智能變電站線路保護測控裝置的應用方案探析

關健珊

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000）

研究發現，采用智能化運維原理可使智能變電站性能穩定，提升變電站運維效率，由此可以看出，智能化技術在變電站應用中作用顯著。智能變電站功能的實現，需要依托數字化設備，在傳統技術基礎上增加傳感技術、信息技術的集成，借助技術集成優勢讓設備可靠運行。為了保證變電站線路穩妥、安全運行，需要測控裝置發揮理想化的線路保護作用，結合實際需求完成測控裝置的設計，提高設備運行質量。

1 測控裝置概述

測控裝置顧名思義由兩部分構成，即測量和控制，其原理圖見圖1。測控裝置不僅對變化量有著客觀的反映，還可以靈敏地接收遠方的控制指令，結合實時接收的指令要求完成變電站內的電氣量調節和設備遠程控制。在實際應用中，也可根據裝置設定的理想化以及邏輯性，完成調節控制，保證功能的合理發揮。測控裝置主要功能有很多，其中四遙功能最為重要，即遙測、遙信、遙控及遙調。遙測功能中采集交流電氣量的功能最為重要，包括采集各相CT二次側電流、PT二次側電壓、零序電流等，在此采集數據的基礎上，還可以在裝置內部計算有功功率、無功功率，掌握各種功率因數、頻率等。除遙測的交流采樣外，測控裝置在狀態量的采集方面（即遙信）也具有良好的表現，同時還具備控制功能。在監測裝置應用期間，可以控制開關、刀閘分合，完成軟壓板投退等［1］。另外，記憶存儲功能也是監測裝置的優勢之一，對SOE、操作記錄等完成存儲。其中SOE指的是事件順序記錄，在具體工作中對應的是開關跳閘、保護動作等重要信號，在處理相關事件時會按照毫秒級事件標準和順序，逐個完成詳細記錄，確保事件的精準性。

圖1 測控裝置原理圖

2 保護測控裝置的特點

2.1 可以實現數據共享

智能變電站在服役期間需要安裝線路保護測控裝置，這是基礎保障措施，不能忽視。通過保護裝置，可以采集線路信息，分析和處理運行信息，在此基礎上實現信息傳輸與共享。通過分析信息，基本判斷變電站的情況，采取穩妥、積極的措施解決各種問題，提高供電穩定性，使其始終高效、優質運行。現實應用中，智能線路保護測控裝置是一道有效防線，作用較為關鍵，除了基本保護作用外，還可以發揮監控功能，采用遠程監控的方式實施對線路的保護。

2.2 良好的測護性能

智能變電站構成復雜，存在許多智能元件，工作中需要確保各個智能元件可以發揮優勢，使設備處于安全運行的狀態。而想要實現這一目標，則需要線路保護測控裝置的輔助發揮出調節作用［2］。研究發現，保護測控裝置的測護性能想要達標，需依托分層分布式系統，按一元件、一間隔的設置原則進行分布式設計。為了強化效果，可直接就地分散安裝，將其系統安裝在高壓開關柜上，同時保證各間隔功能獨立。實踐證明，這樣的連接技術應用性較強，各裝置之間連接完全依靠網絡，可以完成信息共享，整個系統設置合理，靈活性很高。在應用中，裝置故障只會影響對應的元件，其他元件性能依舊完好，使系統可靠性得到提升。保護測控的實施需要按照相應路徑而進行，具體如圖2所示。

圖2 保護測控實施路徑

此外，測控保護裝置優越性很大部分集中在保護功能的獨立，因為功能的獨立設計，所以使用中不依賴通信網絡，即使網絡面臨癱瘓，同樣不會影響裝置的保護功能。站在軟件設計的角度，在具體實施期間，保護模塊區分于其他模塊，先保護后測量。這樣的設計思路讓二次信號控制電纜大規模減少，降低了二次電纜的復雜度，使監控不再復雜化。不僅有效控制了成本，同時也積極、高效地降低了難度，減輕了 CT和 PT負荷，為減少技術維護工作量提供了保障，同時節省了各種資源。

2.3 較高的自動化程度

除了上述的技術優勢和特點外，線路保護測控裝置在科技的發展下，自動化水平明顯提高。在具體的監測階段，需要憑借自動化的優勢，在有效保護手段的基礎上，對測控信息進行采集，不斷進行分析、處理，提高遠程操作的便利性［3］。由于該技術較強的自動化優勢，在應用中，針對遠程出現的問題，技術人員不用到場地，便可發現線路問題，借助可行手段解決，保證變電站的穩定，實現各項設備安全，從源頭減少變電故障。

