对智能变电站继电保护配置的分析

孙仝

广东电网有限责任公司肇庆供电局

摘要：随着电力技术的不断发展，我国的智能电网技术以及智能电气设备都取得了较大的发展，在技术上取得了突破新的进步。就目前我国的电力发展形势而言，智能变电站已经取代了传统的变电站，成为变电站发展和改革的一种趋势。由于继电保护装置是智能变电站中一个非常重要的组成部分，因此对继电保护配置的研究也成为了人们关注的一个焦点，本文笔者结合自身工作经验，对智能变电站的继电保护配置的相关问题进行探讨和研究，希望能对相关方面的研究和发展有所帮助。

关键词：智能变电站；继电保护配置；整定计算；最小灵敏度系数

1.前言

电力行业与人们的日常生活以及社会的经济发展息息相关，因此是国民经济中支柱产业之一。所以，通过采取一定的措施和手段，保证输变电系统保持一种稳定、安全的运行状态至关重要。现代社会，人们对电力的需求不断加大，同时经济发展的需求也对电力行业提出了更高的要求，所以智能变电站的提出了发展可以说是一种良好的趋势，因为这是我国电力行业走向智能化、信息化和数字化的一个重要标志。但是智能变电站在运行的过程中很大程度上都依赖于其内部的继电保护配置，可以说没有继电保护配置，就没有智能变电站，因此，只有做好智能變电站的继电保护配置的维护工作，不断的加强继电保护配置工作的水平，这样才能保证整个智能变电站的安全稳定的运行。

2.智能变电站的继电保护配置概述

继电保护配置，是智能变电站中一个非常重要的组成部分，这一配置在保证智能变电站的正常运行以及提高整个智能变电站的整体运行效率上起着无可替代的作用。正是因为继电保护配置独一无二的作用，所以我们才在继电保护配置实际运行的过程中不断的引入智能化的理念，从而使得智能变电站中的继电保护配置不断发展为智能化配置。

智能变电站，顾名思义，就是采取先进的、具备可靠性和集成环保性的智能化设备，并且结合数字化系统，为变电站注入新型的信息化思想，然后对整个变电站的数据进行及时、有效的采集、储存、测量、分类以及控制等，最终实现整个电力网络的网络化和智能化，实现信息共享。智能变电站在我国的提出和发展，注定为我国的电力企业的进步注入了一股新鲜的动力，但是由于我国的智能变电站的起步较晚，因此，我国智能变电站的建设还处于一个研究和发展阶段，但是目前，智能变电站在运行过程中的层级性已经清晰的呈现出来了。

通常而言，智能变电站包括三层，分为过程层、间隔层以及变电站控制层。其中，一次设备以及各种智能化的组件构成了过程层，过程层主要担任整个变电站的电能分配以及电力的变换传输工作；间隔层主要负责变电站数据的传输；控制层主要负责对整个自动化系统以及其它几个系统的控制，通过对电力系统的控制实现整个变电站的数据采集、监控等工作。而继电保护配置存在于这三个层之间的任一层，是对这几个层进行配置，进而保证这些层都可以运行在一种高效而稳定的状态之中，下面，笔者对继电保护配置进行详细的介绍。

3.智能变电站继电保护的主要任务

智能变电站的继电保护配置的任务会根据变电站的运行情况有不同的分类。（1）按照保护对象分类，则继电保护的主要任务主要由以下两个部分组成：输电线路和主设备保护。在这两个任务中，主设备主要包括发电机、变压器、母线、电抗器以及电容器；（2）按保护功能分类，导致智能变电站出现故障的原因是多方面的，包括内部原因和外部原因等，因此，根据保护功能的不同，继电保护可以分为短路故障保护和异常运行保护。其中，在继电保护中其主导作用的是短路故障保护，又被称之为主保护、设备保护；异常运行保护根据异常情况的不同被分为电流保护、过负荷保护、失磁保护等[1]；（3）按装置结构分类，主要分为数字保护、信号保护、计算保护等，总体而言，可以分为模拟式保护和数字式保护两个类别。其中，机电型保护装置、晶体型保护装置以及集成电路型保护装置等都属于模拟式保护；而微型计算机保护装置、微处理保护装置等都属于数字式保护；（4）按动作原理分类，按照动作原理进行分类是从专业电力理论原理的角度出发的，主要分为过电流保护、过电压保护、功率方向保护、距离保护、差动保护、载波保护等。

