智能變電站繼電保護及自動化探究

黃紹鮮

摘 要：改革開放以來，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，與此同時我國電力方面得到了飛速的進(jìn)步，電力系統(tǒng)中已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了自動化管理，智能變電站的繼電保護工作能夠保障電路中用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，繼電保護以及自動化研究在智能變電站中至關(guān)重要。本文從智能變電站展開分析，研究了繼電保護自動化的特點，最后探究了智能變電站繼電保護及自動化。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護；自動化

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，我國社會已經(jīng)成為了現(xiàn)代化社會、智能化社會，在這樣的社會背景下，我國的電力線路架設(shè)范圍越來越廣，用電用戶的覆蓋范圍也越來越廣，繼電保護是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，在繼電保護以及自動化研究的過程中，我們需要不斷完善管理方式，才能促進(jìn)繼電保護水平的提高。當(dāng)今社會中電力項目越來越多，智能變電站的建設(shè)以及繼電保護自動化都是電力市場發(fā)展的需求。

一、智能變電站概述

智能化變電站能夠符合我國可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展方針，也能夠與社會的發(fā)展與時俱進(jìn)。在智能化變電站中，變電站屬于數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的變電站。智能化變電站能夠針對電力相關(guān)的信息自動進(jìn)行采集、測量以及控制與保護，在變電站中能夠進(jìn)行自動調(diào)節(jié)與控制，使電力系統(tǒng)的工作效率與管理水平都得到了有效的提高[1]。

智能電網(wǎng)的建設(shè)也屬于智能化的建設(shè)，我國的不同能源分布的地區(qū)也不同，因此智能變電站的建設(shè)是根據(jù)我國能源分布與負(fù)荷消費地域分布特點，適應(yīng)我國當(dāng)前和未來社會發(fā)展所采取的電網(wǎng)發(fā)展方式，對各類能源，尤其是大規(guī)模風(fēng)電和太陽能發(fā)電的計入和送出適應(yīng)性強，能夠?qū)崿F(xiàn)能源資源的大范圍、高效率配置。我國智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)上升至國家戰(zhàn)略層面的高度[2]。智能變電站是堅強智能電網(wǎng)建設(shè)中實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化和控制的核心平臺之一，前景依然廣闊。智能變電站的“智能”主要表現(xiàn)在以下三個方面：第一、服務(wù)于電網(wǎng)發(fā)展，滿足電網(wǎng)智能化的需求。第二、面向變電站運維實現(xiàn)自我監(jiān)視、自我診斷、自動調(diào)控，減輕運維工作壓力；第三、簡化變電站二次系統(tǒng)接線，提高系統(tǒng)可靠性，降低維護難度。

與原數(shù)字化變電站相比具有以下三個特點：第一是數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)化。信息交換采用IEC61850規(guī)約，智能變電站中不需要網(wǎng)關(guān)和保護管理機。第二是二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化。用光纖取代了控制電纜，新增合并單元、IED、過程層交換機等設(shè)備。第三是一次設(shè)備初步化。采用電子式互感器、新增合并單元、智能終端、過程層交換機等過程層設(shè)備。智能變電站具有三個技術(shù)優(yōu)點：第一，低碳環(huán)保。智能變電站主要是采用風(fēng)能、水能、太陽能等可再生資源進(jìn)行發(fā)電，這些可再生能源具有低碳環(huán)保的特點，符合我國可持續(xù)發(fā)展的方針。第二，智能變電站具有良好的交互性。智能變電站能夠針對電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，能夠記錄繼電保護等相關(guān)數(shù)據(jù)，與此同時，也能夠保障電力系統(tǒng)的安全性，實現(xiàn)信息自動化的傳遞與采集。第三，智能變電站可靠性特點。智能變電站能夠滿足不同用電客戶的需求，也能夠確保電力企業(yè)的供電質(zhì)量。不僅如此，在電力設(shè)備和線路的故障管理中，智能變電站也能夠做好相應(yīng)的檢測工作，使電力設(shè)備和線路始終能夠處于良好的運行狀態(tài)中[3]。

二、繼電保護研究

近幾年，我國電力經(jīng)濟逐漸成為了我國社會經(jīng)濟的重要組成部分，為了提高對電力企業(yè)的管理，電網(wǎng)開始實行三集五大管理，就對內(nèi)部的管理提出了更高的要求，這是國家電力企業(yè)的考驗、挑戰(zhàn)，與此同時也是發(fā)展的新契機。

智能變電站繼電保護配置遵循安全、可靠原則，因為智能變電站繼電保護 配置中涉及多項（如：SV、GOOSE等）網(wǎng)絡(luò)，增加了繼電保護配置的負(fù)擔(dān)，為防止不同網(wǎng)絡(luò)之間出現(xiàn)配置干預(yù)，加強繼電保護配置在網(wǎng)絡(luò)中的穩(wěn)定性控制，應(yīng)嚴(yán)格按照獨立性原則優(yōu)化保護配置；智能變電站本身具有信息化特點，則要求繼電保護配置按照信息化原則進(jìn)行設(shè)計，重點在配置方案中落實信息技術(shù)，引入電子設(shè)備，完善保護配置。