3 保護測控裝置的設計方案

案例介紹：某智能變電站在現實運行中安裝有變壓器等眾多設備，整體規模較大，因為設備較多，內部結構非常復雜，線路分布也很復雜，想要有效保護線路，難度變得較高。因此，安裝保護測控裝置是保障性措施，非常必要。在具體的裝置安裝階段，需要先完成土建施工，只有土建施工質量達標，電力工程施工才會順暢。220kV的變電站，除了電容器室之外，還配備了14臺高壓開關柜和其他戶外電氣設備。為了提升線路穩定性，每個區域（變電站的）都采用了保護措施，具體設計方案如下。

3.1 保護測控裝置的設計

測試裝置的設計中，需要結合實際情況，采用2套測控裝置，借此強化保護功能。在測量、控制功能運用中，需要保證獨立性，減少主備機邏輯判斷。基于測控裝置支持手控的前提，在現實應用中，可以通過把手的設置（手合和手分）來提高系統控制靈活性。需要緊急控制時，只需要完成一次操作就可實現。在聯閉鎖信息的應用中，需要對測控裝置采集的狀態量、模擬量進行科學的聯鎖計算，而后將聯鎖狀態通過GOOSE等高效率傳輸方式發送出去，成功抵達智能終端。GOOSE傳輸方式相對較為復雜，需經過網絡設計及報文優先級對比等多個流程，具體見圖3。實踐證明，閉鎖接點接入回路中，能夠優質、科學地控制回路。值得注意的是，在監控系統搭建中，遙測技術不可或缺。所謂遙測技術，本質是一種遠程測量技術，應用價值較高。在該技術應用中，關鍵信息會借助通訊技術傳遞。實踐證明，遙測信息概括性較強，能夠反映系統的整體狀態。

圖3 GOOSE傳輸方式

3.2 監控后臺的應用

除了測控裝置自身的設計，測控裝置至監控后臺的應用也是設計重點。測控裝置與后臺通信是監控全站實時信息最重要的途徑，不容忽視。想要實施有效監控，需要在監控后臺完成控制點的配置，使其可遠程顯示測控信息。在實際應用中，當信息中有2套及以上的采集信息出現嚴重不一致時，則需要啟動報警系統，提醒現場人員進行設備檢查。

3.3 保護測控模型的搭建

為了強化監控的效果，掌握變電站情況，加強線路保護測控的作用，需要結合現實需求不斷完善保護測控裝置，在建立應用模型的基礎上逐步升級系統功能。在應用模型的階段，需要考慮智能變電站網絡的特點，根據系統運行方式，積極改進模型，確保線路保護測控裝置可以處于穩妥、安全的運行狀態。除此之外，設計裝置模型時，為了發揮模型的價值，可以利用熱交換技術，建立變電站的環網，確保變電站運行穩定。在交流采樣法應用階段，想要提升應用質量，必須依照一定的規律，遵循科學設計原則，在技術的支撐下完成交流信號采集，特別是信號瞬時值的采集工作。并在有效措施保護下，將獲取的瞬時數據妥善保管和處理，然后將其合理送到測量計算回路。在具體工作中，為了綜合掌握系統性能，還需要經過一定的算法，因此通過建模和仿真驗證來獲得精準的測量結果，為后續的線路保護測控裝置模型優化設計提供數據支持。在此階段，應用到電流速斷保護公式：

公式中，Ep為系統電壓；zp為系統等效電阻；L為線路長度；zI為正序阻抗。過電流保護公式：

公式中，K為系數，I和IL分別代表電流定值和最大負荷電流

3.4 安裝光電互感器

通過科學安裝互感器，變電站線路保護測控可以實現有效隔離高電壓大電流，提升設備運行可靠性。作為測控裝置設計者，需要明確線路保護測控標準，結合線路實際情況，安裝抗干擾裝置來提升其抗干擾能力。在智能變電站中，由于線路的特性，保護測控裝置應用范圍廣，其數字接口眾多，安裝光電互感器需要成熟的技術支撐，否則將難以發揮光電互感器作用。在經濟的帶動下，電力資源需求迫切，變電站數量增多，為了滿足應用需求，需要提高變電站智能化、標準化程度，以提升電網穩定性。在互感器安裝中，應考慮線圈的阻抗，并對其進行計算：

L為電感量，F為工作頻率

為了促使互感器充分發揮作用，應減小損耗，對此可通過減少繞組電阻的方式實現，假設副邊匝數為N，則根據歐姆定律有：

電阻消耗功率：

通過上述公式，便可掌握如何減少繞組電阻。

4 結論

現實應用中，智能變電站的設備是重點保護對象，因為這些設備通常靈敏度比較高，為了保障其性能，需要配備保護測控裝置，通過充分利用保護測控裝置的功能減少變電站運行問題，在達到智能化要求和標準的同時，也有助于變電站運行效率的提升。在變電站維護期間，發揮保護測控裝置優勢，借助合理、積極的手段降低設備故障發生率。變電站保護測控裝置的設計仍在高速發展，因此還需要通過不斷學習最前沿的技術、積累更多的變電站實例數據來提升設計水平。