變電站繼電保護就地化整體解決方案研究

郭駿

【摘 要】電力事業關乎社會民生，在社會經濟持續增長下，生產力水平顯著提升，社會各個行業用電量不斷增長，新時期對于電力事業發展提出了更高的要求。繼電保護設備被稱為電網安全衛士，為電網的正常運行保駕護航，其運行可靠性直接關乎到用戶用電質量。近年來，繼電保護發展迅速，不斷涌現的前沿技術和工藝促使設備更新換代，旨在不斷提升電力系統運行可靠性。本文針對繼電保護就地化整體解決方案存在的問題深入剖析，包括電磁環境適應性、氣候環境適應性和二次回路可靠性等問題，提出自動檢測和智能檢測的運行管理模式，推動電力系統安全穩定運行。

【關鍵詞】變電站；繼電保護；就地化；解決方案

電力行業作為國民經濟持續增長的重要組成部分，在建設和發展中，越來越多先進技術和設備應用其中，促使變電站逐漸自動化和智能化發展。變電站繼電保護同樣經歷了數十年的創新和發展，無論是物理形態還是運維技術都發生了不同程度上的變化[1]。繼電保護中，保護技術不斷推陳出新，但是始終圍繞著四性要求，促使繼電保護工作效率大大提升，故障幾率下降，促使電力系統運行更加穩定。但是，伴隨著電力供應需求量增長，投運變電站數量不斷增長，運行保護設備規模不斷擴大，導致一系列新的問題出現，在不同程度上影響著變電站的安全穩定運行，還需要進一步完善和解決[2]。

一、變電站繼電保護就地化配置

1.整體配置原則

（1）繼電保護堅實可靠性、靈敏性、選擇性和速動性要求，就地化通過對以往變電站繼電保護運行經驗總結后，有助于解決當前變電站繼電保護環節復雜和數據可靠性不足的問題，促使繼電保護可靠性得到顯著提升[3]。

（2）繼電保護就地化要求安裝標準化，選擇更加緊湊的結構，可以適應復雜的電磁環境，實現無防護的戶外安裝。與此同時，對于繼電保護設立標準化的接口，設備間即插即用。

（3）繼電保護就地化方案應該根據斷路器設置間隔保護單元，邏輯獨立的方式實現線路保護，具備主變保護和母線保護功能。間隔保護單元在一次設備附近安裝，根據實際情況選擇直接跳閘或直接采樣方式，對數據采集環節進一步優化，降低電氣連接距離。變電站的過程層和站控層網絡設計中，站控層采用IEC61850通信協議的制造報文規范MMS，而過程層則是選擇IEC61850-8-1和IEC61850-9-2協議，實現共網傳輸。

2.繼電保護配置方案

（1）線路保護方案。對于線路保護配置方案的設計，需要充分結合實際情況，雙母線接線方式的線路間隔，可以采用兩個斷路器的間隔保護單元，實現獨立數據采樣，1臺間隔單元可以獨立完成線路保護功能。線路保護應該以線路測電壓優先選擇，也可以依據裝置配置電壓切換模塊。

（2）母線保護配置方案。母線保護配置方案在設計中，為了確保母線保護功能的發揮，可以選擇分布式方案，線路保護復用間隔保護單元。邏輯上的主機主要是負責數據計算，也可以根據實際需要將保護功能分布到子機，實現獨立預算，采用無主式母線差動保護方案。

（3）變壓器保護配置方案。對于變壓器保護配置方案設計中，推行分布式方案，側斷路器對應間隔保護單元，形成雙向環網，為高壓側間隔保護單元實現變壓器差動保護，變壓器中性點電流接入到變壓器保護環網中，提供變壓器保護功能。

3.間隔層設備

（1）測控。結合斷路器特點，設置間隔測控單元，實現一次設備數據信息的自動化收集和處理，將其傳輸到站控層網絡，通過站域級測控裝置配置，可以實現間隔內聯閉鎖功能，測控功能。

（2）故障錄波。借助過程層網絡實現數據信息的采集，將間隔保護單元信息在系統中記錄，實現跳閘保護。

（3）交換機。在滿足安裝條件后，可以在間隔二次設備就近組網，這樣可以有效縮短設備連接距離，減少光纜能源消耗，提升系統運行可靠性。

4.就地化繼電保護管理單元

由于液晶材料等無法適應就地化無防護安裝的嚴苛環境，新一代的就地化繼電保護設備液晶顯示屏和按鍵被取消，由于在就地無法再通過按鈕和顯示屏進行人機交互，這樣導致現場的維護工作受到了一系列的阻礙和制約，工作十分不便。所以，變電站內增加配置就地化繼電保護管理單元，實現對系統的實施監控和診斷，確保系統可以安全穩定運行。

