智能變電站繼電保護配置分析

王要

中國能源建設(shè)集團安徽電力建設(shè)第二工程公司 安徽省 230088

摘要：近年來，我國智能電網(wǎng)建設(shè)的速度不斷加快，智能變電站繼電保護配置作為智能電網(wǎng)的重要防線，是智能電網(wǎng)得以安全運行的重要保障。在當(dāng)前智能變電站建設(shè)過程中，繼電保護作用不容忽視，需要加快升級變電站繼電保護配置，加快其智能化的發(fā)展，從而實現(xiàn)智能電網(wǎng)的全面保護。文中從智能變電站的繼電保護配置入手，結(jié)合智能變電站的特點，對智能變電站繼電保護配置的內(nèi)容及方案進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護；配置；分析

引言：

智能變電站作為電力事業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，其將我國電力事業(yè)帶入了一個新的時代。智能變電站的繼電保護是對其自主識別故障并及時做出正確處理的自動化過程，是保障電網(wǎng)正常運行的重要方式。近年來，社會對智能變電站繼電保護配置的關(guān)注度逐漸增高，這為智能變電站綜合實力提出了更高的要求，提升智能變電站的繼電保護配置水平刻不容緩。

1智能變電站的繼電保護配置的內(nèi)容

智能變電站有效的將一次自動設(shè)備和二次網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備結(jié)合在一起，在相關(guān)通信規(guī)范要求下，實現(xiàn)了信息的共享性和交互性。在智能變電站中繼電保護和數(shù)據(jù)庫管理功能發(fā)揮著越來越重要的作用，當(dāng)前智能變電站繼電保護機構(gòu)通常會分為三個層次，即過程層、間隔層和站控層。

1.1過程層

在過程層中以交換機作為核心的設(shè)備，通過快速跳閘裝置來對繼電進(jìn)行保護。過程層中還包括合并單元、接口設(shè)備和智能終端。在具體運行過程中，過程層會對電氣量進(jìn)行監(jiān)控，利用網(wǎng)絡(luò)方式來實現(xiàn)信息的傳遞，而且還能夠檢測運行狀態(tài)下的隔離開關(guān)、斷路器和變壓器等設(shè)備的參數(shù)，對執(zhí)行和驅(qū)動進(jìn)行有效的損傷控制。

1.2間隔層

間隔層作為過程層和站控層的過渡層，其有著承上啟下的作用，具有對設(shè)備進(jìn)行保護和控制的重要作用，能夠控制間隔層數(shù)據(jù)的采集及命令發(fā)生的優(yōu)先級別，能夠?qū)ν黄诨蚴瞧渌目刂七M(jìn)行有效的保護，實現(xiàn)了通信功能的承上啟下。

1.3站控層

站控層主要以主機、運動裝置及規(guī)約轉(zhuǎn)換器等幾部分構(gòu)成，具有非常重要的作用。站控層能夠匯總?cè)镜臄?shù)據(jù)信息，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的實時更新，將所收集到的信息向監(jiān)控中心進(jìn)行傳遞，可以將信息向間隔層和過程層進(jìn)行傳遞。而且站控層由于運行方式具有多樣性，這就需要提前制定好方案，這樣一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，則能夠及時對其進(jìn)行切換，確保其處于整定的方案定值區(qū)中。

2智能變電站的特點

智能變電站是由站控層、間隔層和過程層組成的。它是開放式分層分布式系統(tǒng)，運用IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)。其站內(nèi)信息具有唯一和共享的特點，可以保證故障信息、遠(yuǎn)動信息不重復(fù)采集。

站控層是由主機、遠(yuǎn)動通信裝置和各種二次功能站構(gòu)成的。它提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層、過程層設(shè)備等功能，形成全所監(jiān)控、管理中心，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控調(diào)度中心通信。

間隔層是由若干二次子系統(tǒng)組成的。在站控層和站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，它仍能獨立完成間隔層設(shè)備的監(jiān)控和保護功能。

過程層是由電子式互感器、合并單元、智能單元等構(gòu)成的。它能完成二次系統(tǒng)與一次設(shè)備相關(guān)的功能，包括實時運行電氣量的采集、設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、控制命令的執(zhí)行等。

智能變電站與常規(guī)變電站的區(qū)別主要有以下三點：出現(xiàn)了一些新設(shè)備，比如電子式互感器、合并單元、智能終端等；應(yīng)用了大量的網(wǎng)絡(luò)交換機；二次接線設(shè)計采用了大量的光纜。

3智能變電站繼電保護配置方案分析

3.1主變壓器保護配置

對于智能變電站主變壓器繼電的保護配置，可以根據(jù)實際電壓來對保護配置方案進(jìn)行配置，做到不同電壓不同保護配置方案。110kV及以下電壓變電站的主變壓器可以采取直接跳閘的組網(wǎng)方式，通過將二次硬接線與開關(guān)之間的有效連接，合并單元就可以進(jìn)行一次配置接入。220kV及以上的變電站變壓器保護則需要選擇雙重化配置方案，通過對變壓器每側(cè)合并單元MU的雙重化配置連接，來實現(xiàn)對變壓器的主后備保護和后后備保護功能。

