淺談智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的發(fā)展

康鑫

0 引言

隨著電網(wǎng)建設(shè)地不斷推進(jìn) ，變電站智能化技術(shù)在電網(wǎng)中應(yīng)用越來越多 ，而且智能變電站中繼電保護(hù)的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用也越來越多 。在對電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，智能變電站繼電保護(hù)的相關(guān)配置是在對于傳統(tǒng)電網(wǎng)變電站繼電保護(hù)裝置以及相關(guān)特點(diǎn)沿用的基礎(chǔ)上 ，通過自動(dòng)化信息技術(shù)的應(yīng)用 ，實(shí)現(xiàn)對于變電站的智能化繼電保護(hù)。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，在進(jìn)行智能化變電站的繼電保護(hù)配置中 ，首先需要對于智能變電站繼電保護(hù)配置的靈敏性以及選擇性 、可靠性等進(jìn)行考慮 ，在此基礎(chǔ)上 ，對于智能變電站繼電保護(hù)的具體配置情況可以分為 ，智能變電站過程層的繼電保護(hù)以及變電站層的繼電保護(hù) 。在電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，智能變電站的過程層繼電保護(hù)是在一次設(shè)備獨(dú)立配置主保護(hù) ，在智能變電站過程層的元件中采用分布式繼電保護(hù)配置 ，整個(gè)智能變電站過程層的繼電保護(hù)配置之間相互獨(dú)立完成 。在電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，對于電網(wǎng)智能變電站的變

電站層繼電保護(hù)配置使用的是集中后備保護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)變電站層的繼電保護(hù)功能。

1 繼電保護(hù)基本配置分析

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求 ，電子技術(shù) 、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力 ，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)經(jīng)過長期發(fā)展 ，已經(jīng)進(jìn)入微機(jī)繼電保護(hù)發(fā)展時(shí)期。一臺(tái)完整的微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成包含硬件和軟件兩部分。硬件指模擬和數(shù)字電子電路 ，由它建立起與微機(jī)保護(hù)外部系統(tǒng)的電氣聯(lián)系和軟件運(yùn)行的平臺(tái) ;軟件指計(jì)算機(jī)程序 ，由它按照保護(hù)原理和功能的要求對硬件進(jìn)行控制 ，有序地完成數(shù)據(jù)采集 、外部信息交換 、數(shù)字運(yùn)算和邏輯判斷 、動(dòng)作指令執(zhí)行等各項(xiàng)操作 。繼電保

護(hù)的硬件配置如下。

（1）數(shù)字核心部件

繼電保護(hù)裝置的數(shù)字核心部件實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)特別設(shè)計(jì)的專用微型計(jì)算機(jī)，一般由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及控制電路等部分組成，并通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線連接成一個(gè)系統(tǒng)。繼電保護(hù)程序在數(shù)字核心部件內(nèi)運(yùn)行指揮各種外圍接口部件運(yùn)轉(zhuǎn)，完成數(shù)字信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)保護(hù)原理。

（2）模擬量輸入接口部件

繼電保護(hù)判斷電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)所依據(jù)的基本電量是模擬電量。一次系統(tǒng)的模擬電量可分為交流電量（包括交流電壓和交流電流）、直流電量（包括直流電壓和直流電流）以及各種非電量。微機(jī)型保護(hù)裝置模擬量輸入接口部件的作用是將電力傳感器輸入的模擬電量正確的變換成離散的數(shù)字量，提供給數(shù)字核心部件進(jìn)行處理。

（3）開關(guān)量輸入接口部件

開關(guān)量是指那些反映 “是 ”或“非 ”兩種狀態(tài)的邏輯變量，如斷路器的“合閘”或“分閘” 狀態(tài)、控制信號(hào)的“有”或“無”狀態(tài)等。繼電保護(hù)裝置常常需要確知開關(guān)量的狀態(tài)才能正確的動(dòng)作。開關(guān)量輸入（簡稱開入）接口部件的作用是，為正確地反映開關(guān)量提供輸入通道，并在微機(jī)型保護(hù)內(nèi)外部之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離，以保證內(nèi)部弱點(diǎn)電子電路的安全和減少外部干擾。

（4）人機(jī)對話接口部件

人機(jī)對話接口部件的作用是，建立起微機(jī)型保護(hù)與使用者之間的信息聯(lián)系，以便對裝置進(jìn)行人工操作、調(diào)試和得到反饋信息。繼電保護(hù)的操作主要包括，整定值和控制命令的輸入等;而反饋信息主要包括，被保護(hù)的一次設(shè)備是否發(fā)生故障、何種性質(zhì)的故障、保護(hù)裝置是否已發(fā)生動(dòng)作以及保護(hù)裝置本身是否運(yùn)行正常等。微機(jī)型保護(hù)采用智能化人機(jī)界面，使人機(jī)信息交換功能大為豐富，操作更為方便。

2 智能變電站中的繼電保護(hù)

