淺析智能變電站保護選配方案

摘要：我國電力系統的不斷發展極大地提高了變電站運行的穩定性、安全性與智能性程度，而繼電保護在電力系統運行過程中發揮著極大的作用。文章對變電站繼電保護運行現狀進行了分析，并闡述了智能變電站保護選配方案，以促進供電企業的快速發展。

關鍵詞：智能變電站；變電站保護；選配方案；電力系統；繼電保護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2016）10-0138-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.068

1 概述

隨著我國社會與經濟的不斷發展，供電企業也在不斷進步，現階段，人們對于電能的依賴程度越來越高，因此，供電企業面臨著很大的機遇與挑戰。隨著變電站運行的自動化程度越來越高，同時也大大提高了變電站運行的安全與穩定性。在變電站智能化系統中，測控系統、繼電保護等設備的不斷應用，極大地促進了變電站運行的效率，因此，分析智能變電站保護選配方案，會極大推進電力系統的快速發展。

2 智能變電站系統簡述

通常而言，變電站要由三個部分組成，分別是間隔層、站控層和過程層（如圖1），不同的部位發揮的作用不盡相同，其中，間隔層主要是指繼電保護系統、測控系統等二次設備；過程層主要組成部分有互感器、隔離開關等；站控層包括對時系統、站域控制系統、工作站與監控主機等。通常而言，站控層發揮的作用最大，主要是監控設備的運行情況，如果發現存在問題，能夠及時并采取報警等措施，減少設備故障的損失，同時還可以采集變電站運行過程中的數據，進而對采集的數據進行保護處理，從而實現保護功能。智能變電站系統具有自身獨特的優勢，如可靠性、選擇性、精準性等。為了提高智能變電站的功能，就應該統一規范變電站內部設備的信息訪問方法、描述方法等，這樣就可以提高不同廠家生產智能變電站電子設備的可相互使用性，在大多數采用的是IEC61850標準，而在智能變電站保護配置方案時，根據保護對象進行配置，如線路保護、主變保護、開關保護等。

3 繼電保護存在的主要問題及基本要求

3.1 繼電保護存在的主要問題

繼電保護在發揮其作用時，主要是通過電力系統的電流、電壓以及電阻等的不同變化，從而實現保護功能，對于保證用戶的正常用電至關重要。此外，繼電保護設備不但能夠向監控管理者進行電力運行數據的準確高效的提供，還能夠在系統有故障出現的時候，開展自動挽救，這對降低故障損害有非常重要的作用，進而有效降低故障造成的各方面損失。所以，當繼電保護設備在對出現的故障進行一定的挽救后，還會及時發信號給監控管理者，便于及時采取相應策略來對電力系統進行調整，這就能將電網故障損害降到最低。

隨著經濟和社會的高速發展，各種電器的功率也越來越大，發電機的容量也不斷提升，這就導致發電廠、變電站及供電網絡等接線也越來越復雜，大大增加了整個電力系統中正常工作以及短路的電流，這就造成整個電網一旦有故障出現，就可能導致整個電網的正常運行都受到嚴重影響。這是現階段的繼電保護設備沒有辦法很好的滿足電力系統實際發展需要的一個重要原因。存在的問題主要有：

第一，對于切除故障后的電力系統的情況很難表現出來，這就造成無法實現對切除故障后的電力系統的保護。

第二，判讀對于整個電力系統的保護情況，通常是以地區測量數據為基礎的，這就導致繼電保護僅能夠對本地區相關網絡進行保護，不能實現對產出故障后的整個電網進行相應的保護，造成繼電保護的運作方式沒有辦法全面反映出來。

第三，由于通常情況的后備保護動作的時間過長，這就很難將其保護作用很好地發揮出來。

第四，一些特定電網狀態下，越級跳閘是線路保護常出現的現象，這就導致上下級保護的整體配合很難得到高效實施。

第五，當變電站線路發生故障時，線路由于采取保護措施，而開關拒動，這樣就會導致更嚴重的故障發生，且影響范圍與影響時間都會變得很嚴重。

3.2 繼電保護的基本要求

綜上所述，電力系統在正常運行過程中，很容易出現故障問題，這些問題都會給電力系統的正常運行帶來嚴重的影響，因此繼電保護裝置在進行保護時，應該具備一定的選擇性，這樣才可以切除部分故障，不僅可以確保其他正常線路的正常運行，同時還有助于提高電力系統的運行效率，與此同時，在相關的保護范圍內，繼電保護裝置都不會出現拒絕動作的現象，同時當在其他范圍內發生故障時，繼電保護裝置也不會出現錯誤處置。因此，繼電保護裝置對于電力系統的正常運行至關重要，不僅可以及時切除故障部分，同時還可以最大程度地避免故障給其他設備帶來的損壞，提升恢復電壓的速度，對于發電機的穩定性有明顯的提高。

