智能變電站繼電保護若干問題研究

李延東 張亮 馬慧芳 張蓓蕾

摘要：隨著科學技術的快速發展，自動化技術在變電站中也得到了廣泛的應用。智能變電站是未來變電站發展的必然趨勢，而變電站作為電網系統不可或缺的組成部分，對系統的穩定運行及電能的穩定供應有著重要的影響。繼電保護是智能變電站運行過程中的重要工作內容，雖然目前已引起人們的注意，但還存在很多問題。本文主要先對當前智能變電站繼電保護過程中存在的問題進行分析，進而探討相關的優化改進策略。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;優化改進;策略探討

引言

智能變電站是智能電網的重要基礎，其運行過程的穩定程度在很大程度上影響著電網的質量。而繼電保護系統是智能變電站的重要組成部分，其運行的可靠性和穩定性又將在很大程度上決定智能變電站運行的穩定性。在這種情況下，如何保障繼電保護系統的可靠性，成為了相關單位及各部門所面臨的重要問題。

1智能變電站的特點

智能變電站主要有以下幾個方面的特點：①以通信平臺網絡化、信息共享標準化以及全站信息數字化為基本要求;②具有智能調節、電網實時自動控制、協同互動以及在線分析決策等功能;③可靠性高：高度的可靠性是智能變電站的基本要求之一，智能變電站是一個完整的系統，當某一個部分或是某一個設施出現故障，整個系統的運行也會受到影響，因此智能變電站內的所有設備都具有高度的可靠性，從而為系統的正常、穩定運行提供保障;④交互性良好：智能變電站在完成信息的采集和分析后，不僅能將這些信息在內部進行共享，而且還能在更高級的系統之間進行互動。

2關于繼電保護

2.1繼電保護的概念

繼電保護是通過檢測電力系統中發生的異常情況或是故障，從而發出報警信號，或是將故障進行切除或隔離。由于這一過程中會使用一些有觸點的繼電器對電力系統或相關元件（如發電機、變壓器及輸電線路等）進行保護，從而避免其被損壞，因此稱為繼電保護。繼電保護裝置一般是由測量元件、邏輯環節以及執行輸出等三個部分組成，且其在技術上應滿足選擇性、速動性、靈敏性及可靠性，從而更好的實現繼電保護功能。

2.2繼電保護的基本原理

繼電保護裝置的功能一般要根據電力系統發生故障前后的電氣物理量的變化來通過相應的原理實現。在實際的電力系統運行過程中，電力系統發生故障后，其前后電氣物理量的變化有———電流增大、電壓降低、測量阻抗發生變化以及電流和電壓之間的相位角發生改變等。根據這些變化，繼電保護裝置會構成各種原理的繼電保護，如母線繼電保護、變壓器繼電保護、發電機繼電保護等。

3當前智能變電站繼電保護實際運行過程中存在的問題

3.1設備接口連線不合理，光線聯系不穩定

變電站的設備數量較多，不同設備的接口終端也較多，并且在實際的運行過程中，同一段間隔的SV插件采樣和GOOSE設備之間的接口連線須連在不同的設備之間，這不僅給實際操作帶來了難度，而且還加大了設備接口連線連接的不合理性。此外，保護裝置、合并單元以及智能終端之間的光纖聯系終端或不穩定也是常見的問題，主要原因有外力原因（如硬物擠壓）導致保護裝置與智能終端之間的光纖損壞，或者保護裝置的SV插件或GOOSE插件損壞。SV插件的采樣值、GOOSE插件的開關量需要不間斷的、實時大量運輸，因此對插件的質量要求較高，當插件出現質量問題或是出現損壞時都會對繼電保護裝置造成影響。

3.2合并單元、智能終端故障

在智能變電站中，合并單元、智能終端并不是只對應一個保護裝置，也會存在一對多的情況。例如：當某條線路上的合并單元出現損壞時，與之對應的保護裝置也會停止運行，與此同時，與其有聯系的母線上的保護裝置也會根據線路檢修的運行方式來選擇終止保護功能或是其他。