基本配置

在電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，智能變電站繼電保護(hù)配置一般是根據(jù)智能變電站繼電保護(hù)的不同配置層進(jìn)行繼電保護(hù)配置分析]。電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，智能變電站繼電保護(hù)配置主要分為智能變電站過程層繼電保護(hù)與變電站層繼電保護(hù)。首先，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，智能變電站過程層繼電保護(hù)配置主要是根據(jù)智能變電站過程層的一次設(shè)備情況 ，獨(dú)立對于一次設(shè)備進(jìn)行主保護(hù)的配置 。在根據(jù)智能變電站過程層一次設(shè)備情況進(jìn)行繼電保護(hù)配置時(shí)，對于智能變電站過程層一次設(shè)備主保護(hù)的配置需要分為兩種。一是在進(jìn)行電網(wǎng)系統(tǒng)中 ，智能變電站過程層一次設(shè)備本身就是智能化設(shè)備的保護(hù)配置時(shí) ，變電站的一次設(shè)備保護(hù)裝置安裝在變電站智能設(shè)備的內(nèi)部 ;二是如果變電站的一次設(shè)備是老設(shè)備改造的 ，對于這樣的變電站一次設(shè)備的主保護(hù)配置應(yīng)該將保護(hù)設(shè)施以及合并器 、測控等功能設(shè)備在一次設(shè)備附近進(jìn)行就近安裝 ，以保證智能變電站設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)工作便利 。在電網(wǎng)智能變電站中 ，過程層繼電保護(hù)配置中的電網(wǎng)信息的采集與傳輸，整個(gè)智能變電站系統(tǒng)中都是通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn) 。電網(wǎng)智能變電站繼電保護(hù)配置如圖1所示。在電網(wǎng)智能變電站繼電保護(hù)配置圖中，實(shí)線表示的是智能變電站中一次設(shè)備的主保護(hù)通信線路，虛線部分表示智能變電站過程層的以太網(wǎng)傳輸線路。在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，智能變電站的繼電保護(hù)配置通過全站式的分布保護(hù)設(shè)置，對整個(gè)變電站的繼電保護(hù)配置進(jìn)行簡化，并在對于繼電保護(hù)簡化設(shè)置基礎(chǔ)上對變電站的運(yùn)行安全以及穩(wěn)定性進(jìn)行保護(hù)。

3 智能變電站過程層保護(hù)優(yōu)化配置

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，智能變電站繼電保護(hù)配置主要有智能變電站過程層繼電保護(hù)配置和變電站層

繼電保護(hù)配置兩個(gè)部分 [4]。對于智能變電站的過程層繼電保護(hù)的配置情況需要根據(jù)變電站一次設(shè)備的具體情況進(jìn)行保護(hù)配置。在進(jìn)行智能變電站過程層一次設(shè)備主保護(hù)的配置中，如果智能變電站過程層的一次設(shè)備本身就是智能化設(shè)備，那么對于這種智能化變電站一次設(shè)備的主保護(hù)應(yīng)設(shè)置在智能化設(shè)備的內(nèi)部;如果智能變電站過程層中的一次設(shè)備是有老設(shè)備改造成的，那么在進(jìn)行這類設(shè)備的繼電保護(hù)設(shè)置時(shí)，應(yīng)將智能變電站過程層的一次設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)施就近安裝在變電站一次設(shè)備的匯控柜中，以方便進(jìn)行變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)。

對于智能變電站的過程層繼電保護(hù)主要就是對智能變電站過程層的快速跳閘進(jìn)行主保護(hù)配置。包括對于智能變電站過程層進(jìn)行線路縱聯(lián)保護(hù)以及變壓器差動(dòng)保護(hù)、母線差動(dòng)保護(hù)等。將智能變電站過程層中的后備保護(hù)功能轉(zhuǎn)向智能變電站的變電站層集中保護(hù)裝置系統(tǒng)中，將整個(gè)智能變電站的繼電保護(hù)進(jìn)行簡化，并且對于智能變電站繼電保護(hù)的穩(wěn)定性有一定的保障。

3.1 過程層線路縱聯(lián)保護(hù)配置

對于智能變電站過程層的線路保護(hù)主要使用的是線路縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)，對于變電站過程層線路進(jìn)行保護(hù)。一般情況下，智能變電站過程層線路縱聯(lián)保護(hù)的方式主要有過程層線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)與線路縱聯(lián)距離保護(hù)兩種線路縱聯(lián)保護(hù)。在智能變電站過程層中，線路縱聯(lián)保護(hù)主要是線路保護(hù)中的主保護(hù)部分，對于過程層線路的后備保護(hù)部分主要設(shè)置在變電站層的集中式保護(hù)裝置中。圖

3.2 過程層變壓器差動(dòng)保護(hù)配置

對于智能變電站過程層的變壓器差動(dòng)保護(hù)主要是使用的分布式差動(dòng)保護(hù)配置方式進(jìn)行過程層變壓器差動(dòng)保護(hù)的配置 。在智能變電站過程層中，對于智能變電站過程層的變壓器繼電保護(hù)主要采用的變壓器差動(dòng)保護(hù)作為過程層變壓器的差動(dòng)保護(hù)部分，對于過程層變壓器的后備保護(hù)部分設(shè)置在變電站層的集中式保護(hù)裝置中。在進(jìn)行智能變電站過程層變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)置過程中，對于非電量的保護(hù)部分需要進(jìn)行單獨(dú)安裝，然后通過電纜線路直接連接到變電站的斷路器中，斷路器的跳閘命令會(huì)通過光纜線路傳輸?shù)饺臼骄W(wǎng)絡(luò)線路中，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)變壓器的差動(dòng)保護(hù)。除上述智能變電站過程層中的繼電保護(hù)部分，對于智能變電站過程層繼電保護(hù)部分還包含智能變電站過程層母線差動(dòng)保護(hù)、電抗器保護(hù)、同步采樣保護(hù)以及分布式通信保護(hù)等，通過智能變電站過程層的這些設(shè)備裝置保護(hù)設(shè)置，最終實(shí)現(xiàn)對于整個(gè)智能變電站過程層的繼電保護(hù)配置。

5 結(jié)論

對于智能變電站繼電保護(hù)的配置進(jìn)行分析研究，不僅對于電網(wǎng)智能變電站繼電保護(hù)配置方案的合理確定有著積極作用，而且對于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著積極的作用。

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