淺談智能變電站繼電保護(hù)配置的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

江西省送變電建設(shè)公司

摘要：電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展使得變電站朝著智能化的方向發(fā)展，智能變電站已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。在實(shí)踐中，變電站的繼電保護(hù)是變電設(shè)備的重要組成部分，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于變電站的運(yùn)行及其供電安全等都有著重要的應(yīng)用。在本文中主要論述了繼電保護(hù)配置的應(yīng)用情況，并且對(duì)其基本內(nèi)容和發(fā)展的趨勢(shì)作了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)裝置；發(fā)展趨勢(shì)

智能變電站技術(shù)是一門(mén)綜合性、涉及多領(lǐng)域的技術(shù)，也是對(duì)電網(wǎng)發(fā)展理念的全面革新。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對(duì)電力的需求大幅度增大，為了保證電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行，智能化以及自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定以及安全有著積極的意義。因而，加強(qiáng)智能化變電站繼電保護(hù)優(yōu)化配置研究對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有深刻的意義。

一、智能變電站繼電保護(hù)配置的現(xiàn)狀

當(dāng)前，先進(jìn)的智能變電站使用的都是可靠和先進(jìn)的設(shè)備，是以實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化，采用自動(dòng)化程序來(lái)采集信息、控制信息以及對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)的電站。而且，智能變電站還具備了電網(wǎng)控制和調(diào)節(jié)的功能，能夠在線決策以及互動(dòng)。智能化就是實(shí)現(xiàn)了人性化，讓變電站同人一樣能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)。如果電網(wǎng)中的電壓負(fù)荷開(kāi)始增加，其就會(huì)送出需求電量，相反，如果負(fù)荷下降時(shí)就會(huì)減少電量輸送，這樣就能夠確保能源得到節(jié)約，實(shí)現(xiàn)電能能源的節(jié)省。

當(dāng)前，我國(guó)的智能變電站盡管不是很多，而且還處于推廣的階段，但是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，智能變電站的建設(shè)會(huì)越來(lái)越廣泛，其經(jīng)濟(jì)性和前景都是良好的。

二、智能變電站的繼電保護(hù)配置

智能變電站有過(guò)程層、間隔層、站控層三層。其中過(guò)程層也叫設(shè)備層，主要是提供設(shè)備構(gòu)成、單元合并和電能分配等功能的。間隔層則是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離信息輸出和輸入以及控制通信功能的。站控層中主要有自動(dòng)化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等，是實(shí)現(xiàn)向全站或設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和控制，完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、電量采集以及信息保護(hù)等功能

2.1關(guān)于過(guò)程層。所謂的過(guò)程層就是利用快速跳閘的裝置實(shí)現(xiàn)斷電的保護(hù)，其核心的設(shè)備就是交換機(jī)，同時(shí)也是有合并單元、接口設(shè)備以及智能終端所構(gòu)成。在運(yùn)行過(guò)程中過(guò)程層主要是實(shí)施監(jiān)控電氣量，同時(shí)把信息利用交換機(jī)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行有效的傳遞，除此之外還要對(duì)所運(yùn)行狀態(tài)下的隔離開(kāi)關(guān)、斷路器以及變壓器等設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行有效的檢測(cè)。在最后階段要對(duì)執(zhí)行以及驅(qū)動(dòng)進(jìn)行有效的損傷控制。

2.2關(guān)于間隔層。間隔出所具有著重要的功能，例如承上啟下，間隔出能夠很好的實(shí)現(xiàn)保護(hù)以及控制設(shè)備的作用，并且對(duì)于間隔層數(shù)據(jù)的采集以及命令的發(fā)生優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行控制，并且還能夠?qū)ν黄诨蛘呤瞧渌目刂七M(jìn)行有效的保護(hù)，從而也實(shí)現(xiàn)了通信功能承上啟下的重要作用。

