分析智能變電站技術及其對繼電保護的影響

黃圖強

摘 要：現代社會的發展，促使著各行各業進行變革，尤是在針對變電站技術方面，傳統的變電站技術已經不能滿足新型社會的繼電保護，所以要對其進行相關的改革和創新，只有在對智能變電站的架構體系和具體的使用影響方面進行研究，才能夠保證智能變電站技術對繼電保護產生實際的影響作用。

關鍵詞：智能變電站；變電站技術；繼電保護；三層兩網

智能變電站技術對電網工程產生著非常重要的影響，尤其是針對繼電保護所發揮的作用不可忽視，為了能夠看出智能變電站技術的先進性，及其對繼電保護的影響，本文從繼電保護的架構體系出發，具體的研究出智能變電站主要采用“三層兩網”的架構，以及應用IEC 61850的標準體系和高精度全網統一的網絡同步對時系統，進一步的看出對繼電保護產生數據保護和數據傳輸方面的影響作用。希望能夠對實際的變電站技術創新有所啟發。

1 智能變電站繼電保護架構體系

傳統的變電站在對用電保護上存在著一些問題，而在現代技術的支撐下，智能變電站對繼電保護主要采用的是以過程層的網絡為中心的組織結構，而在具體的示例之中，主要采用IEC 61850為其通信標準，這一通訊標準主要包括以下幾方面：

1.1 智能變電站集中采用“三層兩網”的架構

具體表現為：在其中的功能劃分上主要分為3個方面，即站控層、間隔層和過程層，就這3個層面之間的結構而言，其中兩兩之間分別兩個網絡結構，即站控層網絡與過程層網絡，具體的表現形式如圖1所示。

在對繼電保護方面，主要的繼電保護依靠站控層網絡和過程層網絡來共同實現，其中站控層網絡主要進行數值的傳輸和修改以及對錄波文件的傳送，在經過過程層網絡進行采樣值的傳輸和對其中的開關狀態以及跳閘、閉鎖等信號的考核，達到實時性和可控性的目的，只有這樣，才能保證對繼電保護的功能落到實處，取得實效。

1.2 IEC 61850的標準體系

IEC 61850標準完全符合智能變電站對繼電保護網絡與通信遵循的規則。智能變電站所采用的IEC 61850通訊標準，主要是借助傳統的繼電保護設備的基礎上，對其中的功能單位進行創新，對其工作職能進行重新劃分，從而滿足對繼電保護的功能。其中在針對實體設備的邏輯方面，按照其中的功能劃分，可以把基本功能單元劃分為數個邏輯節點，這個邏輯節點可以包括跳閘回路、保護算法、采樣值處理等節點，IEC 61850的通訊標準能夠完全滿足其中的特定條件而達到通訊協議所規定的標準。其中可以采用SV/GOOSE通信技術保證在網絡層的使用方面符合要求和規范，在具體的對繼電保護的數據保護方面，IEC 61850標準能夠完全保護繼電保護的基本數據，并在此基礎上對其數據進行分類拓展[1]。

1.3 以數據幀傳輸為基礎進行數據運作

在對繼電保護方面，對于整個數據的傳輸保護有著很高的要求。按照傳統變電站繼電保護方面，主要是設置專門的采樣和命令信號通道，其中對于傳輸的速率方面更是有著固定的規范。在具體的智能裝置方面，設置專門的采樣值傳輸、開關的狀態量以及對跳閘指令所規定的太網數據幀的形式和方法，在傳輸介質方面，主要依靠交換機和光纖。主要執行命令的是過程層。這種表現方式能夠將其中所規定的對數據的傳輸做到嚴密保障，主要依靠過程層網絡而達到對繼電保護的全方面保護，能夠將整個網絡設計和策略調整為最佳狀態。

1.4 模塊化的保護功能組織形態

傳統的變電站對繼電保護主要是以裝置為中心來實現的，這是由過程網的信息共享中有固定的保護組織決定的。在智能變電站的保護功能中，主要實現了對變電站的功能分化，多個裝置獨立運作，保證了效率的提高，同時在對信息的保護方面，實現了靈活的組織功能，這種保護模塊能夠將整體的保護功能落到實處，實現具體的功能強化和提高保護效率。

