智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響芻議

鐘小和

國(guó)網(wǎng)四川明珠集團(tuán)有限責(zé)任公司

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為智能電網(wǎng)的重要組成組分，智能變電站技術(shù)得到了快速發(fā)展，獲得了廣闊的發(fā)展空間。智能變電站作為智能電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)，對(duì)于電網(wǎng)繼電保護(hù)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。

一、智能變電站概念內(nèi)涵

智能變電站由智能電網(wǎng)派生而來(lái)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。根據(jù)智能變電站建設(shè)的綱領(lǐng)性技術(shù)指導(dǎo)文件《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》的定義，可以了解智能變電站是一種多功能的變電站，可以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)化采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能和電網(wǎng)的自動(dòng)化控制、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)和智能調(diào)節(jié)等高級(jí)功能，在運(yùn)行過(guò)程中需要采用先進(jìn)、低碳環(huán)保、可靠、集成的智能設(shè)備，要求變電站實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化等特征。智能變電站相對(duì)于傳統(tǒng)變電站，具有低碳環(huán)保、可靠性高和交互性好的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

二、智能變電站技術(shù)特點(diǎn)

1、智能變電站體系結(jié)構(gòu)

智能變電站系統(tǒng)主要分為3層：站控層、間隔層和過(guò)程層。

站控層主要以工作站的形式實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能的檢測(cè)或監(jiān)控，功能比較集中，可以通過(guò)嵌入式裝置實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

間隔層。間隔層設(shè)備多是由各個(gè)裝置組成，主要有測(cè)控裝置、繼電保護(hù)裝置等，實(shí)現(xiàn)與各個(gè)地方的輸入及輸出、智能傳感和通信控制。

過(guò)程層。過(guò)程層主要由電子互感設(shè)備和智能一次設(shè)備構(gòu)成，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)，完成變電站的電能分配、測(cè)量、控制等功能。

智能變電站中站控層、間隔層、過(guò)程層與兩兩層之間的站控層網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)共同實(shí)現(xiàn)了“三層兩網(wǎng)”的架構(gòu)。對(duì)于繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，站控層網(wǎng)絡(luò)主要用于傳送修改、錄波文件等，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)主要用于開(kāi)關(guān)狀態(tài)、跳閘等信號(hào)的傳輸，考驗(yàn)著傳輸?shù)目煽啃耘c實(shí)時(shí)性。

2、智能一次設(shè)備

電網(wǎng)的基本單元是高壓設(shè)備，高壓設(shè)備智能化是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的標(biāo)志，成為智能電網(wǎng)的主要組成部分。智能設(shè)備的核心任務(wù)是，通過(guò)利用傳感器監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的自動(dòng)化和可控性。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，可以對(duì)智能一次設(shè)備進(jìn)行功能一體化設(shè)計(jì)。

3、智能設(shè)備與順序控制

為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式和無(wú)人值班的要求，對(duì)智能化的高壓設(shè)備選用順序控制，安全校核來(lái)自當(dāng)?shù)睾笈_(tái)、調(diào)度中心的指令，自動(dòng)完成設(shè)備控制，同時(shí)設(shè)備控制符合相關(guān)運(yùn)行方式改變的要求。實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)的急停功能及通過(guò)圖像界面進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的要求。

4、保護(hù)功能組織形態(tài)模塊化

傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)組織形態(tài)主要以裝置為中心，無(wú)法很好的實(shí)現(xiàn)跨間隔專業(yè)信息的共享，而智能變電站的繼電保護(hù)主要采用模塊化的形式，使繼電保護(hù)的運(yùn)行不再依賴于裝置，而是根據(jù)保護(hù)的需求和網(wǎng)絡(luò)性能實(shí)現(xiàn)“集中”或“分散”的繼電保護(hù)形式。

5、網(wǎng)絡(luò)同步對(duì)時(shí)系統(tǒng)

