智能化變電站繼電保護調試及應用探究

潘曉丹

摘要：隨著智能電網的不斷建設，智能變電站的投運數量也越來越多，智能變電站具有“一次設備智能化、全站信息數字化、信息共享標準化、高級應用互動化”等一系列的特征。保護系統裝置作為整個電網最重要的二次設備之一，其可靠性也越來越得到整個社會普遍的重視。對智能變電站繼電保護調試及應用進行探究。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;調試;應用

智能變電站是采用智能化信息采集、傳輸、處理和輸出方式的變電站，應用智能化的設備，并建立網絡化的通信系統，采用自動化的管理模式。智能變電站具有較強的抗干擾能力，監控更全面、操作更便利、功能更豐富。在智能變電站中，繼電保護系統是十分重要的組成部分，其運行效率與變電站的整體運行效率直接相關，所以要采取有效的調試方法，確保繼電保護系統可充分發揮作用。

1 智能變電站繼電保護關鍵元件

智能變電站的一次設備實現了智能化，二次設備實現了網絡化，智能化的電子設備以及光纖通訊網絡對變電站繼電保護產生了深遠影響。統一的IEC-61850 協議規定智能變電站需采取分層模式，構建了站控層、間隔層、過程層，影響智能變電站繼電保護可靠性的關鍵元件主要是電子式互感器、合并單元、 交換機、智能終端、同步時鐘源。電子式互感器的范圍比較廣，包括了非常規或半常規的互感器，光纖通信可以使電子互感器與智能設備直接通信，電子式互感器沒有鐵芯，避免了電磁飽和與鐵磁諧振，測量更加準確，精確度高，反應迅速，結構相對簡單，價格低廉。 合并單元是為了配合互感器與智能設備通訊而產生的，常規變電站保護裝置采樣是通過二次電纜直接接入電壓或電流互感器，再由保護裝置內部進行模數轉換、采樣值計算，智能變電站保護裝置直接接收合并單元的數字量。智能變電站的數據傳輸是基于SV、GOOSE 網絡的，交換機搭建的網絡可以替代傳統電纜，交換機是連接變電站各個智能單元的橋梁，為各元件提供傳輸通道，并且分配合理的帶寬，保證高效的數字量傳輸。在常規變電站中，保護裝置通過電纜與斷路器連接，裝置內部插件的出口繼電器閉合，斷路器可以實現分、合閘，在智能變電站中，保護裝置通過 GOOSE 傳輸使智能終端收到保護 裝置跳合閘命令，避免了電纜的使用。 精準統一的時鐘源是智能變電站二次設備安全穩定運行不可缺少的條件，應采用GPS 或北斗作為基準時鐘源，各二次設備有統一時標的采樣、控制、信號等。

2 智能站繼電保護調試及應用

智能變電站繼電保護應滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求，在滿足這四個要求的基礎之上，還應提高繼電保護的智能化水平，從而實現二次系統整體功能的提升。智能變電站繼電保護的特點是直采直跳，也就是直接采樣、直接跳閘，直接采樣是指保護裝置不經過交換機而是以光纖點對點的方式 進行采樣值傳輸;直接跳閘是指保護裝置不經過交換機而是以光纖點對點的方式進行跳合閘信號的傳輸，保護裝置之間的閉鎖和啟失靈等信號通過 GOOSE 組網的方式。保護裝置的各項功能應滿足可靠性的要求，包括智能終端、合并單元、交換機等，裝置內部的各個元器件損壞均不能造成保護裝置的拒動和誤動，保護裝置的各項功能也不能由外部裝置來實現。保護裝置與合并單元、智能終端等二次設備之間通過 GOOSE 組網傳輸，雙重化配置的保護裝置之間應相互獨立，不進行信息交互，保護裝置應接入站內間隔層與站控層，確保保護裝置的動作信息、故 障錄波等信息上傳，實現變電站故障信息的綜合分析決策。繼電保護“四性”是相輔相成、相互制約的，“四性”的要求對于繼電保護整定計算非常重要，但一般很難做到同時滿足。保護裝置的回路越簡單、邏輯環節越少，可靠性就越高，但簡單的保護難以實現選擇性、靈敏性的要求。為了提高可靠性，防止繼電保護或斷路器拒動，就需要設置后備保護，主保護和后備保護之間就必須滿足靈敏度的配合要求。只有正確地整定保護定值和靈敏系數才能使得保護裝置的動作有選擇性。 智能變電站繼電保護的整定應統籌考慮全網的安全穩定運行，在滿足“四性”的要求下，要使定值滿足各種特殊的運行方式，如果電網的運行方式不滿足速動性、選擇性、靈敏性的要求，要在整定計算的時候進行合理取舍。對于不同類型保護 的配合，基本原則是在靈敏度和動作時間上進行配合。電力系統中的各個元件組成一個有聯系的整體，各級的每套保護是按其作用進行統一部署的，片面、孤立地整定一套保護，會影響其發揮作用，甚至造成錯誤。為保障繼電保護的可靠運行，繼電保護直接要進行合理配合。

3 提升智能站繼電保護可靠性的措施

智能變電站的建設與發展是建設堅強智能電網的關鍵環節，關系到我國未來電力發展，可從硬件系統、軟件系統兩方面提升智能變電站繼電保護可靠性。 提高光纖回路的可靠性。智能變電站與常規變電站最大的不同就是光纖代替了電纜，減少了投資與空間，但光纖、光纜的可靠性不如電纜，折損嚴重或彎曲過大都會導致光纖損耗增大或斷鏈，因此應提高光纖回路的可靠性。提高交換機可靠性。智能變電站的交換機起到編碼、查詢等作用，整個二次系統的可靠性十分依賴交換機，當交換機出現異常或故障時，有可能造成繼電保護系統的故障，因此交換機要有冗余度，提升整個保護系統的可靠性。采用雙A/D系統。合并單元的采樣值在繼電保護系統中非常重要，為提高合并單元采樣值的可靠性，合并單元應采用雙A/D系統，可以同時輸出兩個采樣值進入保護裝置，提高輸出的可靠性與穩定性。增強SV報文信息的可靠性。SV 報文是繼電保護裝置正常運行、故障計算的基礎，互感器的輸出信息需要經過積分過程，目前常用兩種積分算法，一種是通過硬件實現積分，一種是通過軟件來實現。可以采取軟件積分的方法增強 SV 報文信息的可靠性，在精度方面優于硬件。

結束語：

綜上所述，繼電保護系統是智能變電站的重要組成部分，為了確保智能保護系統的正常運行，需采取有效的調試方法，按要求逐步調試，為智能變電站的穩定運行提供更多保障。

參考文獻

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