2.3關(guān)于站控層。站控層能夠發(fā)揮出十分重要的作用，站控層主要是由主機(jī)、運(yùn)動(dòng)裝置以及規(guī)約轉(zhuǎn)換器等部分所組成，從而能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)于全站數(shù)據(jù)信息匯總功能，與此同時(shí)還能夠時(shí)時(shí)刻刻的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行不斷的更新，從而把收集起來(lái)的信息進(jìn)行傳遞到監(jiān)控中心，之后在接受指令，最后在向間隔層以及過(guò)程層進(jìn)行傳遞。同時(shí)還必須要根據(jù)控制層在運(yùn)行過(guò)程中的方式不同，把事先制定好的方案在系統(tǒng)出現(xiàn)故障過(guò)程中切換到整定的方案定值區(qū)中。

三、運(yùn)行的狀況以及繼電保護(hù)的配置

3.1運(yùn)行的情況。在智能的變電站當(dāng)中，要想更好的保證供電系統(tǒng)是處在正常的一個(gè)運(yùn)行狀況，必須要確保系統(tǒng)當(dāng)中的線路以及設(shè)備都處在規(guī)范的要求下運(yùn)行，如果供電系統(tǒng)當(dāng)中的線路或者是設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，那么就會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有辦法正常的運(yùn)行，從而也導(dǎo)致系統(tǒng)處在故障的狀況，也是其系統(tǒng)的安全運(yùn)行受到一定的影響，并且供電系統(tǒng)在故障狀況下運(yùn)行就十分容易出現(xiàn)嚴(yán)重的事故，同時(shí)也帶來(lái)了十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

如果在供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有辦法按照正常的方式去運(yùn)行，但是，供電系統(tǒng)并沒(méi)有處在故障的狀況，對(duì)于這樣情況，供電系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中繼電保護(hù)的裝置就會(huì)發(fā)出信號(hào)，同時(shí)還會(huì)在故障發(fā)生之前對(duì)有異常運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，從而更好的減少了設(shè)備損壞的情況。

3.2繼電保護(hù)的配置。在目前階段，由于智能變電站的不斷發(fā)展，從而有效的促進(jìn)了繼電保護(hù)的發(fā)展，并且是保護(hù)的模式從傳統(tǒng)的模式已經(jīng)逐步的發(fā)展成為了數(shù)字的模式，并且通過(guò)對(duì)歷次智能設(shè)備和二次網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)用，更好的實(shí)現(xiàn)了智能變電站當(dāng)中電氣設(shè)備信息的共享。因?yàn)橹悄茏冸娬镜慕Y(jié)構(gòu)當(dāng)中對(duì)配置的繼電保護(hù)是由變壓器的保護(hù)以及先后的保護(hù)都是處在過(guò)程層當(dāng)中，因此是可以直接的對(duì)數(shù)據(jù)信息以及采樣進(jìn)行獲取，以此避免再次的通過(guò)交換機(jī)來(lái)進(jìn)行，然而對(duì)于間隔層當(dāng)中的母線保護(hù)配置，則是需要根據(jù)交換來(lái)進(jìn)行信息的有效獲得，之后在后臺(tái)控制層當(dāng)中進(jìn)行站域的保護(hù)管理單元配置。

在這個(gè)方案當(dāng)中，在對(duì)于后天的控制，集中控制和決策進(jìn)行了有效的實(shí)行，因此變電站當(dāng)中的線路負(fù)荷保護(hù)、電源的備自投裝置和線路重合閘等方面的設(shè)備也是都可以進(jìn)行統(tǒng)一有效的監(jiān)控和保護(hù)。對(duì)于這些裝置是可以通過(guò)后備的保護(hù)之后在進(jìn)行整體之間的配合，從而能夠更好的使原有分散到母線、變壓器以及線路等保護(hù)的重負(fù)裝置進(jìn)行整合，從而得以簡(jiǎn)化，使其變電站的運(yùn)行效率得到有效的提供，從而能夠很好的解決傳統(tǒng)中對(duì)于設(shè)備保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)以及故障切除的范圍大等一些問(wèn)題。

四、關(guān)于繼電保護(hù)配置的保護(hù)

4.1對(duì)電壓限定時(shí)間的過(guò)電流保護(hù)。針對(duì)智能變電站而言，其電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，由于其外部出現(xiàn)短路，就會(huì)在一定的程度上出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷電流的，針對(duì)這樣的情況發(fā)生時(shí)，過(guò)負(fù)荷電流以及正常電流這兩者之間是會(huì)存在著較大的差別，如果外部出現(xiàn)故障的話，就會(huì)在一定的程度上出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，如果出現(xiàn)負(fù)荷故障，保護(hù)裝置則就會(huì)進(jìn)一步的發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。為了對(duì)這種情況的發(fā)生進(jìn)行有效的避免，就在一定的程度上對(duì)低壓元件進(jìn)行充分的利用，只有這樣才能進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)。