三、繼電保護在智能化變電站中的配置和性能特點研究

（一）變壓器保護

變壓器的電氣量保護功能可由保護裝置的軟件實現(xiàn)，包括多種原理的差動保護和全套后備保護功能，并根據(jù)需要靈活配置，進(jìn)行功能調(diào)整等。變壓器電氣量保護一般包含以下保護功能的配置：（1） 縱聯(lián)差動保護：差動速斷保護；穩(wěn)態(tài)比率差動保護；故障量差動保護。（2） 后備保護：復(fù)壓（方向）過流保護；零序（方向）過流保護；間隙過流保護；零序過壓保護；斷路器失靈保護；差流越限告警；過負(fù)荷告警；零序過壓告警；CT 斷線告警；PT 斷線告警；過載啟動風(fēng)冷；過載閉鎖調(diào)壓等，由主變主保護和后備保護兩套保護裝置實現(xiàn)對變壓器的電氣量保護，而非電氣量保護包括瓦斯保護和溫度保護則通過瓦斯繼電器和溫度保護裝置實現(xiàn)。適用于智能變電站的保護裝置一般具有以下性能特點：具有高性能硬件、高可靠性、強電磁兼容性、邏輯圖編程、采用多種差動原理判別變壓器是否發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、豐富實用的界面、完善的事件記錄和故障錄波功能、強大的通信功能、支持多種 GPS 對時等功能。

（二）線路保護

智能變電站的線路保護裝置一般為保護測控功能合為一體，稱為保護測控裝置，其保護功能以電流電壓保護為基本配置。其保護功能配置為：a） 三段式可經(jīng)低電壓閉鎖和方向閉鎖的過流保護；b） 三段式可經(jīng)方向閉鎖的零序保護；c） 過流加速保護和零序加速保護；d） 過負(fù)荷保護（告警或跳閘可選）；e） 低周減載功能；f） 三相重合閘功能；g） TV 斷線判別。測控功能配置為：a） 測量量；b） 20 路外部開關(guān)量輸入遙信采集；c） 斷路器位置、手動分閘及事故遙信；d） 正常斷路器遙控分合；e） GPS 對時輸入等。

（三）母聯(lián)保護

智能變電站的母聯(lián)保護由母聯(lián)保護裝置實現(xiàn)，為母聯(lián)充電過流保護，由兩段相過流保護和一段零序過流保護構(gòu)成。測控計量功能由一個單獨 CPU 完成，具有交流采集、開入采集、開出控制、同期檢測、間隔聯(lián)閉鎖、諧波監(jiān)視、計量需量等功能。

（四）電容器保護

電容器保護由電容器保護測控裝置實現(xiàn)，以電流電壓保護和不平衡量保護為基本配置。其保護配置功能為：a） 二段式相間電流保護；b） 二段式零序電流保護；c） 過流反時限保護；d） 零序反時限保護；e） 欠壓保護；f） 過壓保護；g） 三個獨立的不平衡保護；h） 自動投切功能；i） 非電量保護；j） TV 斷線判別。 測控功能配置為：a） 電流、電壓、功率、功率因素等測量量；b） 20 路外部開關(guān)量輸入遙信采集；c） 斷路器位置、手動分閘及事故遙信；d） 正常斷路器遙控分合；e） 電度量累計；f） GPS 對時輸入等

（五）備用電源自動投入

智能變電站的備用電源自動投入功能由備用電源自投裝置實現(xiàn)，采用電子式互感器接入方式和GOOSE 跳閘方式；一般情況下備投及保護功能配置為：b） 過負(fù)荷聯(lián)切；c） 二段式復(fù)壓閉鎖母聯(lián)過流保護；d） 一段式零序過流保護；e） 充電保護；f） TV 斷線判別等。 測控功能配置為：a） 外部開關(guān)量輸入遙信采集；b） 斷路器位置、手動分閘及事故遙信；c） 正常斷路器遙控分合；d） 電度量累計；e） GPS 對時輸入等。

總結(jié)：總而言之，我國電力水平發(fā)展越來越高，電力系統(tǒng)也越來越完善，繼電保護工作也在社會背景與發(fā)展的驅(qū)使下，智能變電站逐漸在市場中普及，繼電保護以及自動化能夠有效的使繼電保護工作更加完善、簡單，使我國的電力水平不斷提高。電力企業(yè)是我國企業(yè)的主體力量，目前風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等多種多樣的發(fā)電方式，也讓我國的發(fā)電總量逐年穩(wěn)步增長，智能變電站繼電保護及自動化能夠使電力水平不斷提高，但是在電力系統(tǒng)運行的過程中還是有諸多問題，只有在未來的發(fā)展中不斷改善，才能給人們帶來更多的利益。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅勁松.分析智能變電站繼電保護調(diào)試方法及其應(yīng)用[J].信息通信，2017（7）：281-282.

[2]周健，高曉軍，劉大偉.智能變電站繼電保護調(diào)試方法及其應(yīng)用探析[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2013（4）：91-91.

[3]李淵.淺談智能變電站繼電保護調(diào)試方法及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（34）：194-194.

[4]鄭劍毅.分析智能變電站繼電保護調(diào)試方法及具體運用[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2017（1）：233-233.