智能變電站繼電保護配置方式的分析與研究

呂巍

摘 要：在現(xiàn)代化的智能科技發(fā)展中，電力技術(shù)也融入了智能電網(wǎng)中，繼電保護已經(jīng)成為了智能變電站的組成部分。為了進一步的研究繼電保護的裝置配置，本文通過介紹繼電保護的機構(gòu)設(shè)施，進而探討分析了繼電保護的運行和配置方面，最后，對繼電保護的實施進行了詳細的介紹，希望通過本文的研究可以為只能變電站的未來發(fā)展提供參考與幫助。

關(guān)鍵詞：繼電保護；配置；分析研究

1 關(guān)于繼電保護的機構(gòu)

數(shù)字化智能變電站實現(xiàn)了信息的交互性和共享性，在自動化一次設(shè)備為基礎(chǔ)的情況下加上了網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，遵守IEC61850并具有數(shù)據(jù)管理和繼電保護雙重功能。在結(jié)構(gòu)上可以將只能繼電保護分為3個層次：過程層，間隔層和后臺控制層。

1.1 過程層

在過程層中，最核心的設(shè)備就是交換機，組成單位有合并單元，接口設(shè)備和智能終端。在過程層中，對繼電系統(tǒng)的保護主要依靠快速跳閘進行完成，首先，實時監(jiān)控電氣運行時的電氣量，例如電流和電壓，相位和諧波等分量，在監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳送上使用交換機裝置實行交互式傳遞。其次，對運行設(shè)備的狀態(tài)進行檢測，例如變壓器，斷路器和隔離開關(guān)等，將參數(shù)數(shù)據(jù)進行記錄。在最后實行操作，例如對直流電源進行充電放電的控制等。

1.2 控制層

在控制層中的主要設(shè)備是主機和規(guī)約轉(zhuǎn)換器等，其主要功能是進行信息匯總，及時對數(shù)據(jù)進行刷新，上承下傳。另一方面，利用不同形式進行方法預(yù)測，保護切換方式的最優(yōu)解。

1.3 間隔層

在間隔層中，其主要功能是對設(shè)備進行保護，對相應(yīng)的指令進行控制，采集間隔層的數(shù)據(jù)，控制相應(yīng)命令的優(yōu)先等級，擔任著承上啟下的轉(zhuǎn)合作用。

2 關(guān)于繼電保護的運行和配置

2.1 運行

（1）在智能變電站中，要想供電系統(tǒng)能夠進行正常的運作，首先要保證整個系統(tǒng)中的線路和設(shè)備都在正常的環(huán)境下，保持正常的運行狀態(tài)，這時，設(shè)備所反映出的數(shù)據(jù)和各項活動才能屬于正常范疇。

（2）在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通常是指在系統(tǒng)運行時某一線路或設(shè)備發(fā)生了變化，因損壞或出錯將供電系統(tǒng)陷入無法正常工作的狀態(tài)，從根本上妨礙了整個供電系統(tǒng)的安全性，若不及時進行維修或糾正，將導(dǎo)致嚴重后果。

（3）在發(fā)生異常時，供電系統(tǒng)雖然已經(jīng)不能正常運行，卻不會引起系統(tǒng)的故障。當異常情況發(fā)生時，繼電保護裝置便開始保護系統(tǒng)不受影響，發(fā)出響應(yīng)信號進行妥善處理。所以，通過機電裝置快速確定事故的范圍并進行及時的預(yù)報，在智能變電站的電力系統(tǒng)中承擔著保障作用，繼電裝置是保證電力系統(tǒng)的正常運行的重要保證。

2.2 配置

智能變電站經(jīng)過多年的進化和發(fā)展，從傳統(tǒng)的繼電保護模式發(fā)展到了如今的智能數(shù)字保護模式。其中一次設(shè)備和二次設(shè)備使得各設(shè)備之間能夠達到一個信息共享的平衡狀態(tài)。在分層配置中實行繼電保護裝置，各種保護都在過程層中進行。在間隔層中使用的多數(shù)都是母線保護，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)的時候需要經(jīng)過交換機進行完成。

