繼電保護(hù)在智能變電站中的應(yīng)用分析

王智

摘要：在電力系統(tǒng)中，保證電力元件能夠安全順利運(yùn)行的基本設(shè)備被稱做智能變電站的繼電保護(hù)裝置，智能變電站的繼電保護(hù)裝置是構(gòu)成智能電網(wǎng)最重要的組成部分之一，其對電網(wǎng)安全順利運(yùn)行具有著非常重要的意義。文章對繼電保護(hù)在智能變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了概述，分析了繼電保護(hù)在智能變電站中的要求和實(shí)際運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；智能變電站；電力系統(tǒng)；電力元件；智能電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM65 文章編號：1009-2374（2015）35-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.026

隨著社會科學(xué)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，更多的電力系統(tǒng)建立起來，這也直接影響到我國人民的生活質(zhì)量和環(huán)境。然而智能變電站在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中有著十分重要的作用，它是電力用戶以及發(fā)電設(shè)備之間連接的橋梁，并且可以直接點(diǎn)對點(diǎn)整合能源，令其符合廣大電力用戶在生活中的實(shí)際需要。雖然如今在各電力系統(tǒng)中，變電站被廣泛運(yùn)用其中，但是變電站的本身就存在了許多技術(shù)上的問題。這些問題的存在嚴(yán)重影響變電站正常順利地運(yùn)行。如何對這些關(guān)鍵問題進(jìn)行處理，提高變電站工作的效率，是廣大電力工作相關(guān)人士所面臨的重大問題。智能變電站中繼電保護(hù)的技術(shù)能夠使這些提出的問題得以解決。繼電保護(hù)在智能變電站中的工作流程為：在電網(wǎng)系統(tǒng)能夠順利運(yùn)行的時候繼電保護(hù)在閑置的狀態(tài)，但是在電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障元件的情況下，也能夠?qū)⒐收显c變電站中去除，這就保證了其他正常的元件能夠順利進(jìn)行工作。這種裝置可以較為快速地判斷電網(wǎng)系統(tǒng)是否在正常運(yùn)行的環(huán)境之下，從而保障電網(wǎng)系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。

1 繼電保護(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀解析

智能變電站在運(yùn)行過程中使用了當(dāng)今最先進(jìn)、環(huán)保、可靠的集成智能化設(shè)備，以標(biāo)準(zhǔn)化信息共享、數(shù)字化的全站信息管理、網(wǎng)絡(luò)化通信平臺作為變電站最基本完成目標(biāo)。能夠智能自動化完成變電站數(shù)據(jù)的采集、保護(hù)、測量、調(diào)控以及檢測等基本的功能，與此同時也具有支持電力系統(tǒng)實(shí)施有效的在線監(jiān)測并智能決策，并且實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)等具有先進(jìn)功能的變電站。實(shí)現(xiàn)智能變電站，即能夠做到管理人性化，使整個變電站的運(yùn)營和操作如同有管理人員進(jìn)行管理操作一般，并且能夠在處于低壓負(fù)荷量增加的情況之下，送出滿足增加負(fù)荷量的電量，如果低壓負(fù)荷量減小，變電站所送出的電量也隨之減小，這就能夠保證智能變電站節(jié)約資源。

現(xiàn)如今，我國擁有的智能變電站并不是很多，還處于初步發(fā)展階段，與普通變電站相比，智能變電站擁有諸多優(yōu)勢，例如實(shí)現(xiàn)設(shè)備可視化運(yùn)行，減少停電故障時間和檢修停電時間，主要設(shè)備使用周期能夠加長，并同時減小了變電站的占地使用面積，其技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯。伴隨著科技智能技術(shù)的逐步發(fā)展，在日常生活和社會工業(yè)中智能設(shè)備集中采購帶來的規(guī)模性效應(yīng)使得智能變電站的投資成本正不斷下降，并且在近兩年已經(jīng)基本達(dá)到持平的狀態(tài)，這使得智能變電站的推廣過程的優(yōu)越性和發(fā)展前景非常樂觀。