智能變電站具有高精度全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)同步對(duì)時(shí)系統(tǒng)。在智能變電站網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行的條件下，傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)所采用的IRIG—B碼、光纖方式的同步對(duì)時(shí)因?yàn)樾枰獙ｉT(mén)的傳輸通道，與智能變電站的信息共享網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展相悖，同時(shí)由于IRIG—B碼可靠性不足等原因，已不能滿足繼電保護(hù)的需求。

三、智能變電站技術(shù)對(duì)繼電保護(hù)的影響

1、數(shù)據(jù)信息與保護(hù)原理影響

（1）繼電保護(hù)元數(shù)據(jù)變化比較大。傳統(tǒng)變電站主要采用電磁互感器，對(duì)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)需要評(píng)估與優(yōu)化一些算法與整定原則。而智能變電站選用電子互感器，可以帶來(lái)數(shù)據(jù)的延遲與同步，需要深入評(píng)估繼電保護(hù)，因而對(duì)其產(chǎn)生新算法和新原理。[1]

（2）在ICE61850標(biāo)準(zhǔn)下，使繼電保護(hù)在數(shù)據(jù)處理和利用方法方面發(fā)生較大改變，實(shí)施二次信息的統(tǒng)一建模。隨著ICE61850的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)由存儲(chǔ)大量信息數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)遷移組態(tài)而產(chǎn)生的新的保護(hù)原理和保護(hù)組態(tài)。

（3）改變繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)傳輸方法。由傳統(tǒng)變電站的二次電纜連接，改變?yōu)橹悄茏冸娬镜男畔⒕W(wǎng)絡(luò)傳輸，使得信息傳輸方法發(fā)生改變，跨間隔保護(hù)更簡(jiǎn)便靈活。

2、繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制、調(diào)試及維護(hù)方面的積極影響

（1）繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制方面。智能變電站技術(shù)的使用，改變了原有的采樣、計(jì)算與出口一體化的方式，不再綁定裝置、數(shù)據(jù)信息及保護(hù)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的調(diào)用。同時(shí)，改善二次回路的測(cè)控問(wèn)題，有效的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的共享。

（2）繼電保護(hù)的調(diào)試及維護(hù)方面。智能變電站技術(shù)的運(yùn)用，改變了繼電保護(hù)的保護(hù)形態(tài)與運(yùn)行模式，繼電保護(hù)中二次回路檢測(cè)問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)，使繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)也可以實(shí)現(xiàn)檢修與維護(hù)。同時(shí)，智能變電站需要業(yè)主、設(shè)計(jì)院、設(shè)備供應(yīng)商和調(diào)試單位共同進(jìn)行智能變電站的設(shè)計(jì)、維護(hù)及調(diào)試工作，在電網(wǎng)運(yùn)行中容易對(duì)設(shè)備供應(yīng)商和調(diào)試單位產(chǎn)生依賴，限制了智能變電站的發(fā)展。[2]

3、智能變電站技術(shù)對(duì)繼電保護(hù)架構(gòu)體系的影響

智能變電站技術(shù)架構(gòu)體系中，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)是結(jié)合ICE61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的新的網(wǎng)絡(luò)，改變了傳統(tǒng)變電站二次回路不可測(cè)控的瓶頸，使繼電保護(hù)的可靠性大大增強(qiáng)。同時(shí)，智能變電站改變了傳統(tǒng)變電站各二級(jí)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)冗余的缺陷，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)的采集方法，即保證了數(shù)據(jù)元的統(tǒng)一，也將二次專業(yè)壁壘打破，實(shí)現(xiàn)了以繼電保護(hù)為核心的二次專業(yè)結(jié)構(gòu)體系與新機(jī)制。

智能變電站是智能電網(wǎng)的主要組成部分、核心環(huán)節(jié)，因此，需要對(duì)智能變電站技術(shù)條件下的繼電保護(hù)進(jìn)行新組織模式和架構(gòu)體系的探索與研究，促進(jìn)繼電保護(hù)的穩(wěn)定性發(fā)展，確保繼電保護(hù)技術(shù)朝著科學(xué)性、正確性方向發(fā)展。

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司.智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[M].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[2]張小俊.陳艷.淺談智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].通訊世界，2013(11)：187-188.