智能变电站的继电保护配置研究

摘 要：随着电力技术的发展，智能电网技术以及智能电器设备进一步发展和运用，数字化智能变电站已经逐渐成为变电站发展的趋势。继电保护设备是智能变电站的重要组成部分，对智能变电站的继电保护配置研究，具有非常重大的意义。

关键词：智能变电站 继电 保护配置

中图分类号：TM774；TM734 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0102-02

为了增强只能变电站的可靠性和速动性，需要对变电站内部智能电子设备，尤其是继保系统的信息描述方法、访问方法、通信网络等进行统一规范。随着IEC61850系列标准的颁布，使不同厂家的智能电子设备具有互操作性。以下将联系IEC61850对智能变电站的继电保护配置以及原则进行一些探讨。

1 智能变电站的继电保护配置机构

数字化变电站的是在自动化一次设备基础上加上网络化二次设备，以IEC61850通信规范为前提，实现信息的共享和交互性，并具有继电保护和数据管理等功能的现代化变电站。智能变电站可以分为三个层次，即现场间断层装置、中间网络通信层、后台的操作层。

过程层包括合并单元、智能终端和接口设备，其核心设备是交换机。过程层对继电的保护主要通过快速跳闸装置[1]。首先，对电力运行的电气量进行实时监控，比如电流、电压幅值、相位、谐波分量等，并通过交换机以网络交互式传递信息。其次，检测运行设备的状态参数，检测变压器、隔离开关、断路器等设备的工作状态等。最后，执行和驱动操作控制，比如直流电源充放电的控制。

间隔层承担着对设备进行保护和控制的作用，对间隔层数据的实时采集以及控制命令发出的优先级别等，开展操作同期以及其他控制功能，承担承上启下的通信功能。

控制层的主要设备是主机、运动装置、规约转换器等。主要功能是，对全站数据信息的实时汇总，对数据库的刷新，并把收集到的信息传送到监控中心接受指令，向间隔层和过程层传递指令[2]。另外，可以根据不同运行方式，预先结合离线定制整定算法，确定几套定值整定方案，确定系统运行中发生状况时，保护相应切换到预先设定好的一套定值区。

智能变电站按照对象进行保护装置的配置，如主变保护、线路保护、母线保护等，和采用常规互感器时一样，只不过将原来保护装置的交流量输入插件更换为数据采集光纤接口，用以太网统一传输GOOSE以及采样值。

2 继电保护的常见问题分析

继电保护装置对于设备运行中出现的故障，都要坚持不误动的原则处理，尽量不失去保护、不破坏系统去对事故装置进行处理，来保证电网运行的安全。

随着电网的覆盖范围越来越大，短路电流故障的发生也随之增大，TA伏安特不能满足电网要求，引起故障延迟切除和区外故障误动等。

变电站直流系统接地引发继电保护错误跳闸。由于继电保护保护定值设置项多，控制字和跳闸矩阵设置出现问题。

在用电季节性高峰期，容易发生超负荷，智能变电站检查、切换的工作量大，容易出现错误。110 kV及以下系统采用远后备，无母差保护，备自投等，上一级保护难起后背作用，进一步扩大事故，造成供电中断等。

二次回路问题，继电保护涉及到的二次回路数量较多、接线复杂，常常是故障频发环节。设备检验时，通常会注重检查设备本体，忽视对二次回路接线检查，所以运行中会出现二次回路接线故障[3]。比如开口三角N与L、PT切换时失去了零序电压，造成回路不畅通等。

3 智能变电站的继电保护配置

在智能变电站的发展进化中，继电保护经历了由模拟式到数字式保护的过程。智能变电站中的智能化一次设备和网络化二次设备，使各个电气设备能够达到信息共享和交互性操作[4]。在分层配置的继电保护方案中，线路保护、变压器保护等安排在过程层，直接可以取得MU智能操作的数据信息和采样，不必经过过程层的交换机。多间隔的母线保护配置在间隔层，获得数据信息需要经过过程层的交换机。智能变电站的站域保护管理单元，在后台控制层。如图1所示。

在分层配置方案里，主设备的保护，例如线路保护、变压器保护等，不需要一览间隔信息，直接和MU智能操作箱进行信息交流，并且不受网络信息瘫痪的影响，进行脱机交换[5]。在智能变电站完全实现了保护性能，消除了传统中继电保护人员对网络安全的担心。

在该方案中，对后台控制进行了集中控制和决策，只要是对变电站的所有设备进行统一的监控和保护。这些设备包括，线路负荷保护，线路重合闸，电源备自投等。这些没款可以通过后备保护进行整体的配合，使原来分散到变压器、母线、线路等得保护的重复装置进行整合得以简化，提高了变电站运行的效率。很好解决传统中对设备保护动作时间过长、故障切除范围较大的问题。

自适应去调整保护定值和保护范围，避免变电站直流系统接地引发继电保护错误跳闸。传统中保护定值由运行人员切换定区域，智能边站可以根据实际运行情况调整保护定值，也可以由人工来进行定值调整，实际运行情况的考虑涉及到线路保护，旁路运行方式等。

站内继电保护的测试涉及到光纤以太网性能测试，跨间隔数据同步测试等。由于继电保护装置的介质是光纤，采用的是光数字电压和电流信号的输入方式，所以跨间隔数据同步性测试十分必要。

4 结语

智能变电站以数字化继电保护方式为辅助，与传统变电站相比有着可靠性和速动性的优势，顺应了电力系统自动化技术发展的趋势，但是继电保护技术仍需要不断总结和分析，进一步发展到综合自动化水平。

参考文献

[1]谢明宏.大型发电机变压器继电保护研究[J].魅力中国，2009（7）.

[2]张毅凯.谈继电保护与一次设备的配合[J].企业家天地，2010（10）.

[3]冯少辉.浅析电力系统继电保护的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（7）.

[4]庞燚.浅谈变压器运行安全与继电保护[J].科技促进发展：应用版，2010（2）.

[5]天津首座智能化变电站今年底竣工[J].四川水力发电，2010（5）.