智能變電站在結(jié)構(gòu)構(gòu)成方面分成站控層、間隔層和設(shè)備層。其中設(shè)備層主要包含了一次設(shè)備所構(gòu)成的智能設(shè)備、智能組件以及合并單元的智能終端設(shè)備。這樣就可以實(shí)現(xiàn)智能變電站合并單元智能端和設(shè)備并實(shí)現(xiàn)組件的構(gòu)成，完成了智能變電站電能的傳輸、分配、轉(zhuǎn)換以及對其進(jìn)行控制、測量和保護(hù)等相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)。而間隔層的設(shè)備通常指測控設(shè)備以及繼電保護(hù)設(shè)備等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)使用間隔數(shù)據(jù)并且最后使用間隔一次設(shè)備的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)和遠(yuǎn)方輸入、輸出、控制感通信以及智能傳感器等。在智能變電站中的站控層中包含自動化系統(tǒng)、對時系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，可以對整個變電站一個或多個設(shè)備進(jìn)行測量控制等功能的實(shí)現(xiàn)，并且完成數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控操作、同步相量采集、保護(hù)信息等多方面的管理以及對電能量的采集等一系列的功能。

2 繼電保護(hù)在過程層中的作用

2.1 繼電保護(hù)中的線路保護(hù)

對智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，需要將繼電保護(hù)裝置與整個變電站運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測聯(lián)系在一起，然后以間隔來確定單套配置。線路保護(hù)的裝置組要是用在各個電量電壓等級的間隔單元保護(hù)測量控制，具有較為完整的控制、監(jiān)視通信、備用電源自投、保護(hù)、測量等一系列功能，并且為變電場、發(fā)電廠以及高低壓的配電長等用電的系統(tǒng)控制和保護(hù)提供有效可靠的解決方法，能夠有效地保障廠用電系統(tǒng)以及高低壓的電網(wǎng)能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行。其中，智能變電站過程層線路保護(hù)一般選擇用線路縱聯(lián)保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)，通過過程層線路縱聯(lián)差動保護(hù)與線路縱聯(lián)距離保護(hù)兩種線路方式。線路縱聯(lián)保護(hù)為主要保護(hù)的組成，需要將智能變電站過程層的線路后背的保護(hù)部分設(shè)置在集中式的保護(hù)性裝置設(shè)備中，并且可以將其與其他的自動化智能保護(hù)設(shè)備一起，通過通信端接口組成一個智能自動化系統(tǒng)。所有的裝備設(shè)置都能夠進(jìn)行集中安裝，即能夠在當(dāng)?shù)匕仓酶叩蛪洪_關(guān)柜。

2.2 繼電保護(hù)中變壓器的保護(hù)

智能變壓器保護(hù)裝置一般選擇用分布式為過程層配置，在運(yùn)行時先實(shí)現(xiàn)設(shè)備的差動保護(hù)系統(tǒng)，然后通過智能變電站集中式的安裝后備保護(hù)。變壓器的保護(hù)裝置由吸濕器、儲油柜、氣體的繼電器、安全氣道、測溫裝置、凈油器六部分組成，集保護(hù)、控制、通信、監(jiān)控等許多功能于一身，組建成為智能自動化開關(guān)柜較為理想的電氣單元。在組成的產(chǎn)品的內(nèi)部安裝一個由20余標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)程序共同構(gòu)成的系統(tǒng)保護(hù)庫，并且對設(shè)備中的一次設(shè)備電壓電流進(jìn)行模擬量和開關(guān)量強(qiáng)大完整的數(shù)據(jù)手機(jī)功能。在變壓器保護(hù)的過程層中，所使用的是分布式配置，并且使其具備較為完整的保護(hù)功能，用來進(jìn)行后備保護(hù)和集中安裝。其中，對變電站過程層變壓器進(jìn)行差動保護(hù)時，對非電量保護(hù)部分需要進(jìn)行單獨(dú)安裝，并通過電纜將其直接與變電站斷路器進(jìn)行連接，這樣斷路器跳閘命令就可以通過光纖傳輸?shù)饺臼骄W(wǎng)絡(luò)線路中，完成對整個變壓器的差動保護(hù)。如果是對110kV變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)，則在進(jìn)行配置時，要求將主后備保護(hù)集成在一起，將其作為一體化雙套配置。在對智能變電站內(nèi)變壓器進(jìn)行機(jī)電保護(hù)配置時，需要直接對設(shè)備進(jìn)行采樣分析，并根據(jù)分析結(jié)果來完成各側(cè)斷路器的控制，保證其能夠完成自動跳閘動作。

