淺析智能變電站保護配置方案的設計與實現(xiàn)

毛小青

（佛山市三水區(qū)通利達電力設計有限公司，廣東 佛山 528000）

1 目前繼電保護當中存在的問題

繼電保護裝置主要是通過電力系統(tǒng)的電壓、電流以及電阻等電氣量的不正常的變化來形成對繼電的保護工作。其對保證各地區(qū)供電系統(tǒng)的安全有重要的作用。繼電保護裝置可以在給監(jiān)控管理人員提供準確有效的電力運行數(shù)據(jù)的同時，幫助其在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候自動實施挽救措施，以減輕故障的破壞性，進而減少因故障而帶來的損失。因此，在繼電保護裝置做出相應的挽救措施之后，其還可以及時的向監(jiān)控管理人員發(fā)出信號，使電力監(jiān)控人員能夠采取措施連穩(wěn)定電力系統(tǒng)工作，并將故障的破壞性程度降到最低。

隨著我國改革開放的深入以及社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國對發(fā)電機的容量以及電器的功率也日益增大，供電網(wǎng)絡、變電站以及發(fā)電廠的結(jié)線變得更加復雜，電力系統(tǒng)當中的短路電流以及正常工作電流也日漸擴大，導致電網(wǎng)一旦發(fā)生故障就有可能帶來整個電網(wǎng)的安全問題，這也就成為我國目前的繼電保護裝置無法適應現(xiàn)今電力系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。其存在的主要問題我們主要列出以下幾點：

（1）無法對故障進行切除之后的電力系統(tǒng)運行狀況進行反映，因此不能起到保護故障后電力系統(tǒng)的作用。

（2）對電力系統(tǒng)保護作用的判斷基本上是基于地區(qū)測量數(shù)據(jù)，因此其選擇性要求繼電保護只可以有效額保護本地區(qū)的網(wǎng)絡，而無法對故障后的整個電網(wǎng)產(chǎn)生作用，進而導致其無法全面反映其運作方式。

（3）因常規(guī)的后備保護動作時間較長，導致其保護作用難以得到有效發(fā)揮。

（4）在某些特定的電網(wǎng)狀況下，線路保護經(jīng)常會越級跳閘，因此無法有效實施上下級保護的整體配合。

（5）對采用后備由上一級保護實現(xiàn)后備的電力系統(tǒng)，線路故障的時候變電站有關線路保護拒動以及開關拒動，故障的切除范圍過大且時間過長。

2 繼電保護裝置的基本要求

當電力系統(tǒng)在供電的過程當中出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置必須能夠有選擇性的將存在故障的部分切除。進而保障其他不存在故障的部分還能正常運行。同時，在繼電保護裝置的相關保護范圍中，其不可以發(fā)生拒絕的動作，但是在保護區(qū)以外產(chǎn)生故障的時候，也不應當發(fā)生錯誤的動作。因此，在故障發(fā)生的時候，繼電保護裝置必須盡最快速度切除故障。有效減少切除故障時間能夠減輕因故障而帶來的對相關設備的損害度，還能夠加快系統(tǒng)當中電壓的回復速度，進而有效的提高發(fā)電機的穩(wěn)定性。

3 分層配置的繼電保護設計方案

一般而言，可以通過建立在ⅠEC61850通信規(guī)范基礎上的智能化一次設備以及網(wǎng)絡化的二次設備來分層構建來實現(xiàn)變電站當中智能電氣設備之間的互操性以及信息共享性。在進行分層配置繼電保護方案中，變壓器保護和線路保護等間隔性保護應當安排在過程層中，其可以不通過過程層交換機而實現(xiàn)獨立跳閘，進而可以直接獲取MU智能操作箱的操作數(shù)據(jù)。而對于多間隔的母線保護方式則比較特殊，其配置一般是在間隔層，由過程層的交換機網(wǎng)絡來獲取信息數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)跳閘和保護作用。這當中，最關鍵的就是，我們設計了站域智能管理單元，將其配置在站控層，并憑借間隔層的數(shù)據(jù)采集但與以及間隔層的交換機來獲取變電站的相關數(shù)據(jù)資料，最后實現(xiàn)后備管理與保護。

4 分層配置的繼電保護性能

對繼電保護裝置的分層設計方案，除了可以保證繼電保護功能的進一步提升和進而保證故障識別的準確性之外，還可以在少量甚至無人干預的狀況下，快速隔離故障，防止出現(xiàn)大面積斷電。繼電保護性能主要體現(xiàn)在集中決策后備保護、獨立決策快速保護以及站域智能后備保護和控制。

在進行分層配置的方案當中，對變壓器、線路等主設備保護，應當直接與MU智能操作箱進行直接的信息互動，且其迅速的動作可以不依賴于其他的間隔信息，也就是說即使是網(wǎng)絡信息癱瘓了，其主保護的行為也將不會收到干擾。智能變電站可以在不依賴外部條件切出故障的情況下，實傳統(tǒng)保護性能。

集中后備保護將原先分散在母線、變壓器以及其他線路的重復設置集合起來，使得后備保護得到有效的簡化，進而實現(xiàn)功能模塊與變電站后備保護原理的統(tǒng)一。因集中后備保護能夠迅速獲取變電站的運行方式變化，充分運用變電站的站域資料解決后備保護作用時間過程等問題，能夠采用專業(yè)系統(tǒng)知識實施決策，發(fā)現(xiàn)故障的詳細位置，且可以處理像保護拒動和斷路器失效等一系列問題給故障判斷所帶來的影響，甚至可以有效防止故障后相鄰線路因負荷過大而導致后備保護錯誤的情況。

5 電力系統(tǒng)繼電保護發(fā)展趨勢

我國繼電保護技術逐漸朝計算機化、智能化、網(wǎng)絡化、維護、管控以及數(shù)據(jù)通信一體化的方向發(fā)展。隨著計算機技術的快速發(fā)展，使得電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高。為有效維護電力系統(tǒng)安全，必須盡快實現(xiàn)微機保護系統(tǒng)裝置的網(wǎng)絡化，且該項功能在我們現(xiàn)今的技術條件下是可以實施的。在實現(xiàn)繼電保護裝置的網(wǎng)絡化和計算機化的狀況下，保護裝置事實上是一臺高性能的為測量、管控以及保護的需要，室外變電站的全部設備都需要通過控制電纜引進的主控室。但由于其所敷設的電纜投資較大，使得二次回路十分復雜。然而，如果將上述的測量、管控以及數(shù)據(jù)通信一體化的裝置，就地安裝于室外變電站的相關被保護設施旁邊，則可以避免大量控制電纜的存在。

結(jié)語

隨著我國計算機和網(wǎng)絡通信技術的不斷進步以及電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展，電保護的逐漸傾向于朝計算機化、智能化、網(wǎng)絡化以及一體化方向發(fā)展，智能變電站的分層配置方案的設計，憑借智能變電站的技術優(yōu)勢，將所有相關信息引進繼電保護系統(tǒng)，可以在有效保障系統(tǒng)設備的正常運行的同時，進一步提高供電的可靠性。

[1]石秀美.淺談數(shù)字化變電站中的電氣二次設計[J].民營科技，2011（07）.

[2]陳淑芝，趙雙石.高科技與產(chǎn)業(yè)化[J].數(shù)字化變電站中的電氣二次設計，2010（12）.