3.2線路保護配置

對于智能變電站線路的繼電保護配置，也可以根據(jù)實際電壓來對保護配置方案進(jìn)行配置，做到不同電壓不同保護配置方案。110kV及以下的電壓級別線路保護配置，可以采用保護和測控一體化的單套配置方案，要保證主后備保護和后后備保護功能的線路保護裝置的配置完整性。220kV及以上的縱聯(lián)線路保護配置不可使用傳統(tǒng)兩套重合閘相互啟動的方案，而是采取“一對一”氣筒或者斷路控制器不對應(yīng)位置啟動的方式。以保證能夠通過電壓保護來實現(xiàn)對遠(yuǎn)眺保護裝置中的過電壓功能，過電壓保護啟動的遠(yuǎn)跳動作，能夠被斷路器的開閉狀態(tài)進(jìn)行控制。

3.3母線保護配置

對于智能變電站的母線繼電保護可以采取直接跳閘方式進(jìn)行配置。智能單元通過自身的采樣工作，通過母線保護設(shè)備發(fā)送采樣信息，從而將智能開關(guān)的使用狀態(tài)傳遞給智能控制系統(tǒng)。當(dāng)母線發(fā)生故障時，母線保護配置能夠?qū)⑻l質(zhì)量第一時間傳遞給故障間隔開關(guān)，實現(xiàn)對線路的切斷以達(dá)到保護母線的目的。智能單元接到信號后，對將狀態(tài)信息報送母線保護，并對開關(guān)的目前狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，母線保護在接收到智能開關(guān)發(fā)出的狀態(tài)信息后，確認(rèn)跳閘指令是否成功。

3.4低頻低壓減載保護配置

在智能變電站當(dāng)中，為了保證變電設(shè)備的安全和平穩(wěn)運行，變電站通常以配置低頻低壓減載的保護裝置來實現(xiàn)繼電保護工作任務(wù)。在實際工作中，智能變電站低頻低壓減載裝置可以按照網(wǎng)絡(luò)采樣和網(wǎng)絡(luò)跳閘方式的有效結(jié)合來進(jìn)行配置，這樣的配置方式不僅更有效，而且還更符合智能變電站綠色、環(huán)保的理念。

3.5備用電源自投裝置配置

備用電源進(jìn)線自投裝置的配置方案可以采用網(wǎng)采網(wǎng)跳的配置方式，通過對智能變電站信息智能采集與共享技術(shù)的有效利用，實現(xiàn)對備用電源的有效保護，并讓其能夠在穩(wěn)定的運行環(huán)境中自主的投入工作，實現(xiàn)智能化。

4繼電保護配置發(fā)展趨勢

4.1以廣域信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)保護

當(dāng)前我國在電網(wǎng)繼電保護的研究上還處于較低的水平。近年來，以廣域電網(wǎng)信息為基礎(chǔ)的電網(wǎng)保護成為繼電保護配置研究的熱點問題。廣域保護系統(tǒng)主要由實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、電力系統(tǒng)調(diào)度中心及實時控制系統(tǒng)等內(nèi)容。不僅可以有效的監(jiān)測和分析廣大地區(qū)的電力運行情況，而且能夠自動實現(xiàn)廣域控制，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，廣域保護能夠及時進(jìn)行反應(yīng)。廣域保護系統(tǒng)具有廣域安全自動控制功能，能夠進(jìn)行緊急安全控制，確保了各項參數(shù)的穩(wěn)定性，特別是在當(dāng)系統(tǒng)處于異步振蕩狀態(tài)下時，廣域安全自動控制功能能夠有效的對系統(tǒng)崩潰起到防范作用。

4.2主動化瞬態(tài)保護

瞬態(tài)保護主要是利用瞬時頻率特征和暫態(tài)行波來對傳輸線路進(jìn)行保護，而且在瞬態(tài)保護下，不會受到來自于電源頻率的影響，具有較高的反應(yīng)速度、較高的精度、系統(tǒng)搖擺及過度電阻等特點，而且數(shù)量瞬態(tài)保護還兼具了濾波器的優(yōu)點，可以說主動化瞬態(tài)保護已成為未來繼電器發(fā)展的主要趨勢。

結(jié)語：

綜上所述，智能變電站已經(jīng)逐漸成為了未來變電站發(fā)展的趨勢。繼電保護設(shè)備對研究智能變電站的繼電保護配置有非常重要的意義。因此，為了進(jìn)一步發(fā)展智能變電站，不僅要探討變電站的網(wǎng)絡(luò)配置問題，還要探討各設(shè)備的配置方案，并且考慮各設(shè)備之間的聯(lián)系，進(jìn)而保證設(shè)備的高質(zhì)量運行。

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