2.3 繼電保護(hù)配置的方式

繼電保護(hù)的配置根據(jù)需要保護(hù)范圍大小的差異通常來說共分為三種方式，即廣域電網(wǎng)相互配合保護(hù)方式、就地化間隔保護(hù)方式、戰(zhàn)域電網(wǎng)保護(hù)方式。而這三種保護(hù)方法各有優(yōu)劣。戰(zhàn)域電網(wǎng)的保護(hù)是智能變電站后背保護(hù)方式。其保護(hù)范圍不及區(qū)域性的電網(wǎng)保護(hù)范圍廣闊，在戰(zhàn)域中心機(jī)利用收集到的變電站中各個組成元件的信息進(jìn)行判斷并且分析是否存在故障并對其加以保護(hù)操作。這種方法對主機(jī)計算的能力以及處理問題能力要求和廣域電網(wǎng)保護(hù)方法相比大大降低。就地化間隔保護(hù)法一般保護(hù)較為具體的一次設(shè)備。保護(hù)裝備根據(jù)主接線方法以及電壓等級具體的方案實(shí)施，使安裝GIS匯控柜或智能匯控柜中。柜體具體依照間隔取值分別安置在具體設(shè)備周圍。分布在具體設(shè)備周圍進(jìn)行保護(hù)裝備依靠自身收集到的本地信息與周圍其他設(shè)備所收集到的信息進(jìn)行交換并且分析是否存在缺陷，是否應(yīng)該完成保護(hù)操作。就地化間隔保護(hù)法具有靈活多變的特征，而對每一個設(shè)備來所決策依賴性大大減小。但是信息的交換較為復(fù)雜、重復(fù)幾率較大，并且互動性與其他保護(hù)方式相比有所不足。廣域電網(wǎng)的保護(hù)能夠保護(hù)包含中心站的共十幾所變電站，而中心站可以利用其決策主機(jī)所收集變電站的各元件信息，以保護(hù)單位元件作為主要的保護(hù)對象，再對所收集到的信息進(jìn)行故障保護(hù)措施。并且在其保護(hù)區(qū)域之內(nèi)最為可靠，故障檢測角度方面也最為全面，但是對主機(jī)處理能力和計算水平均有著較高要求。

3 智能變電站層繼電保護(hù)

對變電站的層繼電保護(hù)一般來說均采用集中式后備保護(hù)來進(jìn)行配置的，這樣既能夠提高整個變電站系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)用性，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時自整定等，繼電保護(hù)效果更好。其中，后備保護(hù)系統(tǒng)可以分為兩個部分，即為本變電站實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)開關(guān)失靈保護(hù)；對相鄰變電站實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，并對開關(guān)失靈進(jìn)行保護(hù)。對變電站層的繼電保護(hù)主要體現(xiàn)在運(yùn)行的不同時期：（1）正常供電階段：在智能變電站能夠?qū)崿F(xiàn)正常的運(yùn)行供電作業(yè)時，電力系統(tǒng)中的相應(yīng)工作設(shè)備和保護(hù)的裝置在規(guī)定工作狀況之下，系統(tǒng)內(nèi)存設(shè)備和儀表均處于能夠正常進(jìn)行訪問的階段。在這種情況之下，繼電保護(hù)裝備只需要完成對設(shè)備的監(jiān)控報警，保證變電站能夠正常運(yùn)行即可；（2）運(yùn)行供電發(fā)生故障：如果變電站內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障，則繼電保護(hù)裝置動作，及時地完成電力設(shè)備發(fā)生故障部分切除，并且保證其余的電網(wǎng)組成部分能夠正常運(yùn)行；（3）供電異常：如果變電站運(yùn)行異常，則由繼電保護(hù)設(shè)備及時發(fā)出報警訊號，以此來通知維護(hù)人員及時進(jìn)行故障的排除，確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)作為智能電網(wǎng)的第一道保護(hù)防線，在智能變電站中應(yīng)用的作用不容忽視，為了與科技智能化這一趨勢的融合，智能變電站的繼電保護(hù)相關(guān)系統(tǒng)也逐步升級成為智能自動化保護(hù)裝置，并且實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)全面的智能化保護(hù)。近年來，我國的變電站自動化水平與傳統(tǒng)老式變電站相比已經(jīng)有了明顯的提高，相信有了繼電保護(hù)相關(guān)研究的進(jìn)行，我國智能變電站的使用范圍將會越來越大。

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（責(zé)任編輯：陳 潔）