智能变电站继电保护及自动化系统探讨

智能变电站继电保护及自动化系统探讨

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国网山东省电力公司检修公司， 山东 济南 2500001 中国联通有限公司济南分公司， 山东 济南 2500002

【摘 要】随着经济社会的不断发展，电力成为了整个社会中不可缺少的重要资源。对于电力的输送来说，电网具有非常重要的作用。只有电网正常工作，才可以保证电力能够正常传输。在电网的运行过程中，智能变电站继电保护系统的正常工作又具有非常重要意义。从本质上来说，智能变电站继电保护系统的存在，就是保证供电安全、电网正常运行的前提条件。

关键词：智能变电站；继电保护；自动化技术 

1 智能变电站继电保护系统构成和特点  　　 以IEC61850f议为基础的智能变电站采用“站控层+间隔层+过程层”这一结构模式，而传统变电站则使用“站控层+间隔层”的自动化结构体系。传统变电站与间隔层完成了过程层的工作，但伴随着智能化时代的来临，大部分间隔层负责的工作却被开始向过程层转移。结构的变更，使得以IEC61850协议为基础的智能变电站继电保护系统基本功能均汇集于过程层、间隔层以及两者中间过程层网络当中。智能变电站继电保护系统主要由如下设备构成：电子式互感设备、合并单元、交换机以及网络接口等设备及元件。  　　智能变电站继电保护系统主要利用电子式互感设备收集所需的数据，之后利用合并单元合并所收集的数据，同时添加同步时钟传输的对时信号，将所得内容进行加密，并按照指定的密文方式通过网络传送至保护段。于保护可控制一侧，智能终端属于以此设备，负责确认测控设备及保护设备是否发出跳闸与合闸的命令，并将所接收的命令交由系统进行判断。系统确认之后下达控制指令，对断路器进行控制，收集断路器有关动作信号并将其传送至保护装置当中。  　　当相关的电力系统发生了一些故障之时，诸如线路过载运行或者说是设备短路这些情况，那么就一定要保障继电保护装置的可靠性，这么做的目的是为了将一些相应的信号能够及时的发出去，这样就可以在对其他的一些电气设备进行操作的时候就还能够对故障进行有效的切除，但是对于电力系统来说，出现故障的概率还是比较小的，所以继电保护装置的动作一般不会频率很高，在实际情况中，我们将故障分成两种，第一种叫做拒动故障，第二种叫做误动故障，其中拒动故障指的是，电力系统发生故障的时候，机电保护装置没有办法执行及时有效的动作，从而将故障点进行切除，这样出现的后果就是电力系统很有可能因此而崩溃;而后者也就是说故障的原因是出自继电保护装置本身的特性问题，或者说日常的运行受到了外界的干扰因素影响而发出了不该发出的动作。所以对于自动化装置来说，最主要的作用就是对系统中各种运行参数进行严格的监督和一定的控制，一般而言，自动化装置故障就表现为：主要的运行参数没有办法准确的测量，传输与控制也得不到保障。 

2 关于继电保护

2.1 继电保护的概念  　　继电保护是通过检测电力系统中发生的异常情况或是故障，从而发出报警信号，或是将故障进行切除或隔离。由于这一过程中会使用一些有触点的继电器对电力系统或相关元件（如发电机、变压器及输电线路等）进行保护，从而避免其被损坏，因此称为继电保护。继电保护装置一般是由测量元件、逻辑环节以及执行输出等三个部分组成，且其在技术上应满足选择性、速动性、灵敏性及可靠性，从而更好的实现继电保护功能。  　　2.2 继电保护的基本原理  　　继电保护装置的功能一般要根据电力系统发生故障前后的电气物理量的变化来通过相应的原理实现。在实际的电力系统运行过程中，电力系统发生故障后，其前后电气物理量的变化有——电流增大、电压降低、测量阻抗发生变化以及电流和电压之间的相位角发生改变等。根据这些变化，继电保护装置会构成各种原理的继电保护，如母线继电保护、变压器继电保护、发电机继电保护等。  　　3 当前智能变电站继电保护实际运行过程中存在的问题 

