智能变电站的继电保护措施分析

智能变电站的继电保护措施分析

郭建栋

山西电力交易中心有限公司，山西太原市 030000

摘要：继电保护系统在智能变电站的快速发展中起着重要作用。继电保护系统是否能够稳定运行，对智能变电站的运行质量好坏、变电站电能生产效率的提升以及电能供应的持续稳定等都影响重大。站在长远发展的立场上，继电保护系统的构建能够显著提高智能变电站的运行安全系数。文章对智能变电站继电保护的系统运行展开了相应的分析研究，以期能够促成其长远发展。

关键词：智能变电站；继电保护；智能电网

1智能变电站继电保护架构体系

1.1智能变电站继电保护

以功能角度对建立智能化的变电站进行分析，智能化变电站需要设置站控层、间隔层以及过程层，同时在站控层和过程层内，配置控制网络，使智能变电站具备三层两网的功能。变电站承担继电保护职责，主要依靠站控层网络，将日常运行期间出现的数据，设置成修改文件以及录波文件，方便控制继电保护工作。而变电站继电保护工作，借助过程层网络，下达开关、锁闭以及跳闸等命令，保证继电保护技术，有效保护智能变电站的安全运行能力。

1.2 IEC61850标准体系

在智能变电站继电保护工作过程中，需要按照IEC61850标准，将电力网络与继电保护网络建立连接关系。在IEC61850标准体系中，需要借助模型的方式，对智能化继电保护与传统的继电保护装置进行区分。传统继电保护装置，每个实体设备内可配置不同的逻辑设备，每个逻辑设备按照功能设定成独立的单元，通常分为跳闸回路单元、保护算法单元以及采样值处理单元等。按照通信协议内容，IEC61850标准向网络提供通信服务，保证不同类型的通信服务按照通信协议，可以顺利的完成运行任务，以SV/GOOSE通信协议为例，在传输层和网络层内，继电保护基本数据，都可以在上述两个层面内完成覆盖，同时还能通过拓展的方式，丰富数据类型。

1.3基于数据帧传输的运行机制

使用传统的继电保护装置，变电站需要设立相应的通道，如采样通道或者命令信号通道，都会影响到保护装置处理数据的效率。基于数据帧传输的运行机制，智能变电站继电保护装置运行过程中，会按照以太网数据帧传输的方式，对数据采集、开关控制以及跳闸等快速下达指令，并在光纤媒介下，保证网络通信的效率和质量。根据数据帧传输运行机制可知，过程层网络是智能变电站继电保护运行重要的组成部分，通过过程层可对电力系统实施科学合理的调度措施和保护措施。

1.4模块化的保护功能组织形态

在传统的变电站继电保护装置中，保护功能的组织形态仍处于单一的形式，而智能变电站继电保护装置，采用模块化的组织形态，在过程网内使装置获得的数据信息得以共享。模块化的保护功能组织形态，都不会产生过度集中或者过度分散的情况，只需在灵活的状态下，使继电保护装置为网络提供必要的保护功能以及维护功能。

2智能变电站的继电系统保护策略

2.1就地间隔保护措施

目前的一大趋势是在被保护设备的周围安装继电保护系统，这样的布设方式不仅可以有效缩减继电保护系统与被保护设备之间的实地距离，而且可以降低继电保护系统的安设成本，提高其经济效益。实践表明，主后一体化的微机线路能有力保护变压器，所有的设备程序都应按被保护对象的位置、效能进行有效配置，这样才能有效保障电力系统的稳定运行和设备安全。

就地间隔保护的目标是实现对电力设备系统的就地安设、间隔保护，它通过电缆采样的方式来获取相应的设备运行信息，而后再通过相应的连环闭锁功能有效控制变电站的整体运转效果，最终通过智能网络控制降低变电站故障的发生，有效控制电缆跳闸的发生率。就地间隔的保护措施是不依赖其他外部设备的，具有极强的独立性。就地间隔层保护的实现主要依赖以下三个层面的工作：

（1）电缆跳闸的保护。只有当变电站的电缆跳闸得到可靠保护时，才能实现整体设备运转的速动性与直关性。（2）连锁闭锁功能的实现。只有通过连锁闭环功能，才能让网络技术与智能设备之间实现互动联通，从而实现变电站内部信息的实时。（3）通信系统的构建。只有搭建起系统、完善、全面、可靠的通信系统，才能够让变电站的智能化运转落到实处，让各个区域的信息通信在保持独立的基础上，具有积聚性和可分享性。