1.5 高精度全網統一的網絡同步對時系統

傳統變電站的繼電保護主要采用IRIG-B碼來對網絡保護，有的采用光纖方式來達到對網絡的對時同步。在另一個方面，智能變電站采用的是不同于傳統變電站的網絡化運行模式。這其中的原因主要是傳統的網絡對時同步系統在傳輸發方式上有諸多限制，需要固定的傳輸通道，不能夠適應網絡化的信息共享的發展趨勢[2]。第二是因為傳統的IRIG-B碼對時同步系統主要是單向放射性的方式，很容易受到線路的狀態影響，具體的繼電保護需要高精度的統一網絡的對時方式，這樣能夠對整個通訊網絡實時且全面的監控。

2 智能變電站技術對繼電保護的數據信息及保護原理的影響

從能夠實現對繼電保護的數據保護角度來說，傳統的繼電保護方面與智能的變電站技術存在著明顯的不同，其中智能變電站對繼電保護的影響主要來自于3個方面。

2.1 電子式互感器的使用使得繼電保護的源數據性質有所改變

傳統的電磁互感器在針對傳變特性和一些整定規則方面有著需要優化和調整的地方。并且由于電子式互感器的采樣存在著特殊性，尤其是在針對數字化的數據處理方面，有可能會造成一些數據的不同步和延遲的問題，這種問題需要進行系統的改進和深入的研究。從另外一個角度來說，電子式互感器的一些線性優勢和頻帶寬度的優勢能夠針對繼電保護產生全新的工作原理和不同的計算處理方法。

2.2 二次信息的網絡傳輸使得繼電保護數據的傳輸方式有所改變

在傳統的對繼電保護方面，針對其中的網路傳輸有著固定的傳輸模式，這種模式存在著路線固定和保護程度低的缺點，其中對于實時性和可靠性不能做到完全的保護，而在新型的智能化的變電站方面，對于信息數據的傳輸有了新的網絡傳輸技術面，二次信息的網絡傳輸能夠為信息和數據的共享搭建一個穩固的平臺，也使得保護性得以提高，能夠保證整個保護方式變得簡便而靈活，也能夠促進一種新型的保護方式來實現對數據信息的保護[3]。從另一個角度來說，網絡化的傳輸方式本身就要能夠為數據提供可靠性和實時的全面保護，在具體的處理方式上要能夠保證數據的處理方式做到全面且細致，從而能夠保證信息的準確性和實時性，這對具體的數據保護提出了新的要求。

2.3 二次信息處理系統對繼電保護數據的處理和利用方式有所改變

在智能變電站對繼電保護的過程之中，由于新的通訊標準IEC 61850通訊方式的推廣和使用，能夠實現在設備之間的互相聯系和互相溝通，甚至有的條件下可以達到互換的效果，這種方式能夠為二次信息與具體的IED設備產生分離的效果，兩者獨立工作，又相互聯系，這能夠為兩者之間的使用和數據分析奠定基礎[4]。從另一個方面來說，整個設備所涉及信息和數據非常龐大且復雜，只有在對整體的信息進行整理和收集的基礎上，才能夠為繼電保護的設備和儀器及最終的實施過程奠定基礎，從而對整個設備的保護配置和數據信息實現全新的保護效果。

3 結語

總體來說，傳統的變電站技術所實現的對繼電保護的功能還不夠全面且具體，而在智能變電站方面，智能變電站是智能電網建設的核心環節，只有能夠對智能變電站的原理和組織模式架構體系進行充分研究，才能對智能變電站技術發展和具體推廣使用過程中產生的問題加以解決，只有這樣，才能夠將電網穩定向前發展落到實處，從而能夠保證智能變電站的技術科學性和方向正確性，有利于實現科學可持續發展。

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，（5）：1-4.

[2]周得柱.淺談智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].科技資訊，2013，（3）：113.

[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.

[4]戴靜.研究智能變電站技術及其對繼電保護的影響[J].科技傳播，2016，（7）：152，165.

（作者單位：廣州番電電力建設集團有限公司）