基于智能變電站的繼電保護分析

李雪飛 姜 楠

特變電工沈陽電力勘測設計有限公司

基于智能變電站的繼電保護分析

李雪飛 姜 楠

特變電工沈陽電力勘測設計有限公司

隨著技術的不斷創新，新材料和技術的應用，繼電保護硬件的可靠性大大提高，變電站繼電保護技術也正在朝著智能化方向發展，并已初步應用。本文從繼電保護配置，智能化繼電保護基本結構方面進行探討，并對智能變電站繼電保護電力通信網絡技術進行了分析。

智能變電站；繼電保護；基本結構

1、繼電保護裝置的基本組態

一個完整的微機繼電保護裝置由硬件和軟件兩部分組成。硬件指的是模擬和數字電子電路，建立電氣連接和微機保護軟件運行的外部系統平臺；軟件是指計算機程序，它根據保護原理及硬件控制功能的要求，以完成數據采集和外部信息交換、數字和邏輯判斷和操作運行指令執行。繼電保護的硬件配置如下。

(1)數字繼電保護裝置的數字核心部分的核心部件是一個專門設計的專用微型計算機，一般由中央處理器(CPU)、存儲器、定時器/計數器和控制電路，并通過數據總線、地址總線和控制總線連接到系統。(2)模擬輸入接口部分的繼電器，以確定電源系統是否有故障或不在正常運行的基本功率是基于模擬電源。(3)開關量輸入接口開關是反映兩個狀態的“是”或“否”的邏輯變量，如斷路器的“開關”或“關”狀態，“是”或“否”狀態控制信號。(4)人機對話界面部分的功能是建立微觀模型與用戶之間的信息連接，從而使手工操作，調試并得到反饋信息。(5)外部通信接口組件，外部通信接口組件的功能提供了計算機局域網和遠程通信網絡信息信道。

傳統的繼電保護是將變電站內一次設備信息轉變成電信號，通過電纜發送繼電保護裝置，由繼電保護裝置分析判斷變電站運行狀態是否正常，然而為了保證繼電保護的可靠性，須采集信號多，一次設備的二次接線復雜，增加了電纜的使用量，同時也產生了很多的故障點；而智能變電站在此基礎上，將電信號轉變成光信號，繼電保護裝置接受光信號，簡化了電纜接線，變電站的網絡結構也更清晰。

2、繼電保護對網絡的要求

隨著智能變電站技術的快速發展，國內各地正紛紛展開智能變電站的示范工程建設。然而之前各設備制造商對IEC61850 標準的理解仍存在區別、智能化建設模式千差萬別、提供的產品接口各異且種類繁多，這些都嚴重制約了智能變電站的標準化建設與推廣應用，因此，國網公司引領制定了《智能變電站技術導則》、《智能變電站繼電保護技術規范》、《IEC61850 工程繼電保護應用模型等相關技術標準》，以規范統一智能變電站的建設與運行。在智能站發展過程中有觀點認為，組網是先進的，單純粹追求全網絡一體化的應用，忽視了網絡帶來的潛在安全風險隱患，如變電站的保護GOOSE 跳閘命令等其他重要實時信號過多地依賴于網絡傳輸，使得變電站整體安全性、穩定性與網絡規劃設計、交換機的性能息息相關。會一方面導致變電站建設投資與維護成本大為增加，變網絡配置方案復雜、交換機數量增加；另一方面與常規變電站相比，繼電保護的安全性、可靠性和速動性等關鍵性能指標卻反呈下降態勢。故而，現今運行的變電站中，跳閘命令仍通過電纜傳輸，保證了繼電保護的可靠性；間隔層設備直接接入站控層網絡，減少了交換機數量，簡化了網絡配置。

3、智能變電站繼電保護電力通信網絡技術分析

電力通信監控技術主要包括以下幾方面內容：(1)通信檢測系統硬件結構。監控系統在結構上的星形拓撲結構，綜合計算機網絡技術，主要由兩大部分組成：中心站和周邊站。監控系統的硬件體系結構主要由數據采集器、數據庫服務器、監控站等功能組成。通信機房變電站負責數據采集，將采集的數據反饋到該地區的中心站，各個分站傳輸的數據在這里進行處理，并對各種通信設備做出報警響應。(2)系統應用軟件：監控系統由實時數據庫和管理數據庫、三個應用平臺和多個應用程序組成。

電力通信網絡要傳送繼電保護命令，電站信息監控，自動調度，電費計量及變電站圖像監控等信息，電力通信網絡的暢通及穩定，對整個電力系統的正常運行有重大意義。只有保證電力通信需要有專業的管理體系和規范的管理體系，才能保證整個電力通信網的暢通和高效運行，最終保障電力系統的安全。

4、智能變電站網絡的優化配置

在電力系統中，智能變電站采用“三層兩網”框架，三層分別是智能變電站過程層、間隔層、站控層。過程層設備包括一次設備的智能裝置，如合并單元，智能終端；間隔層設備包括保護裝置、測控裝置如線路縱聯保護、變壓器差動保護、母線差動保護，及線路間隔測控裝置，變壓器測控裝置及母線測控裝置等；站控層設備包括監控系統主機兼操作員站、數據服務器、通信網關機等。兩網為過程層網絡和站控層網絡。過程層網絡負責過程層與間隔層設備直接的信息發送，站控層網絡負責間隔層與監控系統直接的信息傳送。這樣的配置使得智能變電站網絡層次分明，一定程度上保證了系統的可靠性。

5、變電站繼電保護配置

5.1變壓器的保護配置

變壓器主保護一般采用二次諧波制動復式比率差動保護。非電量保護一般由本體智能終端集成，主要為本體及有載調壓瓦斯保護，油位異常等。后備保護多采用復合電壓的過電流保護、過負荷保護。變壓器保護要求滿足IEC61850規約。

5.2變電站內線路保護

變電站內線路一般采用為保護測控一體化裝置，就地安裝于對應間隔的開關柜。保護裝置通過以太網接口通信，通信規約采用IEC61850，接入變電站計算機監控系統。

結束語

隨著電網建設的發展，智能技術在電網中的應用越來越多，繼電保護在智能變電站中的應用也越來越多。在網絡系統中，智能變電站繼電保護配置是基于電力變電站繼電保護裝置和相關的功能，使用傳統的保護，通過應用自動化技術和信息技術，實現智能變電站繼電保護。分析智能變電站繼電保護配置，不僅對電網智能變電站繼電保護方案確定合理有著積極的作用，而且對于電力系統的安全穩定運行有著積極的作用。

[1]洪鳴.基于智能變電站的繼電保護分析[J].中國電業(技術版)2013，09：41-44.