智能變電站繼電保護配置分析

柏堅

摘 要：繼電保護器是變電站的重要部件，尤其是智能變電站，其是智能電網不可缺少的部分。文章對智能變電站繼電保護配置展開分析，首先主要基于靈敏性、可靠性、快速性以及選擇性四大特性對繼電保護配置進行簡單介紹，然后闡述了智能繼電保護配置中的過程層繼電保護以及變電站繼電保護兩個方面，最后進行了總結。

關鍵詞：智能變電站；繼電保護配置

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0106-02

1 概 述

目前，電網建設發展日趨迅猛，智能變電站的推廣及應用范圍越來越廣，尤其智能變電站繼電保護配置有關技術。基于傳統變電站繼電保護配置及相關技術的發展，智能變電站繼電保護配置有效運用自動化信息技術，對變電站的繼電保護達到智能化目的。

在智能電網系統中，智能變電站繼電保護配置使用時，首先應該綜合考慮智能變電站繼電保護配置的可靠性、選擇性、靈敏性以及快速性；基于此，智能變電站繼電保護的配置主要分為兩類，即智能變電站過程層繼電保護以及變電站層繼電保護。

2 智能變電站繼電保護配置概述

2.1 繼電保護配置的基本組成

繼電保護配置主要由軟件與硬件兩部分構成，其中軟件部分即計算機程序，其可根據保護原理及功能的要求來控制硬件，可執行的操作主要包括數據采集、數字運算及邏輯判斷、外部信息交換，以及執行動作指令等；而硬件部分主要包括數字及模擬電子電路，硬件主要用來建立平臺，以此來聯系微機保護外部系統的電氣，以及支持軟件的運行[1]，繼電保護的硬件配置主要有以下幾個部分，即數字核心部件、模擬量輸入接口部件、開關量輸入接口部件、外部通信接口部件以及人機對話接口部件。

2.2 智能變電站繼電保護配置

通常情況下，在電網系統中，主要依據智能變電站繼電保護配置層的不同，來分析繼電保護配置，主要有過程層繼電保護和變電站層繼電保護兩種。

智能變電站過程層繼電保護配置是對一次設備展開獨立主保護的配置，在進行繼電保護時，以智能變電站過程層的一次設備狀況為依據，過程層繼電保護配置可分成兩類：

在電網系統中，若智能變電站過程層一次設備自身即智能化設備的保護裝置，此時，變電站的一次設備保護配置的安裝位置是智能變電站設備內部[2]；

若老設備經過改造而形成了變電站的一次設備，此時，一次設備自身不再是保護裝置，需要主保護配置，并將主保護配置、合并器以及測控等功能的設備安裝于一次設備附近，以方便智能變電站設備的平穩運行以及后期維護。

3 過程層繼電保護

過程層繼電保護配置的首要功能是通過快速跳閘，實現對一次設備的主保護，其中包括母線差動保護及線路縱聯保護等；而變電站層的集中式保護配置的主要功能是后備保護功能。如此一來，便于簡化過程層的保護設計，而將主保護功能作為重點，而后備保護功能能夠將配置簡單化，甚至可以取消，進而實現了配置硬件設計的簡單化[3]；此外，通常，主保護的定值整定較為固定，不受電力系統運行方式的影響。

然而，基于獨立保護的限制影響，一次設備與繼電保護配置集成后，針對一個開關，若母線保護與線路保護同時進行，必須在硬件上分離，需各自相互獨立，可設計的模件形式應具有單獨功能。

過程層繼電保護配置主要有以下具體保護：線路保護、電抗器保護、變壓器保護、母線保護等。其中，過程層的線路保護配置在進行主保護時，主要通過縱聯距離或縱聯差動來實現，在集中式保護配置內安放后備保護。

主接線采用單斷路器方式時，線路保護配置在完成縱聯保護功能過程中，主要借助對側線路保護配置通信以及主保護的光纖通信口；變壓器保護使用分布式配置，進而對過程層進行差動保護，后備保護的配置則使用集中式。

獨立安裝非電量保護，借助電纜直接使斷路器跳閘，此外，借助光纜將跳閘指令輸入GOOSE與采樣的同一網絡中；電抗器保護與變壓器保護完全相同；對于變電站中的母線保護配置，設計采用分布式，各個間隔中的保護配置獨立實現母線保護，若出現故障，只將本間隔的斷路器跳閘，集中保護實現失靈保護功能。

4 變電站層繼電保護

變電站層繼電保護配置主要包括全站所有電壓等級集中配置及集中式后備保護，從而實現后備保護功能。

其中集中式后備保護是雙重化配置，其有效運用在線實時自整定以及自適應技術，此外，還擁有廣域保護的接口，從而不僅具有后備保護功能，而且還具有廣域保護功能[4]。

后備保護系統不僅能對本變電站進行保護，而且還能保護相鄰變電站，即：一方面，對于本變電站的元件，具有近后備及開關失靈保護作用；另一方面，對于相鄰變電站的元件，也能起到遠后備保護作用。

故，所有變電站的保護范圍均有兩部分組成，其一為近后備保護范圍，主要有該變電站內的直接出線以及所有的母線；其二為遠后備保護范圍，主要有連接對端母線的所有線路和直接出線的對端母線。

后備保護系統是獨立的，其對本變電站、相鄰變電站的有關信息分別進行采集、接收，其中本變電站信息有元件的電流與電壓信息、主保護動作信號與斷路器狀態信息；而相鄰變電站的信息有元件的故障方向信息、主保護動作信號與斷路器狀態信息。后備保護系統以實時信息為依據，對遠后備范圍中元件的故障進行獨立判斷，同時制定最優的跳閘措施。

此外，后備保護系統能夠與離線定值整定算法相結合，按照不同的運行方法可以提前制定幾套定值整定方案，依據實際的電網參數，站內集中保護配置能夠確保在系統處于某種運行方式后，保護能夠對應地切換至提前設定好的某一定值范圍，進而實現保護動作性能的優化作用。

與此同時，變電站層繼電保護配置還能夠與備用自投配置、低壓/低頻減載以及過負荷聯切等自動配置進行集成。

5 結 語

智能變電站繼電保護配置是否可靠、安全地運行，將對智能變電站的運行產生非常重要的影響，直接關系到智能變電站運行的可靠性及安全性。

因此，智能變電站繼電保護配置是當今電網行業關注的焦點，也是學者們研究的重點，加強對智能變電站繼電保護配置的分析，不僅有利于科學、合理制定智能變電站繼電保護配置方案，而且能有效保證智能變電站的安全、平穩地運行，進而有利于促進我國電力行業的進一步發展。

參考文獻：

[1] 王同文，謝民，孫月琴，等.智能變電站繼電保護系統可靠性分析[J].電力 系統保護與控制，2015，（6）.

[2] 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，（9）.

[3] 張婷，王志剛.500kV智能變電站繼電保護配置設計方案分析[J].內蒙 古電力技術，2013，（5）.

[4] 楊銳.智能變電站中繼電保護配置現狀及分析[J].河南科技，2014，（10）.