（1）在對線路和變壓器等主設(shè)備進行保護時，不需要間隔信息，只需要直接通過只能操作進行信息交流即可，也可以免去信息癱瘓的風險，進行脫機交換。

（2）再此方案中，后臺控制進行最終的方案決策，變電站中的負荷保護和電源電路相關(guān)重合閘等也都可以實行統(tǒng)一的監(jiān)管。以上裝置都可以進行整體配合，簡化分散的線路，提升系統(tǒng)的運行效率。

（3）在系統(tǒng)中需要注意的是及時的調(diào)整保護定值和范圍，避免在正常情況下發(fā)生錯誤的保護現(xiàn)象，導(dǎo)致不必要的跳閘。在傳統(tǒng)的繼電保護中，運行人員根據(jù)實際情況進行定值的設(shè)定，在設(shè)定中還要考慮到線路和旁路的運行方式。由于現(xiàn)在的繼電保護裝置大都由光線構(gòu)成，所以在測試中同步性顯得非常重要。

3 繼電保護配置方式的分析

3.1 關(guān)于過電流保護問題

在過電流保護中有2種情況：電壓限定延時和復(fù)合電壓。

首先，在電壓限定延時的情況下的過電流保護問題：在外部短路的情況下，容易造成電流瞬間過大和過負荷電流。在故障出現(xiàn)時，電機的保護措施就會及時跳閘，若是由于過負荷導(dǎo)致的故障，則系統(tǒng)的動作信號就會發(fā)生改變進行警報。為了在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能及時分別故障原因，需要將低壓原件加入到電流保護中，此種保護系統(tǒng)結(jié)合了過電流元件和低壓原件的雙重優(yōu)勢。

其次，在符合電壓中的過電流保護：其主要應(yīng)用是變壓器保護裝置的靈敏度。若是系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了短路情況導(dǎo)致了電器動作，常閉觸頭就會斷開，讓低電壓的繼電器失壓，若是重新閉合，則會啟動中間繼電器。

3.2 變壓器的保護

在變壓器的保護裝置中主要還是采用分布式系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能。在變壓器的后備保護中，其主要保護措施還是集中式的配置進行防護，相對與非電量的裝置則考慮采用獨立式的安裝方法，在安裝中的具體方式還是要靠電纜來引入跳閘設(shè)備，最后設(shè)置跳閘命令的網(wǎng)絡(luò)指令由電纜進行接通。

3.3 關(guān)于線路保護

在當今的電力線路保護工作中，其主保護系統(tǒng)主要是由縱聯(lián)差動做為主，其后被保護裝置選用集中式，有利于線路的配置保護。要想達到縱聯(lián)保護，使保護作用最大化，就必須對單斷路由方式主接線和路由保護裝置進行嚴密的設(shè)置，將其對側(cè)線路保護以及主線路保護都實行借口裝置通信，以確保線路的安全性得到提升。

4 總結(jié)

近年來，經(jīng)過智能變電站的快速發(fā)展，其繼電保護裝置的研發(fā)也得到了大力支持，在機遇中帶來了無限的挑戰(zhàn)。本文介紹了繼電保護的幾種配置方式，充分利用了新研發(fā)的技術(shù)，結(jié)合智能系統(tǒng)，在安全上保證了現(xiàn)代繼電保護不受系統(tǒng)故障的影響，能夠迅速的定位并排除故障。隨著科技的發(fā)展，相信在未來的研究中，將會進一步的提高智能變電中繼電保護系統(tǒng)的性能。

參考文獻

[1]解曉東.智能變電站繼電保護配置分析[D].山東大學(xué)，2013.

[2]張淦水.分布式發(fā)電對繼電保護技術(shù)的影響[J].中小企業(yè)管理與科技，2011，（33）：197-198.

[3]趙曼勇，周紅陽，陳朝暉，等.廣域一體化繼電保護系統(tǒng)方案[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，（6）：9-12.

[4]劉姝敏.開灤東部礦區(qū)35kV電網(wǎng)繼電保護配置方式研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2015.

（作者單位：冀北電力有限公司承德供電公司經(jīng)濟技術(shù)研究所）