智能變電站繼電保護技術優化探討

摘 要：變電站自動化技術的應用，對智能變電站的建設發展具有重要推動作用，為實現智能電網的建設具有重要意義。智能變電站運行模式更為復雜，很容易受到各方面因素的影響，為提高其運行的穩定性與安全性，必須要對其做好繼電保護處理。本文就智能變電站繼電保護技術的優化措施進行了簡要分析。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;數字化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.044

繼電保護技術在實際應用，已經取得了良好的效果，從信號傳輸、信息共享以及自動化水平等放慢進行分析，智能變電站的建設與應用具有更大的優勢。需要從智能變電站實際應用中進行優化分析。在對智能變電站繼電保護技術的分析中，需要了解其保護特征，爭取提高其實施的安全性、實時性、穩定性等方面功能，來確保變電站運行效果可以滿足供電需求。

1 智能變電站特點分析

與傳統變電站相比，智能變電站已經實現了數字化運行與管理，如信息采集、傳輸、處理等過程，建設所用設備均具有較高的自動化與智能化水平，同時通過有效的信息收集與共享，應用效果更為突出，對建設智能電網具有重要推動作用[1]。智能變電站集中體現了一次設備智能化與二次設備網絡化，在提高運行效率的同時，降低綜合運營成本。對于傳統變電站建設運行中存在的問題，智能變電站在建設時也對其進行了優化，例如常見的選擇應用光電互感器與智能斷路器設備，在運行過程中可以有效解決傳統變電站存在的電磁式互感飽和問題。

2 智能變電站繼電保護結構分析

2.1 “三層兩網”構架

與傳統變電站繼電保護不同，智能變電站主要是利用過程網絡為中心，將IEC 61850作為通信標準，則按照功能分析構架可以分為三層，即站控層、間隔層以及過程層，并且沒兩層之間會構成站控層網絡與過程層網絡[2]。其中，站控層主要負責傳輸整定值召喚、修改以及錄波文件的傳送等;過程層主要負責傳輸采樣值、跳閘、開關狀態量以及閉鎖等信號，對定時性與可靠性具有嚴格的要求，關系著變電站各項功能是否能夠正常運行。

2.2 數據幀傳輸機制

傳統變電站繼電保護設置有負責采樣以及命令信號通道，由通道固定延時以及裝置處理速率構成傳輸延時，保護效果相對固定。而智能變電站的繼電保護，主要是利用以太網數據幀的形式來完成傳輸采樣值、獲取開關狀態量以及下達跳閘值指令等，整個過程以交換機以及光纖作為介質，并由過程層網絡來完成通信。由此可以確定，智能變電站繼電保護對工程層網絡有著較高的依賴性。

2.3 IEC 61850標準體系

IEC 61850為智能變電站繼電保護網絡以及通信設計必須要遵循的原則，在設計繼電保護系統構架時，往往一個實體設備中會包含多個邏輯設備，并且由基本單元來實現邏輯節點的劃分，如跳閘回路、保護算法以及采樣值處理等節點。對于通信協議，主要就是通信服務類型以及性能要求等來映射特定通信協議，例如如SV/GOOSE通信，為保證實時性傳輸層與網絡層協議映射為空[3]。

3 智能變電站繼電保護設計優化要點

3.1 安全性優化

智能變電站繼電保護裝置均以IEC 61850標準體系為依據，但是因為其為統一發布，可以說是處于完全透明的網絡環境中，這樣保護系統在運行過程中，將要面臨更多網絡攻擊，以及信息安全威脅，必須要做好對系統安全性的分析。IEC 61850標準體系中對于安全性方面并沒有專門規定，因此需要總結以往管理經驗，針對安全防護方面來采取措施進行優化。

3.2 可靠性優化

智能化變電站繼電保護已經實現了全數字化建設，保護結構中含有眾多電力電子設備，對提高變電站運行穩定性與安全性具有重要意義，滿足社會生產生活對供電網運行的要求。但是在選擇電力電子設備時，需要就實際情況來做好相應的設計，提高設計方案的合理性與應用效果，最大程度上來降低外界因素對其造成的影響，以免出現信息不同步或者電磁兼容等方面的問題。降低保護系統運行的穩定性。針對保護結構中電子設備易受影響的特點，采取措施來提高系統運行可靠性，如選擇應用性能穩定的光纜，并通過冗余技術來完成系統的自檢，對于不合理的部分可以及時發出警告，并產生保護動作。

3.3 實時性優化

實時性是智能變電站繼電保護的重要特點，在保護結構設計時，經常會受到合并器鏈路傳播時延、交換機交換時延等因素限制，對變電站數字化互感器傳輸效果造成影響，使得傳輸誤差超出允許范圍。就運行實際情況來看，合并器排隊與交換機轉發是造成數字式互感器采樣值傳輸抖動的主要原因。合并器在完成采集器傳輸的數據信息后，一般會存在一個排隊處理的過程，并且在接受采集器通信的階段也會產生額外等待時間。另外，對于系統中所安裝交換機性能不同，在實際運行中也會出現一定程度的延時問題，當信息轉發時必須要將一幀數據全部發送成功后，再進行下一次的轉發對保護系統的實時性存在一定影響，需要采取措施進行優化。

3.4 同步性優化

智能變電站繼電保護數字化建設，在正常運營工程中，經常會遇到數據同步性問題，即合并單元所輸出的數據采樣信號中存在時間信息，這樣以消除電氣量相位與幅值上存在的誤差，就必須要對繼電保護設備進行優化，使其可以在相同時間點來獲得相應的數據信息。如果丟失同步信號，最終采集到的數據勢必會存在一定的誤差。因此在對此方面進行優化設計時，應做好過流與過壓保護，此保護原理比較簡單，保護動作行為僅對輸入信號幅值正確性有要求，對同步信號的要求比較小，這樣即便在保護動作中丟失同步信號，也不會對保護動作產生太大的影響。

4 結束語

智能變電站繼電保護為維持所有設備正常運行的前提，在對其進行研究時，需要針對智能變電站所具有的特點進行分析，確定設計優化要點，從不同角度進行研究，選擇對應的措施進行優化，降低各項因素對保護系統運行效果的影響，確保所有保護動作維持在正常狀態。

參考文獻：

[1]蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].機電工程技術，2012（05）：1-4.

[2]吳娟.智能變電站繼電保護配置的分析與探討[J].企業技術開發，2014（28）：53-54+61.

[3]張小俊，陳艷.淺談智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].通訊世界，2013（21）：187-188.

作者簡介：劉旸（1987-），男，遼寧丹東人，本科，研究方向：繼電保護。endprint