智能变电站二次系统的优化分析

何顺邦　顾召军

摘 要：近年来，在电网大力建设的环境下，变电站建设项目数量和规模得以不断增加。变电站作为电网运行过程中重要的枢纽，其直接将电厂和用户有效的连接起来，对整个电网运行的安全性和可靠性具有极为重要的意义。特别是智能变电站的建设，其不仅具有节能环保和结构紧凑的特点，而且其设备已实现了智能化，同时其运行管理也实现了现代化。当前我国智能变电站还处于刚起步阶段，由于二次系统在智能变电站中发挥着重要的作用，所以为了更好的突出智能电网信息化和自动化技术特点，则需要通过对智能变电站二次系统优化的分析，从而更好的确保智能变电站安全、稳定的运行。

关键词：智能变电站；二次系统；优化；可靠性

前言

变电站二次系统作为变电站的供电系统和保护系统，对于变电站安全稳定的运行具有重要的影响，特别是对于智能变电站来讲，变电站内部不需要利用电缆来进行连接，设备之间数据交换经过网络传输即可实现，这就对变电站内各保护装置的配置、性能、功能和维护检修等都提出了更高的要求，在这些方面与传统的变电站存在着明显的区别，所以可以通过对二次系统进一步进行优化，从而能够使变电站内二次系统运行的可靠性和安全性得到较好的保障。

1 智能变电站二次系统使用优势与作用

目前智能变电站二次系统不仅包括了自动化系统和二次供电系统设备，同时还包括工作保护模式，而且在应用过程中与多个智能终端共同组成了复杂的工作装置，这个装置的工作模式往往是以电压和电流互感器为主的，而且在工作中能够有效的实现变电站内各种信息的交换和交流，不仅有利于工作过程中统一性的实现，而且有利于系统管理和控制流程的完善。

目前，随着社会的快速发展，智能电网的应用越来越广泛，智能变电站的建设也不断加快，在这种情况下，需要对智能变电站有一个正确的认识。首先，智能变电站内的设备都是以先进性、集成性和环保性为主，而且智能变电站内的工作模式标准和要求也是以信息化和自动化为标准，在运行过程中更好的实现了工作的系统性、控制的全面性和管理的高效性等要求。其次，智能变电站作为电网的重要组成部分，其是电网安全稳定运行的关键所在，其在应用过程中需要以电网运行数据的智能化和自动化采集为其标准，同时还要在运行过程中实现自我管理和操控的综合性特征。

2 智能变电站二次系统的优化方案

2.1 线路主保护方案的优化

基于固有频率的长距离输电线路保护方案是一种暂态量保护方案，其依据是故障后高频分量中的周期性分量发生后在输电线路上传播，并在短路点和电源阻抗之间来回反射形成的，在频率上表现为固有频率的谐波形式。该保护方案的故障信息容易提取，对采样率要求较低，不受系统运行方式、过渡电阻、故障时刻、故障点位置的影响，具有如下优点：一是动作速度优于现有的工频量保护；二是相较于行波保护，该方案不受故障时刻影响，不需要准确捕捉行波波头，不受母线出线数目的影响；三是两端数据无需同时采样。因此对于智能变电站二次系统而言，可以在完全同步的情况下，主保护采取采样值光纤差动，基于固有频率的保护作为辅助。

2.2 变压器主保护方案的优化

变压器主保护采用不同励磁涌流识别原理的差动保护和瓦斯保护作为主保护，而长期的运行经验表明差动保护是能灵敏地区分区内和区外故障的。比率制动式差动保护，既能在外部短路时有可靠的制动作用，又能在内部短路时有较高的灵敏度。该保护最关键也是最困难的问题是防止变压器励磁涌流导致的差动保护误动作和提高空投于故障变压器（特别是匝间短路）时保护的灵敏度。研究表明：励磁涌流中含有较大的偶次谐波分量，并且二次谐波分量最大，而故障电流中二次谐波分量较小。

因此对于智能变电站二次系统而言，变压器主保护优化方案为：一套有励磁涌流识别的差动保护为主，基于广义功率的差动保护为辅的双重电气量主保护系统，同时瓦斯保护仍然作为电气量主保护保留。

2.3 母线保护方案的优化

作为电力系统中的枢纽元件，母线如果发生故障而又得不到及时切除，那将会给电力系统的供电可靠性造成严重影响。母线主保护常采用分相式快速虚拟比相式电流突变量保护和比率制动式电流差动保护原理。快速虚拟比相式电流突变量保护仅在故障开始时投入，然后改用比率制动式电流差动保护。两种原理保护均设有大差启动元件、小差选择元件和电压闭锁元件。母线主保护的处理方式有以下两种：一是集中式保护。集中式处理的母线保护将母线视为一个主设备，在母线的智能单元内实现母线的保护，具体方法为：母线所有连接元件电流和隔离开关辅助接点以及开关的跳闸接点信息都要引入智能单元的保护模块内，保护模块执行保护算法，故障判断和处理。二是分布式保护。分布式母线保护是将传统的一套母差保护装置的功能通过多台处理单元完成。每一个单元手机母线所连一个元件的电流信息，不同单元之间通过光纤通信网络实现数据共享，从而实现母线保护原理。

2.4 后备保护方案的优化

目前电网中的后备保护包括过流保护、距离保护、零序保护、断路器失灵保护和复合电压闭锁过流保护，随着电网结构的日益复杂，这些后备保护方案的缺点日益凸显。

相较于传统的后备保护方案，广域后备保护具有如下功能：自适应跟踪系统运行方式、自适应投退相关保护功能、在线自适应定值整定计算、自适应调整保护定值和保护范围、潮流转移的识别和高级应用智能甩负荷为电气扰动提供快速甩负荷。因此对于智能变电站二次系统而言，后备保护方案可以优先广域后备保护。

2.5 电能计量方法的优化

长期以来我国电能计量方法都是采用机械式电能表来完成，其主要是通过电能表盘的转动来对电能量的大小进行反映，但这类机械式电能表无法与计算机接口进行连接，而且在计量上存在较大的误差，基本上已由脉冲电能表和机电一体化电能计量仪表所取代。这是利用电能脉冲计量方法时所需要使用到的电能计量，在计量准确上远远高于机械式电能表。但对于当前智能变电站二次系统而言，利用软件计算方法来对电能进行计量更具有适用性。这是通过数据采集系统来采集到电流和电压值，并利用相应的软件来对有功电能和无功电能进行计算，这样电能量的计算方法不需要增加专门的硬件投资，只需要在硬件上设计好计算程序即可实现对电能计量，相较于其他计量方法而言，软件计算方法对于智能变电站二次系统的电能计量来讲，具有较强的优势，所以也会成为未来电能计量方法发展趋势。

3 结束语

我国变电站的建设经历了一次次较大变革，特别是在智能变化站建设上，更是为我国二次专业提供了良好的发展机遇。由于智能变电站建设需要实现全站的数字化和智能化，这就需要全面升级和改造二次系统的架构体系，因此更要加强对智能变电站二次系统的优化，确保智能变电站能够安全、可靠的运行。

参考文献

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