分析智能變電站繼電保護配置中的幾個重要問題

【摘要】電網(wǎng)改革作為我國電力工程的重點，其建設和發(fā)展對變電站繼電保護提出了更高標準的要求，廣域交互信息技術的出現(xiàn)則為提高繼電保護提供了可行性思路。因此，在未來研究智能變電站繼電保護設備方面，我們需要對繼電保護元件進行改進，并繼續(xù)研究廣域電網(wǎng)保護的新方法新思路，把廣域式電網(wǎng)保護、站域式電網(wǎng)保護和就地隔離保護有機統(tǒng)一到智能電網(wǎng)保護中。

【關鍵詞】智能電網(wǎng)；變電站；繼電保護

1、智能繼電保護的機遇

隨著智能電網(wǎng)發(fā)展，傳統(tǒng)型繼電保護配置不足逐漸顯現(xiàn)出來：傳統(tǒng)繼電保護配置中，不同配置間沒有統(tǒng)一協(xié)議，只能靠特定參數(shù)值相配合。為了保證保護動作選擇性，不可避免要對多種繼電保護設備多次調試，相互遷就。但是我國電力供求狀況呈逆向分布，發(fā)電站主要分布在西、北部，用電大戶集中在中、東部和南部沿海地區(qū)，供求兩地相距甚遠，要求采用遠距離，超高壓或特高壓的輸電方式來達到供求關系平衡。在這樣復雜的現(xiàn)代電網(wǎng)運輸中，依靠固定參考值配合的分段繼電保護配置無法保證可靠的動作選擇性，且在長距離運輸中，各段變電器的相互定值配合也不能發(fā)揮各自最大作用，造成浪費。智能電網(wǎng)時代要求建立與其匹配的智能繼電保護，而廣域信息交互技術的出現(xiàn)為智能繼電保護發(fā)展提供了可能性。從目前技術發(fā)現(xiàn)和應用來看：（1）變電站設立局域以太網(wǎng)，高壓變電站間鋪設的 SDH電力光纖網(wǎng)等為繼電保護系統(tǒng)提供了信息共享平臺。（2）全球定位系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的應用，實現(xiàn)了電網(wǎng)多點實時監(jiān)測（3）在IEC61085通訊標準基礎上建立起來的智能變電站，使得變電站所有工作數(shù)據(jù)數(shù)字化。這些應用都為智能繼電保護提供了技術幫助。

2、現(xiàn)有繼電保護方案存在的局限性

隨著我國西電東送、特高壓等大規(guī)模電網(wǎng)的建設，電網(wǎng)短路電流大幅度攀升，在出現(xiàn)故障時容易發(fā)生連鎖反應，對電網(wǎng)安全帶來很大威脅，現(xiàn)有的繼電保護配置方案已經不能適應電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，主要問題如下：繼電保護系統(tǒng)以切除故障為目標，對故障切除后電力系統(tǒng)的運行情況不予反映，無法起到保護故障后電力系統(tǒng)的作用，可能出現(xiàn)因為繼電保護裝置正確動作而造成其他元件的工作異常，甚至有時保護裝置正確動作，但電力系統(tǒng)卻出現(xiàn)瓦解。保護動作判據(jù)都是基于本地測量數(shù)據(jù)，其選擇性要求繼電保護只能保護本地網(wǎng)絡，沒有考慮故障對整個電網(wǎng)的影響，難以對運行方式不斷變化的客觀系統(tǒng)做出全面的反映。保護裝置相互之間缺乏有效的協(xié)調，難以實現(xiàn)系統(tǒng)全局的安全穩(wěn)定運行，在某些情況下（如發(fā)生聯(lián)鎖故障）會惡化系統(tǒng)的運行狀況。常規(guī)的后備保護雖然有比較大的保護范圍，但其選擇性的獲得要以犧牲快速性為代價，動作時間過長，有時候難以發(fā)揮應有的保護作用?，F(xiàn)有的繼電保護配置當中，后備保護的時限整定遵循階梯時限原則，為了保證選擇性，后備保護的動作時限可能高達數(shù)秒。在電網(wǎng)規(guī)模和復雜程度越來越大的情況下，要作到后備保護之間的相互配合越顯困難，至今仍無法很好的解決。

3、智能繼電保護配置的主要內容

智能電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，給智能變電站繼電保護配置帶來了挑戰(zhàn)和機遇，研究和提升智能繼電保護配置主要從硬件和軟件兩方面入手，硬件是指研究智能繼電保護配置的元件保護，軟件是指繼電保護配置中的廣域保護系統(tǒng)。

