繼電保護在智能變電站中的應用分析

王智

摘要：在電力系統中，保證電力元件能夠安全順利運行的基本設備被稱做智能變電站的繼電保護裝置，智能變電站的繼電保護裝置是構成智能電網最重要的組成部分之一，其對電網安全順利運行具有著非常重要的意義。文章對繼電保護在智能變電站中的應用進行了概述，分析了繼電保護在智能變電站中的要求和實際運用。

關鍵詞：繼電保護；智能變電站；電力系統；電力元件；智能電網 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM65 文章編號：1009-2374（2015）35-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.026

隨著社會科學經濟的進步，更多的電力系統建立起來，這也直接影響到我國人民的生活質量和環境。然而智能變電站在整個電網系統中有著十分重要的作用，它是電力用戶以及發電設備之間連接的橋梁，并且可以直接點對點整合能源，令其符合廣大電力用戶在生活中的實際需要。雖然如今在各電力系統中，變電站被廣泛運用其中，但是變電站的本身就存在了許多技術上的問題。這些問題的存在嚴重影響變電站正常順利地運行。如何對這些關鍵問題進行處理，提高變電站工作的效率，是廣大電力工作相關人士所面臨的重大問題。智能變電站中繼電保護的技術能夠使這些提出的問題得以解決。繼電保護在智能變電站中的工作流程為：在電網系統能夠順利運行的時候繼電保護在閑置的狀態，但是在電網系統出現故障元件的情況下，也能夠將故障元件與變電站中去除，這就保證了其他正常的元件能夠順利進行工作。這種裝置可以較為快速地判斷電網系統是否在正常運行的環境之下，從而保障電網系統能夠安全運行。

1 繼電保護應用現狀解析

智能變電站在運行過程中使用了當今最先進、環保、可靠的集成智能化設備，以標準化信息共享、數字化的全站信息管理、網絡化通信平臺作為變電站最基本完成目標。能夠智能自動化完成變電站數據的采集、保護、測量、調控以及檢測等基本的功能，與此同時也具有支持電力系統實施有效的在線監測并智能決策，并且實現智能調節等具有先進功能的變電站。實現智能變電站，即能夠做到管理人性化，使整個變電站的運營和操作如同有管理人員進行管理操作一般，并且能夠在處于低壓負荷量增加的情況之下，送出滿足增加負荷量的電量，如果低壓負荷量減小，變電站所送出的電量也隨之減小，這就能夠保證智能變電站節約資源。

現如今，我國擁有的智能變電站并不是很多，還處于初步發展階段，與普通變電站相比，智能變電站擁有諸多優勢，例如實現設備可視化運行，減少停電故障時間和檢修停電時間，主要設備使用周期能夠加長，并同時減小了變電站的占地使用面積，其技術的優勢十分明顯。伴隨著科技智能技術的逐步發展，在日常生活和社會工業中智能設備集中采購帶來的規模性效應使得智能變電站的投資成本正不斷下降，并且在近兩年已經基本達到持平的狀態，這使得智能變電站的推廣過程的優越性和發展前景非常樂觀。

智能變電站在結構構成方面分成站控層、間隔層和設備層。其中設備層主要包含了一次設備所構成的智能設備、智能組件以及合并單元的智能終端設備。這樣就可以實現智能變電站合并單元智能端和設備并實現組件的構成，完成了智能變電站電能的傳輸、分配、轉換以及對其進行控制、測量和保護等相關功能的實現。而間隔層的設備通常指測控設備以及繼電保護設備等二次設備，實現使用間隔數據并且最后使用間隔一次設備的功能，能夠實現和遠方輸入、輸出、控制感通信以及智能傳感器等。在智能變電站中的站控層中包含自動化系統、對時系統、站域控制系統、通信系統等多個子系統，可以對整個變電站一個或多個設備進行測量控制等功能的實現，并且完成數據采集、監控操作、同步相量采集、保護信息等多方面的管理以及對電能量的采集等一系列的功能。

2 繼電保護在過程層中的作用

2.1 繼電保護中的線路保護

對智能變電站繼電保護技術的應用，需要將繼電保護裝置與整個變電站運行狀態監測聯系在一起，然后以間隔來確定單套配置。線路保護的裝置組要是用在各個電量電壓等級的間隔單元保護測量控制，具有較為完整的控制、監視通信、備用電源自投、保護、測量等一系列功能，并且為變電場、發電廠以及高低壓的配電長等用電的系統控制和保護提供有效可靠的解決方法，能夠有效地保障廠用電系統以及高低壓的電網能夠穩定安全運行。其中，智能變電站過程層線路保護一般選擇用線路縱聯保護裝置進行保護，通過過程層線路縱聯差動保護與線路縱聯距離保護兩種線路方式。線路縱聯保護為主要保護的組成，需要將智能變電站過程層的線路后背的保護部分設置在集中式的保護性裝置設備中，并且可以將其與其他的自動化智能保護設備一起，通過通信端接口組成一個智能自動化系統。所有的裝備設置都能夠進行集中安裝，即能夠在當地安置高低壓開關柜。

