總結(jié)

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國智能變電站的自動化程度也有所提升，越來越多的尖端設(shè)備被應(yīng)用到繼電保護(hù)工作中，更加有利于相關(guān)部門做好繼電保護(hù)的優(yōu)化工作，保證我國智能變電站的正常運(yùn)行。

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