2.2跨间隔保护措施

母线保护是跨间隔保护的核心措施，它与就地间隔保护有着极大的差异，两者的侧重点各有不同。

母线保护这一独特的布设方式，是为了能够对电力设备实现一种跨间隔的保护，它是一种远程、长效的保护形式。为了达到最佳的继电保护效果，母线保护往往会采取分布式的方法安设布置，在安设的过程中，主机位置的确定是关键性的一环，它要考虑到效能、成本等诸多因素，后续从机的布设也需要依照智能变电站实际继电保护需求进行系统的规划、布置。母线保护的主机是CU主单元，它主要负责信息数据的汇集处理，以及完成间隔层的就地映射；从机是BU次单元，主要是负责信息的前端收集，进行过程层的映射。

2.3广域电网保护措施

电网运行的核心措施是后备保护，而后备保护是一种必须逐级配合才能发挥成效的保护措施，它的整体运转过程耗时较长，运行方式也相对复杂，因此在保护质量和运转效率方面无法有效均衡。而区域电网信息技术的引入，能够显著缩短后备保护的运转实效，达到精简运行的目的。对于智能变电站来说，广域电网保护系统是一道不可或缺的重要保护屏障，它能自动切除故障元件，保障电网的安全运行。

3从配置角度分析智能变电站继电保护稳定性

3.1分布式信息流配置

智能变电站是由网络通过光纤和网线对各种信息进行各继电保护装置与一次设备及监控系统相连接起来。因此，网络的故障或不稳定是智能变电站中最为严重的故障情形，可能会造成各种误动或拒动状况。由于网络信息在传输过程中，连接情况复杂，极易受到外界因素干扰且形式较难拓宽，这导致无法对一次设备实以切实有效的保护措施。但现阶段，智能变电站采用三层两网分布处理方式，具备实现分散处理的能力。采用分布式信息流网络的前提是要确保信息一致且通信标准一致，若是在以往传统的变电站中，几乎无法实现。但由于智能变压站所使用的通信是由互联网以及智能断路器相结合实现的，因此可以保证信息和通信标准一致。合并单元所获得的电流以及电压信号，能够通过单相的形式进行发送，并被直接传送进SV网络。通过SV网络数据与保护装置侧不同信，进而进行信号的采样。智能终端需要同时连接智能变电站中的一、二次设备，其系统组成GOOSE网络，这样才能够在智能终端的控制下，实现保护装置的跳闸和重合闸操作。在保护间隔内进行有效信息交互时，采取交互方式是点对点通信，使合并单元能够与智能终端实现直接连接的状态。并将相应的保护装置和合并单元的功能集合在一起，进而实现直接采样工作的进行以及数据的有效传输。另外，保护装置在与智能终端集合后，能够实现自动跳闸功能。通过在母线和线路上安设电子式的电压互感器，能够使检测信号进入合并单元后，将信息数据传送到SV系统。

3.2智能变电站继电保护系统配置方案

近年来，随着我国智能变电站技术的优化升级，为IEC61850规约的使用提供了客观条件，使智能变电站内的所有设备以及元件能够进行数据信息的交互。这在一定程度上促进了智能变电站继电保护信息的交流、共享，还为信息的交互提供了安全保障。最重要的是，为整个系统保护方案的配置创造了条件。全系统的保护方案配置需要对智能变电站中每一个设备的继电保护配备相应的保护屏和测控屏，同时还要对变压器、线路等核心设备施以两层防护，使两套方案可以独自发挥其价值、作用和功能。此类保护方案配置不仅简便，还能够有效保障信息数据的共享。

4结束语

智能变电站是现在电网和未来趋势中发展的必然趋向，继电保护技术在变电站中具有复杂度高、精确要求高的特点。因此，相关人员应不断分析，确保智能变电站继电保护稳定性的技术以及配置，进而提高其稳定性能，减少故障的发生频率，从而满足人们的用电需求。

参考文献：

[1]庞福滨,杨毅,袁宇波,等.智能变电站保护动作时间延时特性研究[J].电力系统保护与控制,2016,44(15):86-92.

[2]何晔,何瑾.智能变电站继电保护系统及可靠性研究[J].数字通信世界,2018(6):222-223.