从这些分类方法中我们可以看出继电保护的多样性和复杂性，因此对继电保护配置的研究仍然需要很长的路要走，还需要我们进行不断的探索和研究。

4.继电保护配置的整定计算

继电保护配置在运行的过程中，适应电力系统运行变化的能力是有限的，因此我们需要对各种继电保护给出一个整定值，编制出一个整定方案，整定方案一般而言都是按照电力系统的电压等级或是设备来编制的，同时，还需要按照继电保护的功能进行方案划分。由于电力系统的运行不是一成不变的，所以继电保护方案也要按照电力系统的变化而进行及时的调整，如果继电保护配置的运行情况超出了预订的适应范围，那么我们就需要对全部或是部分的继电保护配置进行重新的镇定计算，编制出一个新的镇定方案，以满足电力系统的新的运行需求。

因此我们在这里就提到一个概念：继电保护灵敏性，继电保护灵敏性是指继电保护装置对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态时的反映能力。我们通常用继电保护灵敏性来反映继电保护配置对于电力系统运行状态的适应程度，通常用最小灵敏度系数来表示：

Kr=Ik/KgTKTKiIsb*r≥1.5[2]

其中，Kr代表继电保护配置的灵敏度；Ik代表智能变电站二次侧出口处最小两相短路电流，A；KgT代表变压器的组别系数，KT代表变压器的变压比；Ki代表高压配电箱电流互感器的变流比；Isb*r代表瞬时过流继电器工作电流。通过公式，我们可以计算出继电保护配置的最小灵敏度系数。

线路继电保护的配置及整定计算

保护分类 保护类型 组成元件 计算条件 最小灵敏度系数

带方向的电流或电压保护 零序、负序方向元件 按被保护区末端金属性短路计算 2

发电机、变压器、线路及电动机纵联差动保护 差电流元件 按被保护区末端金属性短路计算 2

主保護 平行线路横差方向和电流平衡保护 电压或电流启动元件 电路两侧未断开前，其中一侧保护按线路中性点金属性短路计算 2

母线完全差动保护 差电流元件 按金属性短路计算 2

距离保护 距离启动元件 按被保护区末端金属性短路计算 1.5

距离测量元件 1.3

电流保护和电压保护 电流和电压元件 按被保护区末端金属性短路计算 1.5

母线不完全差动保护 差电流元件 按金属性短路计算 1.5

平行线路横差方向和电流平衡保护 电流元件 线路一侧断开后，按另一侧对端金属性短路计算 1.5

主保护的个别元件 中性点非直接接地保护 电流元件 按被保护区末端金属性短路计算 1.5

距离保护 负序或零序增量启动元件 按被保护区末端金属性短路计算 4

平行线路横差方向保护 零序方向元件 线路两侧均为断开前，其中一侧按保护线路中间金属性短路计算 4

线路一侧断开后，另一侧保护按对侧金属性短路计算 2.5

后备保护 电流保护和电压保护 电流、电压元件 按相邻电力设备和线路末端金属性短路计算 1.2

该表中的灵敏度系数即为电力系统在不同的运行状态和运行条件之下所需的继电保护设备的最小灵敏度系数[3]。

5.结束语

综上所述，本文笔者主要对智能变电站的继电保护配置进行了分析了研究。在智能变电站运行的过程中，继电保护配置起到了保驾护航的作用，同时继电保护配置也对提高变电站的运行效率起到非常重要的影响，目前国内对这方面的研究仍不是很成熟，因此还需要我们进行更深入的、进一步的探索和研究。

参考文献：

[1]李锋，谢俊，兰金波，夏玉裕，钱国明.智能变电站继电保护配置的展望和探讨[J].电力自动化设备，2012，02：122-126.

[2]解晓东.智能变电站继电保护配置分析[D].山东大学，2013.

[3]王同文，谢民，孙月琴，沈鹏.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2015，06：58-66.