變電站新型綜合保護與監控系統研究

毛彥龍

摘 要：變電站是電力系統的重要組成部分，對電網的安全運行有重大的作用。新型綜合保護與監控系統應用于變電站，對變電站的穩定運行起重要作用，文章主要講解了常規的變電站保護與監控系統存在的問題，以及變電站新型綜合保護與監控系統構成、特點、功能、優勢、原理等。

關鍵詞：變電站；保護與監控；自動化

變電站是電力系統中必不可少的組成部分，擔負著電能轉換、分配、控制和管理的重要任務，對電網的安全、可靠運行起著舉足輕重的作用[1]。對變電站保護和監控系統進行研究，保障變電站的穩定運行，為用戶提供穩定持續的電能服務至關重要。

1 變電站常規保護與監控系統

常規的變電站保護與監控系統功能獨立。這種系統存在幾點問題：保護與監控系統功能獨立，各部分單獨進行，不能進行信息共享，導致部分電能信息重復收集；各部收集信息裝置重復配置，造成大量的資源浪費；大量使用二次電纜，成本高還會造成信息干擾；需要二次接線，程序復雜，增加工作人員的工作量。

2 變電站新型綜合保護與監控系統

2.1 系統組成部分

2.1.1 數據收集。新型綜合保護與監控系統實行資源共享，將收集到的數據進行匯總、共享，包括CT、PT保護與測量信息，電能開關量信息等，并將收集到的數據進行轉換與保護。

2.1.2 數據集中。新型綜合保護與監控系統同時向各部發送數據采集指令，收集到的數據信息進行同步處理，保障了信息收集、上傳、利用的同步性。

2.1.3 集中保護與監控。新型綜合保護與監控系統根據需要增加服務器的數量，優化系統配置，集中保護與監控數據信息，實現多部位的保護與監控等功能，是新型保護與監控系統的重要突破。

2.2 系統特點

2.2.1 本地保護設置。本地保護部分采用分散式結構，在當地進行安裝，降低了控制電纜的成本。該裝置集保護、監控功能于一體，既可保護設備、數據等本地信息資源，還可以通過網絡對LPU運行的信息交換與管理進行監控。

2.2.2 集中保護與監控設置。集中保護與監控設置將各設備集中組裝在主控制室內，將其中比較重要的保護與監控設備放在環境良好、受感染性小、可靠性高的地方，對裝置進行集中保護，對收集到的信息資源進行統一處理、全面監控。

2.2.3 信息集成。新型系統的數據收集單元安裝分散，收集各部位的電能轉換等信息，然后將這些信息進行集中，再根據需要上傳，這樣既避免了對信息的重復收集，減少工作量，還減少了采集裝置重置造成的資源浪費，真正完成信息的集成、共享。

2.2.4 系統硬件、功能集成。新型綜合保護與監控系統可以根據需要設置多臺計算機，打破了系統各部位的間隔，實現了系統硬件與功能的集成。首先，一臺計算機可以具有一個電力元件的信息收集、保護、監控等功能，多臺計算機就可以應用于多個電力元件；其次，所有電力元件的某一功能，如所有電力元件的信息收集可以集中在一臺計算機中，不同計算機進行不同功能的集中運行；最后，隨著計算機技術的發展，一臺計算機就可以進行所有電力元件所有功能的集成運作。系統硬件與功能進行集成，優化硬件配置，提高系統裝置利用率，減少二次接線，降低了所需成本。

2.3 系統功能

2.3.1 數據實時收集及處理功能。數據收集單元分散安裝，可及時對電能轉換等信息進行收集及處理，然后可以將經過處理的信息上傳。

2.3.2 監控功能。對電壓、電流等進行測量，對電容器投切、電壓控制等裝置進行安全控制。

2.3.3 保護功能。對收集到的各種數據信息的保護，裝置設備的保護，電流、電壓保護等。

2.3.4 故障記錄功能。新型綜合保護與監控系統發生故障時，可以準確記錄下當時的開關量、流動量等，為維修人員進行調控提供參考數據。

2.3.5 其他功能。系統管理、信息查詢、繪圖等功能。

2.4 系統優勢

2.4.1 節約成本，提高收益。新型綜合保護與監控系統應用PCI-E技術，減少了二次接線，降低了電纜的使用量，避免了CT、PT配置的重疊。隨著計算機技術的研究發展，新型綜合保護與監控系統可以應用很少的服務器對整個變電站實現測量、保護、監控等功能，提高了計算機的使用率，節約了硬件成本，提高了經濟收益。

2.4.2 可靠性較高。CT、PT、交換機等設備使用的逐漸減少，簡化了二次接線，減少了工作人員測試、維護等工作的工作量。綜合監控與保護系統具有獨立的監控、保護功能，當某一部位出現故障時，可以保障二次系統的正常運行，另外，可以根據日常所需，將比較重要、使用頻繁的功能進行重疊設置，一個出現故障還有備用的保障系統的正常運行。優化的系統程序以及重要功能的重疊配置，保障了新型綜合保護與監控系統具有較高的可靠性。

2.4.3 自動化程度高。新型綜合保護與監控系統運用先進的計算機技術，自動實現數據的收集、處理、繪圖等功能，節約了人力、物力成本，滿足了變電站的基本需求，而且保證系統運行可靠、迅捷，對于促進變電站系統的現代化管理有重要的意義。

2.5 系統應用原理

2.5.1 站域后備保護原理——相電氣量。基于相電氣量的保護原理運作包含：保護電流、電壓元件，保障電能的轉換；設置失靈保護設備，當某一部位出現故障時，自動斷電避免引起火災等隱患；電壓器、通電線路之間進行配合測試，選出最合適的合作運行時間，減少操作延時，保證出現故障時能最短時間內切斷操作；定期檢查記錄故障設備，隨時記錄并解決運行故障，減少斷電時間。該原理運作所遵循的原則為：重要部位雙重保護，保證所有部位都有保護設備；變電站內一定間隔設置切斷裝置，保障出現故障時可及時、有選擇的切斷運行。

2.5.2 站域后備保護原理——序分量。基于序分量的保護原理系統主要對發生的故障進行定位與記錄，并分為對稱故障和不對稱故障兩種，其中不對稱故障采用基于負序分量的定位、記錄方法，對稱故障采用基于正序分量的定位、記錄方法，這兩種方法可以選擇，但都要保障使用設備的靈敏性，要能夠做到迅速、及時、準確的切斷故障。

3 結束語

文章具體介紹了變電站新型綜合保護與監控系統的構成、特點、功能、優勢以及應用原理等，讓我們對變電站應用的新型綜合保護與監控系統有個全面的了解。但是我們要確信隨著科學技術的發展，新型系統在節約變電站運行、維護成本，優化系統程序，自動化程度高等方面必將有更大的突破。變電站的數字化應用管理必將更成熟、更全面。

參考文獻

[1]王媛.變電站新型綜合保護與監控系統的研究[D].華北電力大學，2013.