智能變電站繼電保護的設計與應用研究

朱盈盈

摘要：繼電保護系統在智能變電站中發揮著至關重要的作用，是智能變電站的基礎結構。在當今科學技術發達的社會背景下，應用先進技術手段對繼電保護系統進行設計，能夠促進硬件設施和軟件結構的優化，為繼電保護系統的平穩運行提供保障。繼電保護系統在實際應用中需要加強對設備工作狀態的監控，同時需要做好二次系統的整合工作，確保智能變電站安全且高效運轉。文章分別從智能變電站繼電保護的設計和應用兩個方面展開分析與探究。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;設計;應用

引言

智能變電站繼電保護系統的整體結構主要包括過程層、間隔層和變電層三個層次，三個層次的性能和作用有所不同，但都為智能變電站的自動化工作創造了有利前提。智能變電站在運行過程中會出現設備故障或系統運行故障的情況，這就需要繼電保護系統對電氣設備進行及時及時有效的控制，在發生問題的第一時間切斷故障根源，避免影響其他對設備的正常運行，盡量將損失降至最低。隨著我國科技水平不斷提升，對繼電保護系統的性能也提出更高的要求，如何設計出節能環保、高效率、高品質的繼電保護系統成為一項重要任務，對推動我國智能變電站的現代化建設具有重要意義。基于此，對智能變電站繼電保護的設計方法和具體應用進行分析有較高研究價值，下文主要針對這些內容進行研究。

1 繼電保護系統的設計

1.1設計原則

繼電保護系統的設計需要遵循某些原則，確保系統設計的準確性，保障機電保護系統品質。具體而言，主要需要從以下幾個階段入手：

（1）就機電保護系統的整體功能設計來說，首先，需要根據智能變電站中電氣設備常見故障類型和特點對系統進行配置，便于對電氣設備運行狀態進行實時監控和收集相關數據，結合系統收集的信息快速排除和解決故障;其次，需要根據繼電保護系統保護對象的等級、電壓規劃設計方案，如對于110kv以上的電壓線路，則需要確保繼電保護系統能夠兼備主保護和備用保護兩種功能。當系統出現運行故障，繼電保護系統臨近的裝置可以及時切斷和故障設備的關聯;再次，每個智能變電站的運行需求都存在差異化，這就需要在設計機電保護系統的時候結合實際需求對二次回路做出適當調整或簡化，對系統中的繼電保護裝置進行安全防護，確保智能變電站的正產供電。簡化繼電保護系統二次回路能夠降低信息傳輸過程出現數據丟失的情況，盡量縮短故障檢測和故障排除的時間;最后，需要保證繼電保護系統臨近的電氣設備保護全面覆蓋，可通過優化繼電保護裝置等方式制止保護死區的問題出現。

（2）在對繼電保護輸電線路進行設計的時候，需要注意以下內容：智能變電站輸電線路的作業環境是較為惡劣的，這也是實踐中故障頻發的重要原因之一。對于智能變電站輸電線路的保護需要利用階段相間結合接地距離的設計方式，也可采用階段相過流結合零序的方式進行設計，需要根據實際情況選擇最為恰當的輸電線路保護方式。

（3）變壓器是智能智能變電站運行的主要動力，變壓器的品質對電力系統運行狀態有直接的影響。機電保護系統的變壓器必須具有較高的靈敏度、響應效率和安全性，因此在變壓器設計階段，需要對變壓器繼電保護的主保護設備和備用保護設備進行合理選擇和配置。變壓器主保護的電流速轉、差動等功能需要十分強勁，備用保護需要具有過流、過負荷、非電量等特點。

（4）受到人為因素和自然條件的影響，隨著使用年限的增加，智能變電站母線和母線絕緣子的老化和破損程度會愈加嚴重，從而導致母線故障的出現。母線是智能變電站中一個關鍵結構，如果母線發生故障，那么與之相關和相鄰的電氣設備也無法正常運行，這就會對整個智能變電站系統的平穩運行造成影響。通常情況下，智能變電站母線繼電保護需要追隨電壓較高的部分來進行設計，進而實現對母線的保護和故障防護的目的。針對電壓等級較高一側的母線來說，需要具備母聯過流、差動保護等性能。

1.2設計方法

（1）在設計智能變電站繼電保護系統的過程中，軟件網絡結構的改進和優化是首要步驟。以往的軟件結構在智能變電站系統運行中的應用價值不大，除了需要對繼電保護系統進行改進，也需要對智能變電站的網組方式做出適當調整，提升智能變電站的工作效率。結合實踐來看，變電站網組的設計從以下方面入手：構建變電站低壓配電網絡——選擇和調整電氣設備的運行參數——低壓配電網絡監測系統的搭建——智能電網計算——系統評價——顯示結果。

（2）完成網組優化之后，需要對智能變電站的過程層、間隔層和變電層這三個層次進行合理設計。首先對于過程層來說，可采用并聯網絡的設計模式，通過將不同網絡相組合，一方面能夠保證各個網絡工作的獨立性，另一方面也有利于提升電氣設備的運行效率。其次，間隔層的網組優化也是保證變電站運行安全的科學操作，通過人為設置指令和參數，自行下達和執行指令內容。最后，變電層需要設置遠程系統軟件，工作人員利用計算機收集和監控系統運行所產生的數據，對設備故障進行檢測、分析和程序操作。

（3）需要盡量減少系統中交換機的數量，利用先進和精簡的硬件設施優化智能變電站繼電保護系統，縮小設備的占地面積。做好已更新軟件和硬件的調試和實驗，如果經檢測存在問題，則需要進行進一步的整改，直到確保硬件設備和網組符合變電站繼電保護系統運行要求方可，不僅能夠保障系統安全運行，也能夠降低系統運行所產生的成本。

2智能變電站繼電保護的應用分析

機電保護系統由多個元件組成，系統內部構造相對復雜，因此也能夠執行一些復雜的指令和動作，對保障智能變電站的正常運行有較大幫助。繼電保護系統在智能變電站中的應用需要經歷一個過程，需要收集設備運行產生的數據，將這些信息傳遞到相應控制系統進行處理，根據分析處理結果對故障進行檢測和排查，確定故障類型和故障位置，并將判斷之后的信息傳送回對應的電器元件。

繼電保護系統在智能變電站中的主要保護方式有三種：其一是對電流進行保護。如果電流超出了限定值，繼電保護裝置可以進行限流操作，將電流控制在標準范圍內，從而達到保護電路的目的;其二是防范和處理短路情況。短路是電力系統運行的常見故障，由于繼電保護裝置的檢測實踐與電流情況成反比，因此可以利用這種關系判斷是否出現短路問題;其三，充分利用電流差。當電氣元件發生故障的時候，會產生一定的電流差，可以根據實際的電流差值判斷和處理故障。

繼電保護系統對電力系統的運行狀態進行監控和檢測，當系統中存在故障，第一時間判斷出故障產生的范圍和原因，然后切斷與系統的聯系，同時對故障設備周圍的元件采取斷電操作，減少對整個電力系統的影響。在此基礎上，將故障信息反饋給相關工作人員，便于工作人員及時采取措施進行處理，從而加強對電力系統的保護。

結語

繼電保護系統在智能表電站中有較高的應用價值，因此需要保證設計的合理性，為變電站運行安全提供保障，推動我國智能變電站的現代化發展。

參考文獻

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