3.3硬件及室外裝置老化

現階段，有些智能變電站由于投運時間較早，因此會出現硬件及室外裝置老化的現象。如一些合并單元、智能終端的穩定性和準確性較差，無法滿足電網系統的運行要求。此外，室外裝置老化主要表現在智能控制柜出現大量積塵或出現銹蝕的現象，這些都加速了設備的老化。

4智能變電站繼電保護的優化改進策略探討

4.1合理設置設備接口連線

在進行設備接口連線的設置時，應確保同一段間隔的SV插件采樣和GOOSE設備之間的接口連線在不同的設備之間進行，并對相關插件的質量嚴格把關。此外，在智能變電站中，除了一些就地化配置的合并單元、智能終端與一次設備之間仍然使用電纜之外，其他的應使用光纖電纜代替，并做好電纜的維護工作，防止齊備污染和損壞。

4.2實施合并單元隔離措施

合并單元主要為保護裝置提供交流采樣數據，類似于常規微機保護的數據采樣。在一次設備帶電運行、間隔合并單元故障或進行不停電保護裝置校驗時，安全隔離范圍應包括所有接收該合并單元交流采樣數據的保護測控裝置。例如某線路合并單元故障，在檢修前應退出該間隔對應的線路保護及該合并單元對應的母差保護。對于線路保護而言，本間隔合并單元故障造成保護裝置采樣異常，保護功能已閉鎖，為防止保護裝置誤動，故將對應保護裝置退運。對于母差保護而言，在一次設備帶電運行情況下，某線路間隔采樣異常，會使得母差保護計算產生差流，很可能造成母差保護誤動，故將母差保護退運。

4.3做好繼電保護裝置版本及軟壓板的校對工作

在優化改進智能變電站繼電保護的過程中，應做好繼電保護裝置版本的校對工作，以確保設備的硬件和軟件版本是否為國家電網系統檢測的版本，如若不是，則應及時上報更改。此外，還應加強機電保護裝置軟壓板的校對工作。在智能變電站中，除了置檢修狀態這一功能使用硬壓板外，其他的都應改為軟壓板形式，并增加SV接收軟壓板。在此之前，應認真核對軟壓板的正確性，從而實現繼電保護裝置的穩定運行。

4.4線路保護裝置隔離措施

一次設備帶電運行，在某線路保護裝置故障隔離時，應首先斷開“線路保護啟動失靈”保護回路，需要退出線路保護啟動失靈保護發送軟壓板及母差保護接收該間隔啟動失靈開入接收軟壓板;其次，應與對側線路保護隔離，兩側縱聯差動保護跳閘改信號并斷開縱聯通道，以避免線路保護誤發遠跳信息;再次，退出保護裝置與本間隔合并單元間的SV接收軟壓板，退出保護裝置與本間隔智能終端間的GOOSE發送軟壓板;最后退出該線路保護裝置的重合閘功能，避免保護誤動。

4.5智能終端隔離措施

智能變電站智能終端是保護測控等裝置對一次設備進行控制和狀態量采集的接口。某線路智能終端故障隔離時，應調整受影響的保護裝置的運行狀態（如將該套智能終端對應的線路保護、母差保護由跳閘改信號），退出本套智能終端的出口硬壓板，退出重合閘功能。此外，由于雙套冗余配置的兩套過程層網絡間沒有聯系，因此在一次設備帶電運行、一套智能終端退運的情況下，應斷開兩套智能終端間的重合閘啟動和閉鎖回路。

結束語

智能變電站繼電保護安全措施的制定和實施是智能變電站二次系統運維的一項重要內容。智能變電站保護相比于常規微機保護有著顯著的差異，傳統作業方式面臨巨大的轉變，這給現場繼電保護運維人員帶來了嚴峻的挑戰。本文重點分析了智能變電站的組成特點和各繼電保護設備的安全隔離方法，最后討論了安全措施制定的原則，期望能為執行智能變電站二次設備安全措施提供一定的參考。

參考文獻

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