3.1 设备接口连线不合理，光线联系不稳定  　　变电站的设备数量较多，不同设备的接口终端也较多，并且在实际的运行过程中，同一段间隔的SV插件采样和GOOSE设备之间的接口连线须连在不同的设备之间，这不仅给实际操作带来了难度，而且还加大了设备接口连线连接的不合理性。此外，保护装置、合并单元以及智能终端之间的光纤联系终端或不稳定也是常见的问题，主要原因有外力原因（如硬物挤压）导致保护装置与智能终端之间的光纤损坏，或者保护装置的SV插件或GOOSE插件损坏。SV插件的采样值、GOOSE插件的开关量需要不间断的、实时大量运输，因此对插件的质量要求较高，当插件出现质量问题或是出现损坏时都会对继电保护装置造成影响。 

3.2 合并单元、智能终端故障  　　在智能变电站中，合并单元、智能终端并不是只对应一个保护装置，也会存在一对多的情况。例如：当某条线路上的合并单元出现损坏时，与之对应的保护装置也会停止运行，与此同时，与其有联系的母线上的保护装置也会根据线路检修的运行方式来选择终止保护功能或是其他。  　　3.3 硬件及室外装置老化  　　现阶段，有些智能变电站由于投运时间较早，因此会出现硬件及室外装置老化的现象。如一些合并单元、智能终端的稳定性和准确性较差，无法满足电网系统的运行要求。此外，室外装置老化主要表现在智能控制柜出现大量积尘或出现锈蚀的现象，这些都加速了设备的老化。

4 智能变电站继电保护及自动化系统  　　4.1变压器保护设置  　　电力的输出和输入情况有一定的限定标准，在使用过程中为保证正常配电，需要进行严格控制。但实际工作中，为提高电压的可控性，需要采用更加合理的方式进行配电，其中采用变压器保护装置可以实现对电流的后备保护，进而对自动化系统的配电功能进行保护。 

4.2线路保护配置  　　变电站继电保护系统中，线路保护装置十分重要。在线路保护配置中主要有四种保护方式：集中式、后备式、通信监视和测量。这些方法在具体的线路保护工作中可以相互补充和协作，能够及时发现并解决线路使用过程中出现的问题，进而更好的保护电力使用的稳定性。同时电力线路保护装置还具备监视作用，不单单可以直接保护电力线路的应用，还可以及时发现线路应用中出现的问题，并及时对人们进行报警通知，在收到故障通知时，工作人员可以更加有效的修复故障，保障电力系统的正常运行。  　　4.3强化系统二次巡检。  　　加强继电保护系统的二次巡检是确保智能变电站稳定运行的基础保障，其不仅能够及时发现系统运行中所存在的问题，确保系统运行的稳定性，同时还可以大大的提升繼电保护系统的可靠性。在现阶段的继电使用中不仅仅要重视巡检的重要性，同时也要更加注重加强继电保护系统的二次巡检，只有这样才能完成继电保护系统的直接运行。另外还需要提高继电保护系统二次巡检的工作人员的工作技术和丰富工作人员的工作经验，只有这样才能最大程度的发挥二次巡检的重要作用。 　　4.4优化继电保护系统  　　在继电保护系统优化设计过程中，需要将实际情况作为优化条件的主要参考依据，进而给出相应功率指标，确保继电保护系统在不影响其他工作条件下，有效控制电压，降低继电保护系统混乱性以及拒动可能性，最大程度保证继电保护系统的稳定性。 

5 结语

变电站继电保护以及自动化技术在我国电力行业的应用已经越发成熟，自20世纪90年代起，随着信息技术、计算机通信技术的不断发展，我国变电站自动化系统由RTU逐渐迈入了具有革命意义的智能化时代，变电站继电保护以及自动化技术也获得了卓著的经济效益、社会效益，并逐步发展为现代电力企业提高自身管理水平的主要手段。 

参考文献  　　[1]王鹏，李辉.智能变电站继电保护可视化技术[J].电子技术与软件工程，2019（01）：221.  　　[2]樊懋，肖龙涛.智能变电站继电保护及自动化系统[J].科技风，2018（35）：199.  　　[3]周志诚.浅析智能变电站继电保护及自动化[J].低碳世界，2018（11）：79-80.