2.2 繼電保護中變壓器的保護

智能變壓器保護裝置一般選擇用分布式為過程層配置，在運行時先實現設備的差動保護系統，然后通過智能變電站集中式的安裝后備保護。變壓器的保護裝置由吸濕器、儲油柜、氣體的繼電器、安全氣道、測溫裝置、凈油器六部分組成，集保護、控制、通信、監控等許多功能于一身，組建成為智能自動化開關柜較為理想的電氣單元。在組成的產品的內部安裝一個由20余標準保護程序共同構成的系統保護庫，并且對設備中的一次設備電壓電流進行模擬量和開關量強大完整的數據手機功能。在變壓器保護的過程層中，所使用的是分布式配置，并且使其具備較為完整的保護功能，用來進行后備保護和集中安裝。其中，對變電站過程層變壓器進行差動保護時，對非電量保護部分需要進行單獨安裝，并通過電纜將其直接與變電站斷路器進行連接，這樣斷路器跳閘命令就可以通過光纖傳輸到全站式網絡線路中，完成對整個變壓器的差動保護。如果是對110kV變壓器進行繼電保護，則在進行配置時，要求將主后備保護集成在一起，將其作為一體化雙套配置。在對智能變電站內變壓器進行機電保護配置時，需要直接對設備進行采樣分析，并根據分析結果來完成各側斷路器的控制，保證其能夠完成自動跳閘動作。

2.3 繼電保護配置的方式

繼電保護的配置根據需要保護范圍大小的差異通常來說共分為三種方式，即廣域電網相互配合保護方式、就地化間隔保護方式、戰域電網保護方式。而這三種保護方法各有優劣。戰域電網的保護是智能變電站后背保護方式。其保護范圍不及區域性的電網保護范圍廣闊，在戰域中心機利用收集到的變電站中各個組成元件的信息進行判斷并且分析是否存在故障并對其加以保護操作。這種方法對主機計算的能力以及處理問題能力要求和廣域電網保護方法相比大大降低。就地化間隔保護法一般保護較為具體的一次設備。保護裝備根據主接線方法以及電壓等級具體的方案實施，使安裝GIS匯控柜或智能匯控柜中。柜體具體依照間隔取值分別安置在具體設備周圍。分布在具體設備周圍進行保護裝備依靠自身收集到的本地信息與周圍其他設備所收集到的信息進行交換并且分析是否存在缺陷，是否應該完成保護操作。就地化間隔保護法具有靈活多變的特征，而對每一個設備來所決策依賴性大大減小。但是信息的交換較為復雜、重復幾率較大，并且互動性與其他保護方式相比有所不足。廣域電網的保護能夠保護包含中心站的共十幾所變電站，而中心站可以利用其決策主機所收集變電站的各元件信息，以保護單位元件作為主要的保護對象，再對所收集到的信息進行故障保護措施。并且在其保護區域之內最為可靠，故障檢測角度方面也最為全面，但是對主機處理能力和計算水平均有著較高要求。

3 智能變電站層繼電保護

對變電站的層繼電保護一般來說均采用集中式后備保護來進行配置的，這樣既能夠提高整個變電站系統運行的實用性，并且還可以實現在線實時自整定等，繼電保護效果更好。其中，后備保護系統可以分為兩個部分，即為本變電站實現后備保護功能，實現開關失靈保護；對相鄰變電站實現保護功能，并對開關失靈進行保護。對變電站層的繼電保護主要體現在運行的不同時期：（1）正常供電階段：在智能變電站能夠實現正常的運行供電作業時，電力系統中的相應工作設備和保護的裝置在規定工作狀況之下，系統內存設備和儀表均處于能夠正常進行訪問的階段。在這種情況之下，繼電保護裝備只需要完成對設備的監控報警，保證變電站能夠正常運行即可；（2）運行供電發生故障：如果變電站內設備發生故障，則繼電保護裝置動作，及時地完成電力設備發生故障部分切除，并且保證其余的電網組成部分能夠正常運行；（3）供電異常：如果變電站運行異常，則由繼電保護設備及時發出報警訊號，以此來通知維護人員及時進行故障的排除，確保電力系統的正常運行。

4 結語

繼電保護作為智能電網的第一道保護防線，在智能變電站中應用的作用不容忽視，為了與科技智能化這一趨勢的融合，智能變電站的繼電保護相關系統也逐步升級成為智能自動化保護裝置，并且實現電網全面的智能化保護。近年來，我國的變電站自動化水平與傳統老式變電站相比已經有了明顯的提高，相信有了繼電保護相關研究的進行，我國智能變電站的使用范圍將會越來越大。

參考文獻

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（責任編輯：陳 潔）