4 繼電保護分層配置方案

隨著繼電保護裝置的不斷發展，現階段已經從傳統的模擬式保護發展到現在的數字式保護，因此保護的性能得到大大的提高，但是，雖然這個轉變的過程經過了較長時間的發展，由于數字保護在設計階段還存在模擬式保護痕跡，還存在一定的局限性，沒有最大程度地發揮現在的計算機技術的作用，這樣就導致很難完全達到數字式保護。而在智能變電站中，隨著智能化設備、網絡化設備以及一些相關標準的使用，這樣就可以使不同的電氣設備之間能夠實現互相操作與信息的共享，因此，分層繼電保護配置具有很好的自身優勢，不僅可以發揮主保護功能，同時可以精準、快速地實現后備的保護，這樣的方法可以有效解決常規方法的不足。

在分層配置繼電保護時，其過程層的保護主要是變壓器的保護以及線路保護等，進而在MU操作箱中直接獲取操作和采樣的數據信息，這個過程是相對獨立的，不依賴過程層。在保護多間隔母線過程時，由于其比較特殊，主要是因為在間隔層進行配置，而在獲取數據信息時，主要是通過過程層網絡獲取，從而實現跳閘和保護。通常而言在設計智能管理單元時，在站控層進行配置，主要是通過間隔層交換機或者間隔層采集數據處理單元來完成變電站數據信息的獲取，從而實現管理和保護站域的功能。在方案設計階段，配置保護功能如下，變壓器的保護與線路的保護，通常而言包括傳統的主保護。在進行配置保護時，通常母線保護功能不發生較大的改變。

4.1 縱聯保護配置過程層線路

在智能變電站進行保護過程層線路過程中，通常而言，主要是通過縱聯線路保護配置來完成的，而在過程層變電站縱聯保護形式主要是：線路縱聯距離保護和線路縱聯差動保護，在縱聯保護配置過程層線路時，縱聯保護的重要組成元素是主保護，而相關集中保護設備，后備保護通常依賴較大。

4.2 差動保護配置過程層變壓器

分布式變動保護配置是智能變電站實現其過程層變壓器差動保護的相關配置。而在智能變電站智能保護過程中，通常使用變壓器的差動保護來實現過程層變壓器的差動保護，而后備保護通常而言，還需要在一些集中式保護裝置上構建，而在智能變電站差動保護過程層變壓器時，還需要安裝獨立保護電量部分，進而再使用電纜等線路，將其與變壓器的斷路器進行連接，通過光纜線路來實現將斷路器的跳閘命令線路傳送至全站線路中，從而實現差動保護變壓器。

5 繼電保護分層配置的性能分析與繼電保護的發展趨勢

5.1 繼電保護分層配置的性能分析

變電站的繼電保護對于電力系統的正常運行至關重要，不僅可以減少變電站在運行過程中出現故障事故的可能性，還可以提高變電站的運行效率，提高供電企業效益。而繼電保護的分層配置，可以大大提升變電站的保護性能，還可以體現出集中決策的后備保護與獨立決策的快速保護等。

在進行分層配置和一些設備保護時，如變壓器的保護與線路的保護，可以直接在過程層進行相關的設置，通常不會依賴間隔信息，從而實現與MU操作箱的過程層裝置信息的交換，通常而言，這就是網絡信息的癱瘓，但是不會影響主保護的相關動作，在優化智能變電站的保護措施后，進行故障切除時，對外部的通信條件依賴較少，從而可以有效提升電力網絡的穩定與安全性，進而提升供電企業的效益。

在這種方案設計時，集中控制與決策在后備保護中完成，從而實現變電站設備的保護，通常而言，后備保護主要包括以下方面：母線在充電時的保護，線路重新合閘時的保護以及線路過負荷的保護，這些保護措施對于變電站的正常運行至關重要，但是不同的保護模塊是不會相互影響的，同時還可以實現不同保護功能的相互配合。其中在變電站后備保護中，集中后備保護實現了功能模塊與原理模塊的統一，可以使保護配置更為簡化。因此，集中后備保護可以及時得到變電站運行過程中的變化，進而根據設計的方案，進行一定的決策，這樣不僅可以有效地判定故障的位置，同時還可以解決一些其他的問題，如保護拒動、斷路器失靈等，不會因為選擇性而忽略迅速性，這樣可以實現在較短的時間內，解決影響范圍較大的問題，有效提升變電站運行的安全性與穩定性，促進供電企業的正常發展。

5.2 繼電保護的發展趨勢

隨著科學技術水平的不斷提升，繼電保護技術已經朝著網絡化、智能化、計算機化以及通信一體化等方向發展，并且已經取得了良好的效果，為了確保電力系統的正常運行，就應該首先實現微機保護設備的網絡化。在完成繼電保護裝置計算機化與網絡化的前提下，還應該盡量減少電纜敷設的投資。由于現階段在電纜投資上還較大，不利于供電企業的發展，通過管控、數控以及測量的一體化，就可以降低電纜的使用量，降低供電企業的投資成本。

6 結語

隨著供電企業的不斷發展，電力系統的各個功能日趨完善，但是在變電站運行過程中，還存在很多問題，給供電企業帶來一定的影響。而變電站繼電保護裝置，不僅可以確保電力系統的正常運行，還可以降低事故產生的影響，保障供電企業的快速發展。

參考文獻

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作者簡介：耿瑞麗（1976-），女，山東成武人，國網山東省電力公司成武縣供電公司用電監察員技師，電力工程工程師，研究方向：配電網綜合線損管理、計算及理論分析。

（責任編輯：周 瓊）