智能變電站繼電保護(hù)及其配置管窺

王運(yùn)劭 許凱 王之猛

摘要：近些年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和人們生活水平的提升，人們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)和生活中對(duì)于電力資源的應(yīng)用越來越廣，這就需要國家電力部門不斷加強(qiáng)對(duì)電力供應(yīng)以及傳輸系統(tǒng)的建造與維護(hù)，逐步將傳統(tǒng)變電站建設(shè)成為智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的新型變電站供應(yīng)體系，全面提升我國電力供應(yīng)實(shí)力。本文就目前我國智能變電站的發(fā)展現(xiàn)狀，簡要分析我國智能變電站與傳統(tǒng)變電站之間的差異，簡述智能變電站的繼電保護(hù)功能及其具體配置。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)；配置；發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國智能化設(shè)備建設(shè)起步較晚，以變電站為例，我國傳統(tǒng)變電站在供電過程中需要用到大量的供電電纜，建設(shè)成本較高，而且在進(jìn)行線路維護(hù)以及線路維修時(shí) 較為復(fù)雜，影響著現(xiàn)代化變電站的工作效率。然而，近些年來隨著智能變電站的不斷發(fā)展，使得我國變電站擺脫了傳統(tǒng)變電站的弊端，而且對(duì)繼電保護(hù)的發(fā)展也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。下面就簡要介紹我國智能變電站的主要特征，并簡要介紹其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置。

1 智能變電站系統(tǒng)配置及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

1.1 智能變電站的基本定義

智能變電站是以現(xiàn)代社會(huì)的高新技術(shù)、設(shè)備為依托，將一些具有先進(jìn)、智能、環(huán)保、廉價(jià)的設(shè)備引入到現(xiàn)代化變電站的開發(fā)與應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)全站信息的數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化，使得智能變電站能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電信息的采集、處理以及對(duì)用戶用電線路的保護(hù)、維修，不僅能夠省去大量的人力物力，而且能夠便于相關(guān)電力部門對(duì)分布在城市各地的變電站進(jìn)行統(tǒng)一的管理和實(shí)時(shí)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力資源的信息化管理。

1.2 智能變電站的主要特征

變電站是國家電網(wǎng)工程中的重要組成部分，而智能變電站的發(fā)展是伴隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷提升的，其是國家建設(shè)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和前提，不僅體現(xiàn)了時(shí)代發(fā)展的需求，同時(shí)也展現(xiàn)了變電站信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展步伐。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具有信息數(shù)字化、管理智能化、設(shè)備先進(jìn)化的特點(diǎn)，其主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。其一，各地建立起來的智能變電站將實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，而且在信息、通信的過程中采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息的傳遞和交互，這是傳統(tǒng)變電站所不能實(shí)現(xiàn)的；其二，智能變電站將在傳統(tǒng)變電站的基礎(chǔ)上配置更多、更先進(jìn)的設(shè)備，并且努力實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，并用光纖取代了傳統(tǒng)的通信電纜，大大提升了工作效率；其三，智能變電站的建成要求許多設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的智能化，如電子傳感器、全智能處理終端等設(shè)備的引進(jìn)，大大加速了智能變電站的發(fā)展進(jìn)步。

1.3 智能變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)信息的實(shí)時(shí)收集與處理，隨著其智能化程度的不斷加強(qiáng)，各變電站已經(jīng)逐步建成了一體化管理的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，各級(jí)電力系統(tǒng)工作者能夠通過此系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)信息進(jìn)行統(tǒng)一的收集、處理與儲(chǔ)存，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各地電網(wǎng)系統(tǒng)具體運(yùn)行工作情況，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警，對(duì)電力供應(yīng)過程中的問題能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并解決。

一般來講，現(xiàn)代智能變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般由三部分組成，分別是“站控層”設(shè)備、“間隔層”設(shè)備和“過程層”設(shè)備。所謂“站控層”設(shè)備即變電站可以直接控制的相關(guān)設(shè)備，主要包括控制主機(jī)、相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)器以及站綜合管理服務(wù)器三部分；對(duì)于“間隔層”設(shè)備，主要是指電力資源在輸送和應(yīng)用過程中的相關(guān)設(shè)備，主要包括繼電保護(hù)設(shè)備裝置、相關(guān)線路測控設(shè)備以及智能變電站信息記錄設(shè)備等；而“過程層”設(shè)備一般包含的設(shè)備相對(duì)較少，主要包括一些簡單的智能服務(wù)器、智能設(shè)備組件等等。整個(gè)智能變電站的系統(tǒng)在工作的過程中，需要三部分設(shè)備之間相互聯(lián)系、相互配合，合理整合電網(wǎng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)信息的綜合分析和管理，并對(duì)智能變電站一體化管理綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)存在的問題的地方進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保整個(gè)智能變電站管理體系的正常運(yùn)行。