3.1智能繼電保護配置的元件保護

3.1.1主設備保護

繼電保護裝備的主設備保護應該注意保護發(fā)電機和變壓器：要防止發(fā)電機內部短路，要特別注意匝與匝之間的絕緣，深入精確化校對電壓器靈敏度，整定計算等；發(fā)電機接地保護要可靠；后備保護中的反應限過流等要與發(fā)電機的承受力相統(tǒng)一；變壓器保護的重點仍然是識別勵磁涌流，研究和發(fā)現(xiàn)變壓器故障計算新原理仍是保護研究的重心。

3.1.2線路保護

智能繼電保護的線路保護分為交流線路保護和直流線路保護兩方面：在遠距離保護下，交流線路易受到高電阻接地影響，回避負荷能力差，在系統(tǒng)震蕩時發(fā)生短路，同時在同桿架設雙回線中。

3.2智能繼電保護配置的廣域保護

以數(shù)字化信息技術為基礎，借鑒于廣域式信息交互技術的廣域電網(wǎng)保護，在智能繼電保護配置中大放光彩。廣域電網(wǎng)保護是指在智能變電站一級配置數(shù)字化和二級配置網(wǎng)絡化的前提下，把整個電力網(wǎng)絡看做一個整體，利用全球定位、網(wǎng)絡通信、實施監(jiān)測、分析判斷等技術，選擇最適合的方法控制或隔離發(fā)生故障的設備。

3.2.1廣域電網(wǎng)保護的內涵 廣域保護融匯電力系統(tǒng)多點、多角度信息，運用微型處理器對信息進行精確判斷分析，對故障做出快速、可靠和精確的隔離或切除保護。

3.2.2廣域電網(wǎng)保護的特點 通過上述廣域保護的定義得出廣域保護系統(tǒng)的特點如下：實時可靠地采集電力系統(tǒng)多點信息。全球定位系統(tǒng)技術、數(shù)字化信息技術的發(fā)展，為電力系統(tǒng)的廣域測試提供技術支持，基于相量測試單元的廣域測試系統(tǒng)為電力系統(tǒng)實現(xiàn)實時可靠測試提供了可能，滿足智能電網(wǎng)大空間和同時間要求。支持多種電源接入電網(wǎng)，廣域保護將電力系統(tǒng)看做一個統(tǒng)一的整體，可以實時保護接入的多種電源，并依據(jù)程序準確判斷調整以期適應多電源接入電網(wǎng)。自我控制能力。廣域保護具有自我控制能力，可以在故障出現(xiàn)并隔離后，系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)實做出自我調整以期實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。廣域保護自我控制能力是為了防止大范圍連鎖故障出現(xiàn)。

4、智能繼電保護配置的主要方式

根據(jù)保護范圍不同，智能繼電保護系統(tǒng)可分為三種保護方式，即廣域電網(wǎng)保護，站域電網(wǎng)保護和就地化間隔保護相互配合的組成方式，這三種保護方式各自有著不同特點。

4.1廣域電網(wǎng)保護，可以保護包括中心站在內的十幾家變電站。中心站利用決策主機收集所包含的所有廠站信息，以其保護的單位元件為主要保護對象，通過分析判斷所收集到的信息進行故障保護。區(qū)域保護可靠性最強，故障檢測角度最為全面，同時對決策主機處理能力要求也最高。

4.2站域電網(wǎng)保護，主要是作為一個變電站的后備保護，保護范圍小于區(qū)域電網(wǎng)保護，是站域中心機利用收集到的變電站各個元件的信息，分析判斷其存在故障完成保護。站域電網(wǎng)保護對主機計算能力，處理能力要求低于廣域電網(wǎng)保護。

4.3就地化間隔保護，主要是保護相應的具體一次設備。保護裝置根據(jù)主接線方式、電壓等級等具體方案，安裝于GIS匯控柜或智能控制柜中，柜體按間隔散布在具體設備附近。分布在設備附近的保護裝置各自采集本地信息并與其它信息互相分析交換完成保護動作。就地化間隔保護方式靈活，對單一決策依賴小。但是信息龐雜，重疊率高，交互性差。

5、結語

綜上所述，隨著信息技術和網(wǎng)絡技術發(fā)展，智能電網(wǎng)成為我國電網(wǎng)技術改革的重要方向。作為智能電網(wǎng)的第一道保護防線，變電站繼電保護作用不可小覷，為與智能電力大環(huán)境相和諧，變電站繼電保護配置也需進一步升級為智能保護配置，全面實現(xiàn)電網(wǎng)智能化保護。本文通過整合以往繼電保護配置原理，結合目前智能電網(wǎng)改進和發(fā)展過程中繼電保護的經驗教訓，對未來智能變電站繼電保護配置進行展望和探討。

參考文獻

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