4.2關(guān)于變壓器的保護(hù)配置。針對(duì)變壓器保護(hù)裝置而言，主要應(yīng)用的就是分布式裝置，這樣才能夠在一定的程度上實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)功能，變壓器在進(jìn)行后備保護(hù)的過(guò)程中，主要應(yīng)用的就是集中式配置的方式，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，但針對(duì)非電量的保護(hù)裝置而言，在一定的程度上應(yīng)用的就是獨(dú)立式安裝方式。

4.3關(guān)于線路的保護(hù)。在電力系統(tǒng)當(dāng)中，其線路的保護(hù)配置主要是根據(jù)在縱聯(lián)差動(dòng)來(lái)作為主要的保護(hù)系統(tǒng)，然而后備的保護(hù)裝置主要是在集中式的保護(hù)當(dāng)中。關(guān)于單斷路器方式的主連接線和線路當(dāng)中的保護(hù)裝置主要是通過(guò)主保護(hù)系統(tǒng)的對(duì)側(cè)線路保護(hù)以及光纖通信口的保護(hù)裝置通信，以此來(lái)得到實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)保護(hù)的作用。

五、繼電保護(hù)配置發(fā)展趨勢(shì)

（一）以廣域信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)保護(hù)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)對(duì)于電網(wǎng)繼電保護(hù)的理解還停留在斷層線上。以廣域電網(wǎng)信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)保護(hù)是目前研究的一個(gè)新的熱點(diǎn)。廣域保護(hù)系統(tǒng)主要是由以下部分組成：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廣大地區(qū)電力的監(jiān)測(cè)和分析。安裝在電力系統(tǒng)的調(diào)度中心；為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)廣域控制，可在控制中心網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)電力系統(tǒng)中安裝實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，廣域保護(hù)在第一時(shí)間內(nèi)就能夠進(jìn)行保護(hù)。廣域保護(hù)系統(tǒng)包含了異常電壓控制、發(fā)電機(jī)閥控制、切割機(jī)、頻率等等，實(shí)現(xiàn)了廣域安全自動(dòng)控制的功能。而且還能夠?qū)崿F(xiàn)緊急安全控制，避免給參數(shù)的穩(wěn)定帶來(lái)?yè)p傷。當(dāng)系統(tǒng)處于異步振蕩當(dāng)中是就會(huì)形成大量的穩(wěn)定的子系統(tǒng)，干擾其以使得其失去穩(wěn)定性，防止系統(tǒng)崩潰。

（二）主動(dòng)化瞬態(tài)保護(hù)

瞬態(tài)保護(hù)是在檢測(cè)基礎(chǔ)上形成的高瞬態(tài)傳輸線路保護(hù)。其主要是利用瞬時(shí)頻率特征和暫態(tài)行波進(jìn)行保護(hù)的。數(shù)量的瞬態(tài)保護(hù)可以不受電源頻率的影響，其有著高反應(yīng)速度、高精度的特點(diǎn)。而且還具有系統(tǒng)搖擺、過(guò)度電阻等優(yōu)點(diǎn)。新的數(shù)量的瞬態(tài)保護(hù)設(shè)置同樣也具備了濾波器的優(yōu)點(diǎn)。這是繼電保護(hù)配置未來(lái)的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。

結(jié)束語(yǔ)：

電力系統(tǒng)中的電力元件如果是在沒(méi)有繼電保護(hù)時(shí)是不能夠運(yùn)作的。一般把確保電力元件安全的裝備稱(chēng)為繼電保護(hù)裝置。智能變電站中的繼電保護(hù)配置是其中的一個(gè)不可缺少的部分，對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著重要的影響，因此研究繼電保護(hù)配置發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐曉菊.數(shù)字化繼電保護(hù)在110kV智能變電站中的應(yīng)用研究[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011

[2]蔡小玲. 基于智能變電站的站域保護(hù)原理和實(shí)現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2012