二、繼電保護就地化運維技術

1.就地化繼電保護智能安裝系統

就地化繼電保護裝置運行環境較為復雜，所以設備的運行管理和控制難度較高。對此，部分專家創新性的提出就地化設備微環境智能控制。就當前一種常見的繼電保護系統來看，在間隔布置基礎上的就地化繼電保護智能安裝系統，其中集合了裝置運行狀態采集、溫濕度采集和照明等多項功能，確保就地化繼電保護系統可以安全穩定運行，實現系統運行數據的記錄和存儲。光伏效應存儲電池可以作為對于變電站繼電保護裝置的備用電源，確保外部電源斷電后裝置仍然可以正常運行。如果設備運行中由于高溫出現冒煙、絕緣燒毀現象，可以通過消防噴淋系統盡可能解決其中的異常問題，將異常情況控制在合理范圍內，實現對設備除塵降溫工作。

2.就地化繼電保護自動測試系統

對于就地化繼電保護自動測試系統來看，可以實現作業現場即插即用。實現測試模板自動生成和保護。具體主要是由以下幾個方面組成：①結合被測試裝置運行環境，實現設備配置信息和測試模板的自動生成，根據實際情況來選擇測試項目，為用戶提供更多樣化的選擇。②根據選定的自動測試模板，將測試終端連接在一起，為主機提供測試功能。測試終端在執行命令時，模擬故障電氣量信息，實現數據信息的收集和反饋，形成閉環控制，判斷各項指標是否滿足實際要求。③設備測試結束后，自動化生成報告，傳遞給主機服務器，將測試報告存儲到數據庫中，進行統一化管理。

3.就地繼電保護現場檢修

就地化繼電保護裝置運行中，由于人機交互界面取消，只能在智能管理單元遠程實現控制，在一定程度上導致工程現場運行維護工作難度較高，涉及內容較為復雜。針對此類問題，智能運維終端可以實現數據信息自動化采集和加工，是信息資料傳輸的基礎載體，結合實際情況開發APP，完成設備的運行、維護和檢修工作，將數據信息傳輸存儲到數據系統中，促使系統自動化管理和控制。通過智能運維終端運用后，可以實現自動化檢修、巡視和回路映射，協調各項工作開展，借助信息網絡技術來輔助工作開展，降低運行維護負擔，提升工作效率，促使智能運維提高運行可靠性，對于就地化繼電保護創新和發展具有重要的促進作用。

4.就地化繼電保護運維支撐

變電站運行中越來越多先進技術和設備應用其中，促使變電站智能化水平不斷提升，可以有效降低人工勞動強度，同時對于設備遠程管理提出了更高的要求。通過就地化繼電保護遠程運維系統，可以推行更具創新型的管理模式，實現遠程監控和智能化管理。站端設備中集合了先進的測量和傳感技術，可以實現設備的實時監控和管理，包括設備的溫度、濕度和電壓等指標，將這些數據傳輸到系統中。與此同時，應用數據挖掘技術進行精益化評價，可以實現系統的智能化運行維護和管理，促使繼電保護運維工作智能化和遠程化，推動繼電保護系統運行和發展。

三、結論

綜上所述，在變電站繼電保護中，保護技術不斷推陳出新，緊緊圍繞著四性要求，改善傳統技術和設備中的缺陷與不足，促使繼電保護工作效率大大提升，實現系統的遠程控制，逐漸朝著自動化和智能化發展，促使電力系統運行更加穩定。只有這樣，才能為社會發展提供更加可靠的電力服務。

【參考文獻】

[1]張春合，陸征軍，李九虎等.數字化變電站的保護配置方案和應用[J].電力自動化設備，2015，31（6）：122～125.

[2]吳賽，仝杰，朱朝陽等.智能變電站就地化保護無線接入方案設計[J].電力建設，2017，38（5）：69～75.

[3]吳蕾，董若溪，趙亞飛等.變電站保護多功能合一及無防護就地化研究[J].山西建筑，2017，43（1）：145～147.