1.4 智能變電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則

智能變電站在設(shè)計(jì)和運(yùn)行的過程中都需要遵循一定的原則，總體來講，智能變電站需要擺脫傳統(tǒng)變電站的一些缺點(diǎn)，即在使用的過程中能夠有效節(jié)約相關(guān)資源，并遵循環(huán)境保護(hù)的原則，大力推行智能化、節(jié)約化、環(huán)?；脑O(shè)計(jì)原則。此外，在智能變電站使用的過程中引進(jìn)了大量的智能化小型設(shè)備，不僅能夠節(jié)省智能變電站的占地面積，可以有效節(jié)約土地資源，而且某些先進(jìn)設(shè)備的引入使得電網(wǎng)信息的收集更加及時(shí)、準(zhǔn)確，有助于提升我國電網(wǎng)工作的效率。

以太網(wǎng)作為智能變電站運(yùn)行過程中的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)智能變電站之間有效聯(lián)系的主要工具，現(xiàn)代智能變電站一般都配有以太網(wǎng)交換機(jī)，而且一般都配置不同的用網(wǎng)形式。在智能變電站中設(shè)置不同的組網(wǎng)形式的目的主要在于，能夠有效保證系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中的穩(wěn)定性，特別是對(duì)于智能變電站的繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定性的提升，此外，對(duì)于以太網(wǎng)的多種使用方式能夠給網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供更高的靈活性，便于整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)工作的開展。

2 智能變電站繼電保護(hù)的優(yōu)化

在高壓電網(wǎng)的供電過程中，做好電路的保護(hù)工作是相當(dāng)重要的，智能變電站的繼電保護(hù)可以分為三個(gè)部分，即間隔保護(hù)、站域保護(hù)以及廣域電網(wǎng)保護(hù)三部分，三種保護(hù)相互聯(lián)系、相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的完整繼電保護(hù)。下面就這三部分進(jìn)行簡要分析。

2.1 間隔保護(hù)功能

就地化間隔保護(hù)是智能變電站繼電保護(hù)中的主要間隔保護(hù)形式，其主要采用“電纜采樣”和“電纜跳閘”的形式，這種保護(hù)方式的優(yōu)勢在于不必依靠外界時(shí)鐘信號(hào)就可以啟動(dòng)其保護(hù)功能，保證電路運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，這種保護(hù)形式不會(huì)受到智能變電站系統(tǒng)故障的影響，穩(wěn)定性較高，可以充分體現(xiàn)“間隔保護(hù)”的理念，保證整個(gè)智能變電站繼電保護(hù)工作的順利開展。

2.2 站域保護(hù)功能

站域保護(hù)主要是利用全站收集到的電網(wǎng)信息，解決變電站的后備保護(hù)問題，因此站域保護(hù)一般持續(xù)時(shí)間較長，在使用此功能的過程中也存在著靈敏性和選擇性不能同時(shí)兼顧的問題，但是此保護(hù)功能也同時(shí)存在著低周電壓減載等功能的優(yōu)勢。

2.3 廣域電網(wǎng)保護(hù)功能

廣域電網(wǎng)保護(hù)功能主要用于解決整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的主要問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一，對(duì)于智能變電站的繼電保護(hù)動(dòng)作主要是依靠全站收集到的電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)，利用區(qū)域電網(wǎng)信息識(shí)別電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以根據(jù)檢測到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，以做好變電站的后備保護(hù)工作；其二，繼電保護(hù)功能主要是以切斷故障設(shè)備為目的，當(dāng)電路系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)功能可以將發(fā)生故障的設(shè)備或元件進(jìn)行隔離，避免因細(xì)小故障造成整個(gè)線路的連環(huán)故障。

3 總結(jié)

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國智能變電站的自動(dòng)化程度也有所提升，越來越多的尖端設(shè)備被應(yīng)用到繼電保護(hù)工作中，更加有利于相關(guān)部門做好繼電保護(hù)的優(yōu)化工作，保證我國智能變電站的正常運(yùn)行。

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